L'énergie photovoltaïque peut-elle faire tourner un moteur?

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1 TPE ANNEE L'énergie photovoltaïque peut-elle faire tourner un moteur? Rédacteur du rapport : THOMAS Antoine FENOT Bazil Professeurs : M. AUDRY M. POUSSEL

2 Les réalisations techniques face aux défis du XXème siècle Avancées scientifiques, réalisations techniques Les ressources d énergie pour demain, conversions, transports (nucléaire, tour solaire, centrale solaire satellisée, etc,...). Sommaire : I/ Autour du photovoltaïque 1.1) Quelques chiffres 1.2) Une bréve explication II/ Notre projet 2.1) Explication de la problématique 2.2) Conception 2.3) Application III/ Conclusion

3 1.1) Quelques chiffres : En Novembre 2009, un milliard et demi d'êtres humains n'ont pas accès à l'électricité selon le P.N.U.D. (Programme des Nations unies pour le Développement). L'éclairage des rues et des bâtiments dans le monde est responsable de l'émission de 1,9 milliard de tonnes de CO2 tous les ans. La puissance installée dans le monde de l énergie solaire photovoltaïque représentait MWc en Et pourtant, l'énergie solaire ne représente que 0,039 % de la consommation d'électricité mondiale.

4 1.2) une bréve explication : Découverte en 1839, la technologie photovoltaique consiste à utiliser l'énergie des photons frappant les cellules de silicium constituant les panneaux, afin d'agiter les éléctrons, qui sont recueillis par les fils métalliques qui parcourent le panneau. électrons sont ensuite envoyés dans le circuit. Les

5 Carte représentative de l'accés à l'électricité selon les pays :

6 2.1) Explication de la problématique : L'énergie est d'abord nécessaire à toute entreprise humaine et son approvisionnement constitue l'une des préoccupations majeures des sociétés humaines. Elle permet d'effectuer un travail, de produire un mouvement, fabriquer de la chaleur, de la lumière. On a choisi la problématique qui consiste à s'interroger sur la possibilité de l'énergie à faire tourner un moteur car beaucoup d'énergie solaire est gaspillée (cf. Cartes, p.5). L'énergie solaire photovoltaïque est l'une des techniques permettant de produire de l'électricité par transformation d'une partie du rayonnement solaire avec une cellule dite photovoltaïque. Plusieurs cellules sont reliées entre-elles sur un module solaire photovoltaïque. On a donc pensé que cette énergie, encore trop peu utilisée, devait démontrer si elle possédait une capacité à faire fonctionner un robot simple? Est-t-elle efficace?

7 2.2) Conception : On a d'abord mené une construction de notre robot en le modélisant sous solidwork. (conception finale voir image à la page suivante). Puis, on a pris une plaque, à travers laquel on a percé tous les trous nécessaires. On à ensuite, mis un moteur de type 1,625 sur la plaque. On a ajouté des roues au moteur gràce à des tiges de métal. A l'avant on a placé une roue folle. On a ensuite ajusté les roues avec la roue folle. Enfin, on a posé le receptacle à piles.

8 On se servira ici du robot présenté ci- dessous, afin de tester l'efficacité de l'énergie photovoltaique

9 Pour mettre en évidence le chargement des piles, on utilise ce dispositif : - Plus la tension augmente et plus les piles sont chargées. A - Les piles sont conplètement chargées au bout de 2H environ.

10 2.3 Application : La puissance électrique du robot est environ de 17 volt ainsi que 0,01A. On a P=U*I, donc P= 17*0,01=0,17 ce qui représente très peu. L'énergie électrique du robot est égale au temps fois la puissance, or le robot se charge en 2 heures. On a donc, 2*0,17=0,34 L'endurance du robot : on à fait un test de 5 minutes, et la tension a baissé de 0,10V. ( avec des piles du labo très usagées). Le moteur arrête de tourner si la tension est en dessous de 1,5V. Le moteur peut donc tourner pendant 2h30 avant que la tension soit trop faible.

11 Cependant, nous avons rencontré plusieurs problémes, qui nous ont poussés a repenser la conception du projet : Les panneaux solaire (ET-M53605) sont grands, lourds et délivrent peu de puissance électrique (P=U*I). On n'a donc pas pu mettre les panneaux photovoltaïques directement sur le robot, car le poids serait beaucoup trop important et celui-ci n'aurait pas pu bouger. On est également passé par des piles car la puissance délivrée directement par les panneaux n'est pas assez élevée pour déplacer un moteur. Ces piles sont néanmoins rechargées par les panneaux, en conséquence, on utilise bien l'énergie (puissance totale disponible dans un certain temps) photovoltaïque en vue de mouvoir notre objet d'étude, Autre problème rencontré, il s'agit de concevoir des matériaux les plus légers à notre disposition, pour faire avancer le robot. Effectivement, un robot trop lourd n'aurait pas pu avancer, en raison de nouveau à la faiblesse de puissance donnée par ces panneaux.

12 III/ Conclusion : On a donc répondu à la problématique mais par un autre moyen que prévu, on a dû passer par un intermédiaire (les piles) pour réussir. Avec d'autre panneaux solaires, plus performants et moins lourds, on aurait alors eu une conception différente. Peut-être aurait-on mis directement les panneaux solaires sur le robot ou reliés au robot. L'efficacité de cette énergie doit donc s'accompagner d'un suivi particulier en matière de recherche et de développement scientifiques pour améliorer le ratio volume et poids du photovoltaïque / mouvement et endurance du robot. On serait maintenant capable d'utiliser cette énergie qui est en évolution constante, pour des produits quotidiens comme par exemple l'éclairage publique.

13 Remerciements : - Aux professeurs, de Sciences de l'ingénierie et de M.POUSSEL, tous nous ont soutenu et aidés dans la conception et dans les analyses. Sources :

14 Synthèse personnelle THOMAS Antoine : Du point de vue de la conception et de la réalisation je me suis chargé de la conception du robot, et Bazil de la C.A.O. Le reste à été plutôt équitable lesrecherches, le dossier et la présentation oral. Ensuite notre expérience n'a pas eu besoin de programme particulier comme flowcode, donc rien a ce niveau... Ensuite, l'élaboration se révèlera complexe, dû au manque de clareté des consignes. On parfois été perdu dans notre projet. Cela m'a également permi d'appliquer les notions des cours de Sience de l'ingénieur. Et de mieux les comprendre. Enfin,ce travail sur l'énergie solaire m'a permis d'apprendre plus sur les én ergie renouvelable. Et notament sur le faite que cette énergie est très peu utilisé dans le monde, et donc de voir un grand potentiel gaché.

15 Synthése personnelle de Bazil FENOT : Ce travail sur l'énergie solaire m'as permi de mieux appréhender Les enjeux que représente la recherche dans les énergies renouvelables dans le monde de demain. Du point de vue de la conception et de la réalisation de ce projet, je me suis surtout occupé de la modélisation grace au logiciel Solidworks. J'ai également participé aux recherches nécessaires a l'élaboration du présent dossier. Élaboration qui se révéla quelque peu compliquée étant donné que les consignes données nous ont semblées peu claires au point que nous ne savions plus que mettre dans ledit dossier. Enfin, le reste des tâches équitablement entre nous deux a été réparti