Problématique : Comment produire son électricité grâce au vent? Peut-on produire suffisamment pour obtenir le label maison passive? Compétences du Socle commun Je sais regrouper dans un même document plusieurs éléments (texte, image, tableau, son, graphique, vidéo ). Je sais créer, modifier une feuille de calcul, insérer une formule. Je sais réaliser un graphique de type donné. Je sais utiliser un outil de simulation (ou de modélisation) en étant conscient de ses limites. Capacités disciplinaires visées Identifier des solutions qui permettent de réduire des pertes énergétiques Comparer, sur différents objets techniques, les solutions techniques retenues pour répondre à une même fonction de service Modifier tout ou partie d'une structure ou d'un assemblage pour satisfaire une fonction de service donnée. Mettre en place et interpréter un essai pour définir, de façon qualitative. une propriété donnée. Classer de manière qualitative plusieurs matériaux selon une propriété simple à respecter Introduction : Nous avons vu en classe précédemment, qu il est désormais essentiel de construire autrement les habitations modernes! En effet, la maison du futur devra être économe, mais aussi produire l énergie qu elle consomme. Vous avez émis en classe, certaines hypothèses pour répondre à cette problématique. Votre travail va donc consister à mener une investigation pour confirmer ou non l hypothèse qu il est possible de produire de l électricité pour une habitation en utilisant la force du vent! Quelques pistes pour mener votre investigation! Comment arrive-t-on grâce au vent à produire de l électricité? Est-il rentable de produire son électricité avec le vent? Peut-on produire exclusivement son électricité grâce au vent? La production d électricité est-elle liée à la force du vent? Toutes les régions se valent-elles dans la production d énergie éolienne? 1 Toutes les éoliennes produisent-elles la même quantité d énergie? Votre hypothèse : 1.1 Comment peut-on mesurer la quantité d électricité produite par une éolienne? Pour répondre à cette question, vous disposez de la maquette d éolienne. Comment allez-vous mener votre essai pour répondre à cette question? Indiquez votre protocole d essais sur une feuille libre (à fournir à la fin de l activité). 1.2 Quelle conclusion pouvez-vous faire? 2. Quelle quantité d électricité peut-on espérer produire avec une mini éolienne? Pour répondre à cette question, vous disposez des documentations techniques de différentes éoliennes. 2.1 Compléter le tableau de comparaisons des éoliennes. A vous de choisir, les critères qui vous semblent les plus utiles pour le choix d une éolienne. Eolienne 1 Eolienne 2 Eolienne 3 Eolienne 4 Eolienne 5 Critère 1 Critère 2 Critère 3 Critère 4 Critère 5
2.2 La vitesse du vent a-t-elle une influence sur la production d électricité? Indiquez votre protocole d essais sur une feuille libre (à fournir à la fin de l activité). A démontrer en utilisant la maquette d éolienne fournie en classe. 2.3.1 Comment pourrait-on trouver sur un même document toutes les informations utiles pour le choix d une éolienne (puissance?)? Quel logiciel nous permettrait de résoudre ce problème? 2.3.2 Allez sur un poste informatique, puis ouvrer le fichier «Calcul de la puissance d une éolienne» 2.3.3 Compléter le fichier en vous aidant des résultats obtenus précédemment. 2.3.4 Compléter les cellules en utilisant les formules disponibles sur ce type de logiciel. 2.3.5 Calculer les différentes puissances en fonction de la vitesse de l éolienne.. 2.3.6 Faîtes une mise en forme du tableau obtenu. 2.3.7 Faîtes un graphique du tableau précédent. 2.3.8 Répond-il au problème posé au départ? Si oui, imprimer le document obtenu. Collez ici le graphique obtenu :
2.4 Le lieu de production est-il important? A-t-il une influence sur la production d'électricité? 3. Comment arrive-t-on à produire de l électricité en utilisant la force du vent? 3.1 Décrire succinctement une éolienne (Schémas et explications utiles à la bonne compréhension). Utiliser le logiciel edrawings que vous avez découvert l an passé en classe de 6ème pour décrire l objet en l éclatant et en y annotant les éléments utiles à une bonne compréhension. Fichier de l éolienne à coller ci-dessous. Collez ici le fichier éclaté de l éolienne :
3.2 Décrire succinctement le fonctionnement d une éolienne. 3.3 Compléter le schéma fonctionnel de l éolienne ci-dessous schéma fonctionnel d une éolienne Fonction Principale FP1 FT FT FT Energie
4. La vitesse du vent seule, Peut-elle produire une quantité suffisante d électricité? La vitesse de vent minimale d une éolienne pour atteindre sa pleine puissance est de 55 km/h : en dessous de cette vitesse, l'éolienne produit moins d'énergie ; au-dessus, la production n'est pas plus importante et quand la vitesse du vent atteint le seuil de sécurité (souvent aux alentours de 25 à 35 m/s - 90 à 126 km/h) l'éolienne est bridée voire mise à l'arrêt (mise en drapeau). La puissance produite par la rotation du rotor d'une éolienne est transmise à la génératrice par toute une chaîne de transmission. Mais pourquoi, en fait, utiliser un multiplicateur? N'est-ce pas possible d'entraîner la génératrice directement par la puissance produite par les pâles? Les pâles tournent à une vitesse relativement lente, de l ordre de 5 à 15 tours par minute. D autant plus lente que l éolienne est grande. La plupart des générateurs ont besoin de tourner à une vitesse comprise entre 1000 et 2000 tours/mn. Comment faire pour passer de 15 tours/mn à 2000tr/mn? Vitesse d entrée Ve Arbre d Entrée Système de transmission Arbre de Sortie Vitesse de sortie Vs Travail demandé : Avec le matériel donné par le professeur, vous devez réaliser différents montages afin de réaliser le plus grand rapport de transmission possible. Chaque rapport de transmission obtenu doit faire l objet d un croquis. Matériel donné : 3 roues dentées jaunes de Ø60, 2 roues dentées bleues de Ø30 et 5 roues dentées rouges de Ø20. Rapport de transmission obtenu : R= Croquis Pensez à noter toutes les indications utiles : axes d entrée, de sortie, etc...
5. Quelle éolienne choisir pour notre maison passive? (texte provenant d un forum ) Bonjour, Je me suis intéressé à l'installation d'une micro-éolienne. Je ne souhaite pas investir afin de couvrir l'ensemble de mes besoins en électricité, alors je n'achèterai pas une "grosse" éolienne juste le nécessaire pour obtenir le label Maison passive Je suis en Bretagne, dans un village plutôt haut, les vents sont donnés (par les installateurs, je n'ai pas encore vérifié moi-même) à 10m/s en moyenne. Je souhaite installer mon éolienne sur le pignon de ma maison qui culmine à 7m. Le premier installateur m'a dit que les éoliennes à axe horizontal (en tous cas les plus petits modèles) étaient un gadget qui faisait beaucoup de bruit et ne produisaient pas grand chose. Nous avons donc établi un devis avec une éolienne à axe vertical PRAMAC WIND WT1000W, d'un rendement supérieur selon lui et 0 bruit (technologie maglev+savonius+darrieus). Le bruit produit étant l'un des critères de choix car je ne souhaite pas avoir des ennuis avec mon voisin dont la maison est assez proche du pignon en question. Production annoncée 450 KWh/an à 10 m/s de vent, ce qui me ferait une économie de 54 euros par an avec le KWH à 0,12cts. Le deuxième installateur m'a dit exactement le contraire! Selon lui, le rendement est nul pour une éolienne à axe vertical, par contre il y a un très bon rendement pour une éolienne à axe horizontal : Pour une Winspot WS1,5kw environ 8000 KWh/an, soit environ 960 euros d'économie, et surtout pas de bruit...il m'a tenu un argument commercial que je vous rapporte sans être convaincu : "pourquoi croyez-vous qu'on ne voit presque jamais d'éolienne à axe vertical? C'est que cela ne marche pas!" Je suis perplexe et ne sait qui croire...sachant que le prix proposé par les 2 installateurs est sensiblement le même et semble négociable. Merci de vos lumières. Cordialement 5.1 Comment choisir son éolienne pour la conception d une maison passive? Quels critères doit-on prendre en compte pour faire notre choix? Pour l étude de cas, cette personne a une habitation de 200m² et le DPE de cette dernière indique 60KW/h/m²/an. 5.2 Quel est selon vous le meilleur choix? 5.3 Et l une de ces 2 éoliennes permet-elle d obtenir le label Maison Passive pour cette habitation? 5.3 Quelle type (label?) de maison obtiendrait-on si on utilisait l éolienne WS 3,5kw?