Lycée Léonard de Vinci St Michel sur Orge Dessin : Nicolas Maiques

PROJET TARA Nous sommes deux classes de 1ère STI à travailler sur ce projet. Nous avons réparti les recherches puis partagé nos idées au sein de cet exposé.

ETUDE DES POLES Étude du champ magnétique et des panneaux solaires en physique appliquée. Etude des modes de production d’énergie en construction mécanique. Étude du roman d’aventure de Jules Verne Le sphinx des glaces en français. Étude de la météo polaire et du réchauffement climatique en anglais.

Champ magnétique terrestre Le champ magnétique terrestre est bipolaire. Le pôle nord est un pôle sud magnétique. Le pôle nord géographique est décalé.

La magnétosphère La magnétosphère protège la terre des agressions extérieures telles que les particules énergétiques du vent solaire. Elle forme un bouclier magnétique naturel.

Aurores boréales Les Aurores boréales sont provoquées par les particules chargées du vent solaire. Elles se produisent dans les régions proches des pôles magnétiques.

Les perturbations électromagnétiques Les perturbations électromagnétiques sont causées par le vent solaire. Elles peuvent provoquer des dommages aux technologies humaines telles que satellite , GPS …

Expériences réalisées en Physique appliquée

Première expérience Cliquez sur la photo pour obtenir une animation Utilisation de deux ventilateurs à courant continu (24V, 0,21A). L’un fonctionnant en moteur permet la production d’un vent. L’autre identique fonctionne en génératrice débitant sur un rhéostat On note un courant de 63mA Première expérience Cliquez sur la photo pour obtenir une animation

Réalisation d’un panneau Suite à l’essai précédent et dans le but d’augmenter la puissance fournie, on a réalisé un panneau comportant 9 ventilateurs mis en série. Pour les mesures, on a le projet de réaliser une soufflerie à partie d’un ventilateur de refroidissement Réalisation d’un panneau comportant 9 ventilateurs

Etude d’un panneau solaire Deuxième expérience

DONNEES TECHNIQUES DU POUR 100MW/CM², 25°C, AM1.5 LE MODULE PHOTOVOLTAIQUE Les modules photovoltaïques H245 ont été conçus plus particulièrement pour les applications en site isolé, la collecte de données et les télécommunications. Ces modules sont composés de 38 ou 72 cellules monocristallines de 165mm I-Max®. Ils ont été conçus pour fonctionner dans les conditions les plus sévères. Ils ont une durée de vie moyenne de 30 ans. Leur cadre en aluminium leur confère une excellente rigidité. Le boîtier de connexion permet un câblage rapide. Ces modules sont conçus pour être installés et connectés rapidement. DONNEES TECHNIQUES DU MODULES H245 POUR 100MW/CM², 25°C, AM1.5

Courbes I(U) et P(U) pour deux éclairements constants obtenus à l’aide d’une lampe halogène E=6600 lux et E=16700 lux

Mise en parallèle des deux panneaux sur une charge résistive Suivant la force du vent et l’éclairement du panneau, le sens de fonctionnement des ventilateurs est modifié Cliquez sur chaque photo du bas pour obtenir une animation

Action menée en Anglais Effet du vortex polaire Avec notre professeur d’anglais madame Moretto nous avons étudié les effets du vortex polaire. Des chercheurs du projet SEARCH ont montré que c’est une accélération des vents. Cela provoque un dérèglement climatique au pôle nord qui affecte toute la planète .* *( The scientists of SEARCH project have shown that it is an acceleration of the winds. That causes make a climatic disordered in the North Pole which affects all planet.)

Conséquences du vortex polaire Les premières conséquences du vortex polaire affectent la faune et la flore au pôle nord .* *(The first consequences of the polar vortex are in the wildlife .)

Action menée en français Jules Verne : (1828-1905) Auteur du livre étudié: Le sphinx des glaces.

Le sphinx des glaces Ce roman est une suite aux "Aventures d'Arthur Gordon Pym", d'Edgar Poe. L'action se situe 12 ans plus tard. Jeorling est embarqué sur un navire en route pour le pôle sud. Ce que Poe a présenté comme un roman est une histoire vraie. Le cadavre de Poe sera finalement retrouvé, fixé par son propre fusil contre un aimant en forme de Sphinx près du Pôle.

BESOIN ENERGETIQUE DE TARA

Les différents besoins de TARA Besoins électriques La production et le maintien de la chaleur Pour cuisiner

Besoins électriques S’éclairer Travailler Communiquer

LA PRODUCTION ET LE MAINTIEN DE LA CHALEUR Le bateau dispose d’une chaudière de 40KW et possède une épaisse couche d’isolation.

Pour cuisiner Utilisation du gaz pour cuisiner. L’équipage dispose d’un congélateur, d’un chauffe eau, d’une cafetière et d’une bouilloire. Il utilise aussi le gaz pour faire fondre la glace de la banquise pour avoir de l’eau.

Les données climatiques au pôle Nous avons reçu les données par le bateau Tara sur l’intensité du vent, sa direction et la température. Puis nous avons traité plusieurs jours dont celui-ci:

La direction varie tout au long de la journée. Le graphique du 18/10/06 La direction varie tout au long de la journée. La vitesse et la température sont presque stables.

Conclusion Nous avons remarqué que l’intensité du vent ne change pas ainsi que la température. Par contre la direction du vent ne cesse de changer dans la journée.

Production d’énergie sur le bateau Les deux groupes électrogène produisent environ 90% de la production électrique à bord . Les panneaux solaires représentent environ 10% de la production électrique en été. Les éoliennes ne représentent qu’une toute petite partie de la production d’énergie.

COMMENT PRODUIRE DE L’ENERGIE PROPRE SUR LE BATEAU ? Éoliennes Magenn. Éoliennes à axe verticale. Hydroliennes. L’énergie solaire Pompe à chaleur.

Projet éolienne Magenn L’éolienne Magenn développée par krystal planet fournira une puissance de 10kW ou 4 kW. Elle est gonflée à l’hélium. Son avantage est de permettre de capter les vents en altitude.

Projet éolienne Magenn Sur le ballon, une turbine est entraînée par le vent en altitude sur laquelle est fixé le rotor d’une génératrice. Le ballon est fixée au sol par deux filins.

Éolienne à axe vertical Exemple de deux types d’éoliennes adaptables sur les mâts. Deux éoliennes disposées sur les mâts du bateau. Eolienne fixée sur chaque mât Coque du bateau

Vue de dessus de l’éolienne Direction du vent Le vent pousse les pâles bleues, qui entraîne la rotation de l’éolienne. Elle pourrait produire une énergie de 1kW pour un vent de 60km/h.

Les Hydroliennes Les courants marins représentent une énergie fabuleuse qui contrairement aux vents sont constants et prévisibles. C'est un avantage déterminant par rapport aux autres énergies renouvelables intermittentes.

Qu’est ce qu’une hydrolienne ?

Hydroliennes possibles pour le projet TARA : turbine hydrolienne :

Prototype d’hydrolienne : Courants marins : sens de rotation des hélices Voici un exemple de prototype de la modification de la nacelle de ravitaillement. Celui ci serait constitué d’un alternateur et d’un multiplicateur qui intensifierait le courant électrique.

Installation sur tara Profondeur Niveau de la mer Câble

L’énergie solaire

Principe de fonctionnement Les cellules photovoltaïques transforment le rayonnement solaire en courant électrique. L’énergie peut être stockée ou transformée en courant alternatif suivant le type d’application.

Utilisation sur Tara Il y a sur le bateau 13 panneaux solaires qui produisent 175W chacun. Mais ce programme a un inconvénient de taille : aux pôles il ne fait jour que 6 mois dans l’année. Néanmoins, l’énergie solaire a permis de produire 10% de l’énergie consommée à bord.

La pompe à chaleur La pompe à chaleur consiste à transférer la chaleur du milieu le plus froid vers le milieu le plus chaud. Cliquez ici pour voir l’animation

Et pour TARA ? Dans le cadre du projet TARA on utiliserait la pompe en transférant la chaleur de l ’eau de la mer vers le bateau car au Pôle Nord la température de l’eau est supérieure à celle de l’air ambiant en Hiver. Donc on utiliserait la « chaleur de l’eau de mer » pour réchauffer le bateau en faisant circuler l’eau autour de ce dernier.

Projection d’un documentaire sur tara: Le cinéaste Bruno Vienne est venu au lycée nous présenter son film documentaire sur le bateau TARA "Prisonniers volontaires sur la banquise"  Il a passé huit mois à bord du bateau avec 7 autres personnes et a vécu dans le froid glacial de l’Arctique (température égale à –30°C en moyenne)

Moyens pour réduire la consommation d’électricité dans le bateau En premier lieu on pourrait utiliser plus d’ampoules à faibles consommations On pourrait économiser l’énergie grâce à un système de délestage.

Conclusions Afin d’optimiser la consommation énergétique, il faudrait économiser l’énergie et utiliser les énergies « propres » (le vent, le solaire, les courants marins et la géothermique).  Pour ce faire nous proposons les diverses solutions ci dessous : Eoliennes verticales Eoliennes MAGENN. Hydroliennes  Panneaux solaires  Pompes à chaleur (ou géothermie)  Utiliser des batteries à haut rendement.

Un grand merci à : - Nadia ERRARD, Guerric GRUWÉ de l'association Planète sciences. - Bruno VIENNE - Jean Claude GASCARD - Bernard BERTIN - Matthieu WEBER - Christian de MARLIAVE