Les Panneaux Solaires Problématique : Concevoir un système permettant d’optimiser l’utilisation de panneaux solaires Réalisé par: Romain LAHALLE Romain FAUROUX Adrian TCHORDJALLIAN Adrien SCHOLZEN

Introduction Travail en groupe Travail limité sur 16 semaines Réalisation Solidworks Réalisation d’un projet par le biais : D’une recherche de solution D’une étude théorique

Plan I/Fonctionnement d’un panneau solaire II/L’étude du besoin III/Solutions trouvées IV/Cahier des charges fonctionnel V/L’étude du soleil VI/Calculs

I/1) TP panneau solaire But de ce TP: Analyser le temps de chargement d’une batterie suivant la surface de panneau exposé.

2) Types de cellules photovoltaïques Cellules mono-cristallines Cellules poly-cristallines Cellules amorphes

3) Composition des cellules : Deux plaques formant deux couches : La couche supérieure composée d’un grand nombre d’électrons La couche inférieure composée de peu d’électrons

4) Production d’un courant électrique Le courant électrique, c’est un mouvement de charges électriques. Création d’un champ électromagnétique entre les deux couches. Mobilité des électrons due à la lumière. Création d’un courant électrique à cause de la différence de potentiel. Plus les cellules sont éclairées plus les électrons sont mobiles et créent du courant

5) Importance de l’inclinaison du panneau solaire Irradiation : émission de rayons (notamment lumineux) d'un corps ou une propagation par rayonnement. L'intensité délivrée par une cellule dépend directement de l'irradiation solaire.

II/ La bête à cornes -Sur qui (quoi) agit-il ? -Dans quel but ? -A qui (quoi) rend-il service ? -Sur qui (quoi) agit-il ? -Dans quel but ?

III/ Solutions trouvées Avantages Inconvénients Solution 1 : la rotule Précision Tous les mouvements possibles Programmation avec capteurs contraignante Construction contraignante Coût inconnu Consommation d'énergie trop importante

Avantages Inconvénients Solution 2 : les vérins électriques Précision satisfaisante Programmation simple Construction simple Consommation d'énergie peu importante Coût trop élevé

Avantages Inconvénients Solution 3 : les miroirs: parabole Précision satisfaisante Consommation d'énergie peu importante Récupère beaucoup d'énergie Coût intéressant Programmation contraignante Construction contraignante  

Avantages Inconvénients Solution 4 : la came Programmation très simple Construction simple Consommation d'énergie peu importante Coût intéressant  Précision faible

Avantages Inconvénients Solution 5 : la bielle manivelle Programmation très simple Construction simple  Consommation d'énergie peu importante Coût intéressant  Précision moyenne 

IV/1) Le diagramme pieuvre FP1: Trouver la position idéale pour une exposition maximale au soleil. FP2 : Fonctionner sans intervention humaine. FC1: S’intégrer un minimum au décor. FC2 : Résister aux intempéries. FC3 : Être le moins cher possible. FC4 : Fonctionner sur surfaces planes.

Fonctions Critères Niveau flexibilité FP1 Exposition FP2 Autonomie 100% FC1 Esthétique 1 FC2 Protection FC3 Prix 130€ 1 (+ ou – 20€) FC4 Surface 180°

2) FAST de notre système FG: optimiser l'efficacité du panneaux solaire

2) FAST de notre système FG: optimiser l'efficacité du panneaux solaire FP1: trouver la position idéale pour une exposition maximale au soleil soleil

2) FAST de notre système FG: optimiser l'efficacité du panneaux solaire FP1: trouver la position idéale pour une exposition maximale au soleil soleil FT11: récupérer l'énergie FT12: Alimenter FT13: transformer l'énergie électrique en énergie mécanique FT14: transmettre l'énergie électrique en énergie mécanique

2) FAST de notre système FG: optimiser l'efficacité du panneaux solaire FP1: trouver la position idéale pour une exposition maximale au soleil soleil FT11: récupérer l'énergie panneau solaire + batterie FT12: Alimenter batterie FT13: transformer l'énergie électrique en énergie mécanique moteur pas a pas FT14: transmettre l'énergie électrique en énergie mécanique système bielle-manivelle

2) FAST de notre système FG: optimiser l'efficacité du panneaux solaire FP1: trouver la position idéale pour une exposition maximale au soleil soleil FT11: récupérer l'énergie panneau solaire + batterie FT12: Alimenter batterie FT13: transformer l'énergie électrique en énergie mécanique moteur pas a pas FT14: transmettre l'énergie électrique en énergie mécanique système bielle-manivelle FP2: fonctionner sans intervention humaine

2) FAST de notre système FG: optimiser l'efficacité du panneaux solaire FP1: trouver la position idéale pour une exposition maximale au soleil soleil FT11: récupérer l'énergie panneau solaire + batterie FT12: Alimenter batterie FT13: transformer l'énergie électrique en énergie mécanique moteur pas a pas FT14: transmettre l'énergie électrique en énergie mécanique système bielle-manivelle FP2: fonctionner sans intervention humaine FT21: gérer le système FT22: organiser avec un programme

2) FAST de notre système FG: optimiser l'efficacité du panneaux solaire FP1: trouver la position idéale pour une exposition maximale au soleil soleil FT11: récupérer l'énergie panneau solaire + batterie FT12: Alimenter batterie FT13: transformer l'énergie électrique en énergie mécanique moteur pas a pas FT14: transmettre l'énergie électrique en énergie mécanique système bielle-manivelle FP2: fonctionner sans intervention humaine FT21: gérer le système microcontrôleur FT22: organiser avec un programme PIC BASIC

3) Chaîne d’énergie et d’information

V/L’étude du soleil Les résultats obtenus à partir de ces informations sont : -un lever du soleil à 7h00 du matin -un coucher du soleil à 19h00 de l’après-midi -une durée d’éclairement de 12h Nous avons donc deux cycles de 12h : -un le jour -un la nuit

VI/Calculs Schéma de notre système bielle-manivelle:

Équation obtenue suite au schéma:

Équation de l’espace:

Relation de sinus:

En prenant – 45° par rapport à l'horizontale comme 0° du système et en donnant une amplitude de 90° au système on obtient une équation qui se simplifie et qui donne des rapports de longueur faciles à exploiter.

En prenant – 45° par rapport à l'horizontale comme 0° du système et en donnant une amplitude de 90° au système on obtient une équation qui se simplifie et qui donne des rapports de longueur faciles à exploiter.

En prenant – 45° par rapport à l'horizontale comme 0° du système et en donnant une amplitude de 90° au système on obtient une équation qui se simplifie et qui donne des rapports de longueur faciles à exploiter.

Choix Moteur 200 pas

Deux Cycles : -Diurne : 12 H -Nocturne : 12H Choix Moteur 200 pas Deux Cycles : -Diurne : 12 H -Nocturne : 12H

Deux Cycles : -Diurne : 12 H -Nocturne : 12H Choix Moteur 200 pas Deux Cycles : -Diurne : 12 H -Nocturne : 12H 1h -> 3600sec 12h->12x3600=43200sec 1journée-> 2cycles 1 cycle ->100 pas 1pas->43200/100=432sec 1pas->7,2 minutes

Au final, suite aux calculs, nous avons: -un sens obligatoire d'utilisation

-des longueurs qui doivent répondre au rapport ci-dessus Au final, suite aux calculs, nous avons: -un sens obligatoire d'utilisation   -des longueurs qui doivent répondre au rapport ci-dessus

-des longueurs qui doivent répondre au rapport ci-dessus Au final, suite aux calculs, nous avons: -un sens obligatoire d'utilisation   -des longueurs qui doivent répondre au rapport ci-dessus   -un moteur de 200 pas qui tournera a raison de 1 pas pour 7,2minutes

-des longueurs qui doivent répondre au rapport ci-dessus Au final, suite aux calculs, nous avons: -un sens obligatoire d'utilisation   -des longueurs qui doivent répondre au rapport ci-dessus   -un moteur de 200 pas qui tournera a raison de 1 pas pour 7,2minutes   -un angle initial de -45° par rapport à l'horizontale et un final de 45° avec une amplitude de 90°

-des longueurs qui doivent répondre au rapport ci-dessus Au final, suite aux calculs, nous avons: -un sens obligatoire d'utilisation   -des longueurs qui doivent répondre au rapport ci-dessus   -un moteur de 200 pas qui tournera a raison de 1 pas pour 7,2minutes   -un angle initial de -45° par rapport à l'horizontale et un final de 45° avec une amplitude de 90°   -un système de vis est mis en place pour changer en fonction des saisons

Conclusion: Objectif problématique réussi : système bielle-manivelle Prochain objectif : réaliser une maquette réelle de notre système