Support de formation en S.T.I. énergie et Environnement

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1 Support de formation en S.T.I. énergie et Environnement
Auteur: Claude Garnier Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

2 Objectif de la formation
Former des élèves selon 4 pôles de connaissances Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

3 Eco-conception des systèmes Gestion optimisée de l'énergie
Etude comparée d'applications Analyse et validation de procédés Innovation et veille stratégique Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

4 Eco-conception des systèmes Gestion optimisée de l'énergie
Le Diagnostic de Performance Énergétique (DPE) Étiquette énergie des bâtiments tertiaires Échéances du DPE: 1er novembre 2006 : vente dans l’existant 1er juillet 2007: location dans l’existant 1er juillet 2007: vente ou location dans le neuf 2 janvier 2008 : affichage dans tous locaux publics recevant du public Le DPE comprend: caractéristiques du bâtiment et équipements tableau des consommations par usage étiquette énergie et étiquette CO2 recommandations d’utilisation des locaux recommandations de travaux d’économies d’énergie Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

5 Etude comparée d'applications
Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

6 Analyse et validation de procédés
La tendance du Marché : estimation de la production mondiale d’électricité photovoltaïque En 2006 : 7 TWh 0,05 % de la production mondiale d’électricité En 2020 : 276 TWh, 1 % de la production En 2040 : TWh , 26 % de la production Source ‘’Generation Solaire » HESPUL/GP/EPIA Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

7 Innovation et veille stratégique
Différentes technologies matures et semi matures Plaquette cristalline (85 % du marché) Silicium monocristallin (mono-Si) Silicium polycristallin (multi-Si) Couches minces Silicium amorphe (a-Si) Tellure de cadmium (CdTe) Diséléniure de cuivre et indium (CIS) - Arséniure de gallium (AsGa) Différentes technologies photovoltaïques pour le futur Cellules multi-jonctions (rendement 40%) - Cellules Graëtzel (colorant et TiO2) Cellules organiques Cellules polymères (plastique) - Cellules base de fullerène (C60) Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

8 Comment atteindre l'Objectif développer les compétences
Exécuter des tâches développer les compétences pour de chaque pôle Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

9 Comment atteindre l'Objectif
Les compétences sont associées à des savoirs Culture Générale et Expression Langue Vivante Etrangère Mathématiques Sciences physiques et chimiques appliquées Sciences et Techniques Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

10 Comment atteindre l'Objectif
Les savoirs sont associés à des enseignements Culture Générale et Expression Langue Vivante Etrangère Mathématiques Sciences physiques et chimiques appliquées Sciences et Techniques Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

11 Méthode de formation Acquérir des savoirs
dans les différentes activités d’enseignements Au travers de tâches qui mettent en valeur les compétences. Les compétences sont évaluées dans des épreuves ponctuelles ou en contrôle continu. Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

12 Présentation du site retenu
Le loubatas Puissance photovoltaïque installée Wc 44 m² Capacité des batteries 1240 Ah sous 48 V Groupe électrogène de 8 kVA Pompage de l’eau au fil du soleil Chauffage et eau chaude par solaire thermique Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

13 Pourquoi choisir ce site ?
Associer Energie et environnement Répondre aux besoins croissants d’énergie Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

14 Pourquoi choisir ce site ?
Autre utilisation Production d'électricité En France Energie utilisée pour la production d'électricité 2,3 28 48 20 61 2,1 monde Usa Canada France Norvège Chine kWhélec/ha/jour Quelques consommations dans le monde par habitant Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

15 Pourquoi choisir ce site ?
Associer Energie et environnement Répondre aux besoins croissants d’énergie Développer des exploitations pédagogiques Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

16 comment exploiter ce site ?
Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

17 comment exploiter ce site ?
Essais de Systèmes Etude Essais Essais de Systèmes Etude Essais Sciences Appliquées TD Sciences Appliquées TP2 Génie Electrique Projet Sciences Appliquées TP1 Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

18 Exploitation en Sciences Appliquées
TD Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

19 Exploitation en Sciences Appliquées
TD : Effet photovoltaïque Caractéristique d’une photodiode BPW34 Identifier les modes de fonctionnement (générateur et récepteurs) des différents quadrants. Définir le quadrant à utiliser et proposer un schéma électrique permettant de mesurer l’éclairement Pour le quadrant générateur, évaluer les puissances mises en jeu et conclure. Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

20 Exploitation en Sciences Appliquées
TD : Effet photovoltaïque Caractéristique d’une cellule photovoltaïque PWX500 Evaluer la puissance maximale fournie par la cellule pour un éclairement donné En déduire le branchement des cellules dans un panneau Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

21 Exploitation en Sciences Appliquées
TD Sciences Appliquées TP1 Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

22 Exploitation en Sciences Appliquées
TP1: Onduleur monophasé MLI Activité: Travaux Pratiques Structure de l’onduleur Pollution harmonique Nombre d’étudiants: 2 Durée: heures Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

23 Exploitation en Sciences Appliquées
TP1: Onduleur monophasé MLI Principe du montage Matériel de mesure Un Multimètre TRMS Un Oscilloscope numérique avec analyseur FFT. Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

24 Exploitation en Sciences Appliquées
TP1: Onduleur monophasé MLI Comprendre la notion de "modulation de la largeur d'impulsion" Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

25 Exploitation en Sciences Appliquées
TP1: Onduleur monophasé MLI Identifier les raies significatives du spectre de la tension MLI. Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

26 Exploitation en Sciences Appliquées
TP1: Onduleur monophasé MLI Réaliser un essai sur un onduleur industriel et vérifier les performances Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

27 Exploitation en Sciences Appliquées
TD Sciences Appliquées TP2 Sciences Appliquées TP1 Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

28 Exploitation en Sciences Appliquées
TP2: Régulateur de charge de batterie Activité: Travaux Pratiques Utilisation des hacheurs (contrôle de tension ou de courant) Régulation de tension, de courant Nombre d’étudiants: 2 Durée: heures Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

29 Exploitation en Sciences Appliquées
TP2: Régulateur de charge de batterie Principe du montage Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

30 Exploitation en Sciences Appliquées
TP2: Régulateur de charge de batterie Objectifs en Boucle Ouverte: Identifier les différentes fonctions de la chaîne directe Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

31 Exploitation en Sciences Appliquées
TP2: Régulateur de charge de batterie Relever les caractéristiques liées à chaque fonction Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

32 Exploitation en Sciences Appliquées
TP2: Régulateur de charge de batterie Objectifs en Boucle Fermée: Modifier le schéma pour réguler le courant dans la charge. Calculer la consigne pour un courant à réguler donné. Vérifier cette prévision par la mesure. Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

33 Exploitation en Sciences Appliquées
TP2: Régulateur de charge de batterie Constater l'efficacité et la limite de fonctionnement. Identifier les causes de cette limitation. Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

34 Exploitation en Essais de Systèmes
Etude Essais Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

35 Exploitation en Essais de Systèmes
Pompage au fil du soleil Activité: Étude et Essais Savoir: L’entraînement électrique La régulation industrielle Les différentes sources d’énergies Service rendu par une application Production d’énergie électrique Régulation et asservissement Machine à courant continu Conversion continu continu Nombre d’étudiants: 3 Durée: heures Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

36 Exploitation en Essais de Systèmes
Pompage au fil du soleil Principe du montage Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

37 Exploitation en Essais de Systèmes
Pompage au fil du soleil Matériel à prévoir: 2 modules de 50 Wc : € Pompe shurflo 24 V-120 W : € Un adaptateur d’impédance : € 2 Bacs de 100 litres et une structure : € Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

38 Exploitation en Essais de Systèmes
Pompage au fil du soleil Exemple d’installation Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

39 Exploitation en Essais de Systèmes
Pompage au fil du soleil Autre exemple d’installation Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

40 Exploitation en Essais de Systèmes
Pompage au fil du soleil Objectifs Rechercher les caractéristiques des constituants. Comprendre la notion de MPPT. Analyser le rôle de l’adaptateur d’impédance. Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

41 Exploitation en Essais de Systèmes
Pompage au fil du soleil Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

42 Exploitation en Essais de Systèmes
Pompage au fil du soleil Point de fonctionnement à Pmax Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

43 Exploitation en Essais de Systèmes
Pompage au fil du soleil B A C Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

44 Exploitation en Essais de Systèmes
Pompage au fil du soleil Structure de l’adaptateur ou dispositif MPPT Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

45 Exploitation en Essais de Systèmes
Pompage au fil du soleil Compétences visées Analyser un dossier Étudier les procédés mis en oeuvre Argumenter le choix de la solution technique Valider les performances Rédiger un document de synthèse Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

46 Exploitation en Essais de Systèmes
Etude Essais Essais de Systèmes Etude Essais Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

47 Exploitation en Essais de Systèmes
Groupe électrogène Activité: Étude et Essais Savoir: Les différentes sources d’énergies La qualité de l’énergie électrique L’acquisition de l’information Production d’énergie électrique Alternateur Régulation et asservissement Pollution harmonique Nombre d’étudiants: 3 Durée: heures Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

48 Exploitation en Essais de Systèmes
Groupe électrogène Matériel à prévoir: Groupe électrogène triphasé de 8 kVA isolé : € Un inverseur de source : € Une charge non linéaire, convertisseur + charge : € Un analyseur de réseau triphasé type F434: € Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

49 Exploitation en Essais de Systèmes
Groupe électrogène Objectifs Etudier le basculement de sources. Analyser la régulation de tension d’un alternateur. Quantifier l’influence des harmoniques de courant. Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

50 Exploitation en Essais de Systèmes
Groupe électrogène Etude du basculement de sources Analyser les schémas Etudier les sécurités et les flux d’énergie Formaliser le déroulement. Enregistrer les temps morts et les temps de réponse Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

51 Exploitation en Essais de Systèmes
Groupe électrogène GS Secteur ~ = F434 R Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

52 Exploitation en Essais de Systèmes
Groupe électrogène Comportement du secteur sur charge non linéaire Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

53 Exploitation en Essais de Systèmes
Groupe électrogène Comportement du groupe sur charge non linéaire Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

54 Exploitation en Essais de Systèmes
Groupe électrogène Compétences visées Analyser un dossier Étudier les procédés mis en oeuvre Argumenter le choix de la solution technique Valider les performances Interpréter les résultats Rédiger un document de synthèse Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

55 Exploitation en Projet SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE
Génie Electrique Projet Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

56 Exploitation en Projet SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE
Le projet se réalise en terminale (75h) à partir d’un cahier de charges Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

57 Exploitation en Projet SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE
Contenu Présentation générale du problème Nature du besoin - Type de Projet - Prestation demandée Environnement - Limites du cahier des charges Agencement des procédés élémentaires Evaluation du problème posé Schéma de principe des solutions Analyse structurelle Description de l’existant Description des constituants à intégrer Analyse temporelle Evaluation des contraintes temporelles planification de la réalisation Documents liés au projet Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

58 Exploitation en Projet SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE
Equipement photovoltaïque pour un poste de santé au Sénégal Communauté Rurale de Kafoutine 5 villages sur terre ferme 14 sur des îlots marécageux BOUNE Villages de 230 habitants Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

59 Exploitation en Projet SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE
Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

60 Exploitation en Projet SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE
Le projet se réalise en terminale (75h) à partir d’un cahier de charges selon une organisation en 3 phases Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

61 Exploitation en Projet SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE
Phases du projet Présenter les enjeux Planifier les recherches et les expérimentations Tester La validation des hypothèses retenues Comparer Les propositions d’amélioration Les productions expérimentales Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

62 Exploitation en Projet SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE
Le projet se réalise en terminale (75h) à partir d’un cahier de charges selon une organisation en 3 phases avec une planification des tâches entre élèves Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

63 Exploitation en Projet SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE
Plannification des tâches de chaque élève Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

64 Exploitation en Projet SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE
Le projet se réalise en terminale (75h) à partir d’un cahier de charges selon une organisation en 3 phases avec une planification des tâches entre élèves une proposition d’amélioration et d’expérimentation Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

65 Exploitation en Projet SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE
8 Modules de 49 Wc 2 Batteries 12 V / 210A.h C100 Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

66 Exploitation en Projet SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE
Onduleur chargeur Automate de contrôle et de gestion Coût total du matériel 7500€ Armoire, batteries et panneaux Arrivée panneaux Liaison batteries Arrivée groupe Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

67 Exploitation en Projet SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE
Le projet se réalise en terminale (75h) à partir d’un cahier de charges selon une organisation en 3 phases avec une planification des tâches entre élèves une proposition d’amélioration et d’expérimentation une soutenance du dossier personnel Manosque les Iscles SÉMINAIRE BACCALAURÉAT GÉNIE ÉLECTROTECHNIQUE

68 Conclusion Exposé réalisé par Claude Garnier Manosque les Iscles
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