T.P.E Science de l’ingénieur Théme : Création d’énergie

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1 T.P.E Science de l’ingénieur Théme : Création d’énergie
Avril 2003 Réalisé par : PARAGE Paul SCHNEIDER Anthony SPOHR Nicolas ANTHONY Christophe

2 Peut-on alimenter un portail à partir d’une source d’énergie solaire ?
Problématique : Peut-on alimenter un portail à partir d’une source d’énergie solaire ?

3 Introduction 1.Le Portail 2.Le Moteur 3.Les panneaux solaires 4.Les Batteries 5.Applications

4 Schéma de principe 2 BATTERIES 26 Ah PORTAIL COULISSANT MOTEUR
2 PANNEAUX SOLAIRES 2 BATTERIES 26 Ah Régulateur

5 Pour cela, nous disposons :
Le projet consiste à adapter le portail pour être alimenté par un panneau solaire, à raison de sept ouvertures par jour, soit quatorze manœuvres. Pour cela, nous disposons : -d’un portail coulissant de quatre mètres de large -d’un système d’ouverture et de fermeture automatique avec commande à distance -d’une source d’énergie solaire complétée par un système de régulation de charge -de 2 batteries de 12 volts.

6 Pour cette étude, nous serons amenés à choisir le type de matériel en fonction des conditions d’utilisation et d’ensoleillement. Pour déterminer les conditions climatiques nous nous en sommes référés a la carte ci-dessous: Ensoleillement supérieur à : 6h/jour = 2250 h/an Notre portail sera implanté dans le sud de la France, en Corse par exemple ou l’ensoleillement est supérieur à deux mille deux cent cinquante heures par an soit en moyenne 6 heures par jour. Nous avons choisi d’implanter le portail dans une région ayant un ensoleillement important pour simplifier notre étude.

7 1.Le portail : Pour ce projet, nous avons choisi un portail coulissant à barres en aluminium d’un poids de cent vingt kilogrammes permettant une ouverture de quatre mètres. Nous avons choisi l’aluminium pour sa légèreté et sa résistance au conditions extérieures.

8 2. Le moteur : Le choix du moteur : Le moteur : Le choix du moteur :

9 Nous avons choisi le moteur type BX241 car il fonctionne en 24 volts courant continu ce qui correspond à notre installation avec panneau solaire. La puissance de notre moteur est de 400 watts avec une vitesse de manœuvre de 12 mètres/seconde, une poussée de 800 Newton et pour une masse maximum du portail de 800 kilogrammes (notre portail a une masse inférieur à 200 kilogrammes.)

10 Le portail manoeuvre à une vitesse de 12 mètres/minutes ce qui signifie qu’en une minute , le portail se déplace de 12 mètres . Notre portail étant de 4 mètres , dans notre cas , le moteur devra tourner pendant 20 secondes afin que le portail soit ouvert ou fermé. Calcul de la capacité électrique que le moteur consomme en une journée : La capacité électrique requise par le moteur est le courant en ampères heures qu’il va consommer en une journée. Capacité électrique requise par le moteur = intensité nécessaire au fonctionnement du moteur * temps de fonctionnement du moteur par jour

11 Notre moteur fonctionne avec un courant de :
Puissance en watts/tension en volts = intensité du moteur en ampères 400/24 = 16.7 A Application numérique : On multiplie par 14 pour obtenir le temps de fonctionnement pour 1 jour Capacité électrique = 16.7*20*14 = 4676/ on divise par 3600 pour obtenir des ampères heure = 1.30 Ah Pour fonctionner , le moteur a besoin de 1.30 Ah par jour. Notre moteur a donc toutes les caractéristiques requises pour notre installation avec panneau solaire.

12 3. Les panneaux solaires :
Pour les panneaux solaires , notre choix s’est porté sur deux panneaux solaires de bas prix de 10 watts branchés en série. Les caractéristiques d’un panneau sont : Intensité en charge : A Tension en charge : 16,9 V Tension en circuit : 21 V Longueur : mm Largeur : mm Epaisseur : 3,5 mm Poids : Kg Mis en série, les deux panneaux nous fournissent une tension de charge de 33.8 volts . La puissance des deux panneaux est donc de 20 Watts.

13 Calcul de la capacité des panneaux solaires en ampères heure :
En charge nos panneaux solaires peuvent fournir : Calcul de la capacité des panneaux solaires en ampères heure : Les panneaux solaires nous délivrent une intensité de 0.59 ampères. Si l’on multiplie cette intensité par le temps d’ensoleillement c’est à dire le temps durant lequel le panneau fournit un courant en une journée soit 6 heures, on obtient la capacité des panneaux solaires en ampères heures. Capacité des panneaux solaires = intensité en charge * temps d’ensoleillement Capacité des panneaux solaires = 0.59*6 = 3.54 Ah La capacité des panneaux solaires lorsqu’on charge les batteries est donc de 3.54 ampères heures .

14 En série , la tension sera de 24 volts.
4.Les batteries : Pour ce projet, nous allons utiliser deux batteries de 12 volts à recombinaison de gaz d’une capacité de 26 Ah branchées en série. En série , la tension sera de 24 volts. Ces batteries nécessitent une tension supérieure à 32 volts pour être rechargées dans de bonnes conditions , une tension de crête de 33.8 volts est tout à fait adaptée à la recharge complète de ce type de batteries . A ces batteries , il faut ajouter un régulateur de charge qui permet d’éviter la surcharge des batteries et pour empêcher leur déchargement dans les panneaux en cas de mauvais temps.

15 Dans notre cas , la consommation moteur par jour est de 1.30 Ah.
Pour recharger nos batteries avec les panneaux solaires , il faut ajouter un coefficient de 1.4 à la tension de charge des batteries. Dans notre cas , la consommation moteur par jour est de 1.30 Ah. Pour recharger ces batteries, il nous faudra 1.30 Ah multiplié par 1.4 (donnée fournie par le constructeur de batteries). Ce qui nous donne : *1.4 = 1.82Ah Pour recharger les batteries, nous devrons injecter dans celles-ci une intensité de 1.82 Ah.

16 5.Applications Notre moteur a besoin de 1.30 Ah par jour pour fonctionner. Nos panneaux solaires nous fournissent 3.54 Ah par jour de beau temps. Pour recharger complètement les batteries après une journée, il faut 1.82 Ah pour une tension de 33.8 volts. Dans cette configuration nos panneaux solaires fournissent =1.72 Ah en trop. Capacité de la batterie Besoin moteur Nos batteries peuvent être utilisées sans recharge pendant 26/1.30 =20 jours. On peut donc effectuer encore 280 manœuvres au cas ou le temps se dégraderait pendant plusieurs jours ou si un des panneaux solaires seraient défaillants. L’ajout d’un système de commande du portail par radio ne contrarie pas notre système, vu sa consommation négligeable et la réserve d’énergie dont nous disposons, soit 1.72 Ah.

17 Tous les organes de ce système sont donc en parfaite harmonie pour pouvoir fonctionner selon les conditions d’utilisations et les conditions climatiques.

18 FIN