tp3 borne autonome - lycee-ferry-versailles.fr:8081 · [email protected] - Éclairage...
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SciencesetTechnologiesdel’IndustrieetduDéveloppementDurable
ENERGIEETENVIRONNEMENT
CI1:Typologiedessystèmesénergétiques. TP3 1ère
TP3Borneautonome.docx LycéeJulesFerry–Versailles 1/7
BORNED'ÉCLAIRAGEAUTONOMEBAÏA
INSTRUCTIONSPERMANENTESDESÉCURITÉ
1. Avanttoutemisesoustension, leprofesseurvérifie lemontageetcontrôlelecalibragedesappareilsdemesure.
2. La mise sous tension et hors tension du poste (consignation,déconsignation)esteffectuéeenprésenceduprofesseur.
3. Toute intervention nécessitant l’ouverture d’un circuit électrique(installationd’unappareil)esteffectuéehorstension.
4. Pendantlaphaseouleposteestsoustension,l’élèvetravaillesansmodifierlecâblageducircuit(relevésdemesures…).
5. En cas de problèmes sur un poste de travail voisin, vous devez impérativement couperl’alimentationduposteenactivantleboutond’arrêtd’urgenceleplusproche.
C’ESTLEPROFESSEURQUIDONNE,APRÈSAVOIRPROCÉDÉÀLACONSIGNATIONDUPOSTE,
L’AUTORISATIONDEDÉMONTAGE
1èreSTI2D BORNED'ÉCLAIRAGEAUTONOME TP3
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1. Introduction
Lesoleilestdirectementouindirectementàl'originedelaplupartdesénergiesrenouvelables.L'énergieproduiteestabondanteetbeaucoupplusimportantequecequenouspouvonsconsommer.
Lahauteatmosphèreterrestrereçoituneirradiance(puissanced'unrayonnementlumineux)d'environ1300W/m2.Environuntiersdecettepuissanceestréfléchiedansl'espace,unepartieestabsorbéeparl'atmosphèreetlereste,1000W/m2partempsdégagé,parvientausol.
En faisant une moyenne de l'énergie reçue à la surface de la France, chaque mètre carré reçoitannuellementuneénergieéquivalenteà100litresdepétrole,ouencore1000kWh.
2. Présentationdelaborned'éclairage
LaborneautonomeBaïaestutiliséepourdesapplicationsd'éclairagesextérieurs.Elleutilise l'énergiesolairepourfonctionneretnenécessitepasderaccordementàunréseauélectrique.
Exemplesd'applications:
-Cheminspiétonniers.-Parcs.-Parkings.-Entréesd'immeuble.-Pistescyclables.-Campings.-Pontons.-Quais.
Rayonnement du soleil
Constante solaire : 1367 W/m2
Réflexion sur les nuages
Rayonnementdiffus
Absorptionà travers l'atmosphère
Réflexion au sol Rayonnement direct
Dispersion à travers l'atmosphère
Atmosphère
2
Temporisation 20 sec.
Crépuscule Aube
Puissance éclairage
Détection
100%
2% Temps
Détection de présence + Veillle
CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUESStructure
o Tête d’éclairage et capot avec détecteurs de présence en fonderie d’aluminium (5 mm).o Vasque en polycarbonate traitée anti-UV.o Dissipateur thermique intégré à la fonderie d’aluminium.o Corps en profi lé d’aluminium (4mm).o Tenue mécanique de l’ensemble : IK10.o Livrée précâblé avec connecteurs rapides étanches.o RAL standard : Noir 2100 sablé (RAL au choix en option).o Platine de fi xation en aluminium : entre axe 200*200mm.o Visserie inox.
Tête d’éclairage
o 10 LED alimentés en 105 ou 175mA.o Optiques en PMMA intégrées.o IP66 – IK10.o Puissance nominale : 4 ou 7W.o Intensité lumineuse source : 550 à 750 lumens.o Température de couleur standard : 4000°K (disponible en 3000°K).o Durée de vie : > 70 000 h(2) de fonctionnement.o Hauteur de feu standard : 1m.
Fonctionnement
o Détection crépusculaire (allumage et extinction automatique).o Détection de présence (2 détecteurs) : champ de détection environ 10m.o Mode veille intégré. o Possibilité de gestion de la consommation en fonction de l’état de charge de la batterie.
Production d’énergie
o Panneaux solaires : 2*14Wc (un panneau sur chaque face de la borne).o Technologie Back-Contact.o Rendement 22%.o Parfaitement intégré au corps de la borne.o Protection mécanique intégrée au panneau (IK10).
Stockage d’énergie
o Batterie 24V- plomb Gel Étanche Sans Entretien 13.2Ah.- Lithium 15Ah.
o Batterie située dans le corps de la borne.o Durée de vie : 5 ans en Plomb(2)/ 20 ans en Lithium(2).o Recyclage : batterie récupérée par NOVEA ENERGIES en fi n de vie et
transférée dans la fi lière de recyclage (95% du poids est valorisé).
Dimensions
o Hauteur : 0,955m.o Largeur : 0,25m.o Profondeur : 0,13m.o Poids : 25kg.
EXEMPLE DE FONCTIONNEMENT
NIVEAU D’ÉCLAIREMENTCourbes isolux pour 2 Baïa S 7W (hauteur de feu : 1 m)
Détecteursde présence
Surface Interdist. E.moyen(Lux)
E.max(Lux)
E.mini(Lux)
EminEmoy
5 m x 1,4m 5 m 23 51 8,7 0,387 m x 1,4 m 7 m 17 51 2,02 0,1218 m x 1,4m 8 m 15 51 1,02 0,07
10 m x 1,4 m 10 m 12 51 0,29 0,0255 m x 2,0 m 5 m 18 52 4,77 0,2588 m x 2,0 m 8 m 12 51 1,05 0,0915 m x 2,5 m 5 m 16 52 2,88 0,1858 m x 2,5 m 8 m 9,84 51 1.01 0,103
252
1016
270
200
1016
140
Détecteursde présence
ZONE DE DÉTECTION
La détection de présence offre :o des économies d’énergie importantes,o une diminution de la pollution lumineuse,o une fonction sécurisante au site,o un confort à toute heure de la nuit,o un allongement de la durée de vie des LED.
4/5m
6/10m
1,40 m
0,00 m5,00 m0,00 m
5020
2020
4040
30
30
30
10
2020
20
3030
30
4040
40
Novéa Energies - 3 rue Fourier - 49070 BEAUCOUZÉ - FRANCETél : +33 (0)2 41 36 53 98 - Fax : +33 (0)2 41 36 53 [email protected] - www.novea-energies.com
Écla
irage
aut
onom
e
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Fonctionnement:-Détectioncrépusculaire(allumageetextinctionautomatiquedel'éclairage).-Détectiondeprésence(2détecteurs)-Modeveilleintégré.-AdaptationAutomatiquedelaconsommationenfonctionduniveaudelabatterie.
3. Diagrammedecasd'utilisation
4. Schémafonctionnel
Chemin piétonnier
Borne autonome
ÉclairerChemin piètonnier
Stockerl'énergie
Usagers
Énergie solaire
Panneau solaire 1
+
(4)
(5)
-
Panneau solaire 2
+
(7)
(8)
-
(6)
Carte électronique de régulation et de gestion
Leds d'éclairage
+
(11)
(10)-
(9)
Batterie
+
(3)
(2)
-
(1)
12 V13,2 Ah
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5. Caractéristiquestechniques
Têted'éclairage10Leds:-Puissancenominale:7W.-Intensitélumineuse:550à750lumens.-Duréedevie≥70000heuresdefonctionnement.
Panneauxsolaires:-Présenced'unpanneausolairesurchaquefacedelaborne.-Tensiondesortie:16V.-Puissanced'unpanneau:14Wc.
Batterie:-Batterieplombgelétanchesansentretien.-Tensionnominale:12V.-Capacité:13,2Ah.-Duréedevie5ans.
6. Boitierderaccordement:
ATTENTION:REMARQUESIMPORTANTES
-Nejamaisrelierdirectementlesbornes-aveclesbornes+(risquesdecourt-circuit).-NepaslaisserlecommutateurCOM.ZIGBEEenpermanencesurON.
A(2) (3)(1)
-
V
BATTERIE
A(4) (5)
(6)
-
V
PANNEAUX SOLAIRES
A(7) (8)
A(10) (11)(9)
-
V
ÉCLAIRAGE
+
+
+
+Ne pas relier
FUSIBLE 2 A
COM. ZIGBEE
ENERGIES
ON
OFFNe pas laisser
en permanence sur ON
Ne pas relier
Ne pas relier
Fusible
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7. Préparationdesmesures
Lasourcelumineuseutiliséepourlesmesuresestunprojecteurhalogèneéquipéd'unvariateur.Ildoitêtreplacéenfacedupanneausolairesituéàl'arrièredelaborneetcentrésurcelui-ci.
ATTENTION:PRÉCAUTIONSÀPRENDRE
-Nejamaistoucherlavitreduprojecteurhalogène(surfacetrèschaude).-Maintenirunedistanceminimaleentreleprojecteuretlesautresobjets.-Éteindreleprojecteurlorsqu'iln'estpasutilisé.
Distanceentreleprojecteuretlepanneausolaire:Ladistanceàrespecterdoitpermettred'avoiruneirradiancede500W/m2aucentredupanneausolaire(pointdemesuredelalumière)lorsqueleprojecteurestàpleinepuissance.Cettedistancedoitêtrefixeetidentiquepourtouteslesmesures.
Mesuredel'irradiance(puissanced'unrayonnementlumineux):Lamesuredel'irradiancedoitsefaireaucentredupanneausolaireàl'aided'unsolarimètre.
Questionn°1:Après avoir vérifier, en présence du Professeur, la consignation du poste, installer le matériel poureffectuerlesdifférentesmesures.
STOP FAIREVÉRIFIERPARLEPROFESSEUR
Questionn°2:-Fixer, en présence du Professeur, la distance entre le projecteur et le panneau solaire pour uneirradiancede500W/m2.
-FaireconsignerleposteparleProfesseur.
Panneau solaire 2(face arrière)
Projecteur halogène(source lumineuse)
ATTENTIONNe pas toucher la vitre du projecteur
Distance fixe à respecterPoint demesure dela lumière
Solarimètre
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8. Caractéristiquesdupanneausolaire
On souhaite tracer, à l'aide du logiciel Excel, les caractéristiques de la tension et de la puissance dupanneausolairesituéàl'arrièredelaborneenfonctionducourantqu'ilfourni.Le réglage du courant se fait avec un rhéostat de 900 Ω (résistance variable). Les mesures sonteffectuéespouruneirradiancede500W/m2.
Schémademontage(àcomplétersurledocumentréponse):
Tableauxdemesure(àcomplétersurledocumentréponse):
I(mA) 0 …
U(V) … 0
Questionn°3:Compléterleschémademontagefournisurledocumentréponseenrajoutantlesappareilsdemesurepermettantdemesurerlatensionauxbornesdupanneausolaireetlecourantfourniparcelui-ci.
STOP FAIREVÉRIFIERPARLEPROFESSEUR
Questionn°4:Aprèsavoirvérifier,enprésenceduprofesseur, laconsignationduposte,réaliser lemontageaveclesappareilsdemesure.Nepasraccorderlemontageausystème.
STOP FAIREVÉRIFIERPARLEPROFESSEUR
Questionn°5:-Raccorder,enprésenceduprofesseur,lemontageausystème.-Effectuer,enprésenceduprofesseur,lamesuredelatensionàvideauxbornesdupanneausolaire.-Compléterensuiteletableaudemesurefournisurledocumentréponse.-FaireconsignerleposteparleProfesseur.
Questionn°6:-Reportervotretableaudemesuresur le logicielExcelenprévoyantunecolonnepour lecalculde lapuissanceenWatt(W).
-Tracer, à l'aide du logiciel, les caractéristiques U = f(I) (tension en fonction du courant) et P = f(I)(puissanceenfonctionducourant).
-Imprimerlescourbesobtenuesaprèsaccordduprofesseur.
(7)
(6)
+
-
Rhéostat900 Ω
Solarimètre
Panneausolaire 2 U
I
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Questionn°7:
-Donner, à partir de vos mesures, la puissance maximale fournie par le panneau solaire pour uneirradiancede500W/m2.
-Comparerlavaleurobtenueaveclapuissancedonnéeparleconstructeur.-Expliquerladifférenceentrelesdeuxvaleurs.
9. Rendementdupanneausolaire
Onsouhaitedéterminerlerendementmaximumdupanneausolaireàpartirdesmesuresprécédentes(irradiancede500W/m2).
Questionn°8:-Déterminerlasurfaceutiledupanneausolaireenm2.-Déterminer l'équivalent de la puissancemaximale fournie par le panneau solaire enW/m2 lors desmesuresprécédentes.
Questionn°9:-Compléter le graphique fourni sur le document réponse en indiquant les puissances d'entrée et desortiedusystème.
-IndiquersurlegraphiquelesvaleursmaximalesobtenueslorsdesmesuresprécédentesenW/m2.
Questionn°10:-Déterminer le rendement maximum du panneau solaire dans les conditions de fonctionnementétudiées.
-Commenterlerésultatobtenu.