Partie 2 - Bilan énergétique et efficacité énergé… · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole - AC 2024

Partie 2: quelles solutions mettre en œuvre pour optimiser la consommation énergétique du téléphérique ?

La variation de la vitesse des cabines en fonction des heures d'affluence et l'optimisation du rendement du système d'entraînement principal du câble tracteur sont deux des solutions envisagées afin de réduire la consommation énergétique du téléphérique.

Pour la suite, l'étude porte sur le cas où un seul moteur actionne le système d'entraînement principal du câble tracteur par l'intermédiaire d'une poulie.

Choix du système d'entraînement principal du câble tracteur

Deux typologies de systèmes motorisés et pilotés par un variateur de vitesse ont été envisagées par le bureau d'études pour l'entraînement principal du câble tracteur:

Système d'entraînement principal 1: un moteur asynchrone associé à un réducteur de vitesse entraîne la poulie motrice.

Système d'entraînement principal 2: un moteur brushless est en prise directe avec la poulie motrice (Direct Drive).

Étude de l'influence du choix de la variation de vitesse selon des plages horaires

Le bureau d'études a choisi de mettre en place le système d'entraînement motorisé en prise directe avec la poulie motrice (Direct Drive) et de limiter la vitesse de déplacement des cabines en fonction des plages horaires:

Vitesse 1: vitesse de fonctionnement en heures normales ($v_1 = 6\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}$).

Vitesse 2: vitesse de fonctionnement en heures de pointe ($v_2 = 6{,}8\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}$).

DT6: système d'entraînement principal du câble tracteur

Représentation schématique simplifiée du système d'entraînement principal du câble tracteur à la gare Université Paul Sabatier:

Le système d'entraînement principal du câble tracteur est composé de:

2 motorisations d'entraînement: Les moteurs M1 et/ou M2 entraînent le câble à une vitesse maximale de $7{,}5\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}$ via les poulies motrices 1 et 2. Chaque moteur est dimensionné pour pouvoir entraîner seul le câble tracteur. Si le choix est fait d'utiliser les deux moteurs pour entraîner le câble tracteur, alors ils fonctionnent à puissance réduite. Le diamètre d'une poulie motrice est de $4{,}55\text{ m}$.

1 poulie de déviation permet de contrôler la tension du câble tracteur et garantir son adhérence sur les poulies motrices.

DT7: vitesse du téléphérique sur le trajet UPS-CHU-Oncopole à Vitesse 1 et à Vitesse 2

UPS = Université Paul Sabatier | CHU = Centre Hospitalier Universitaire | ONC = Oncopole

2.3

À partir du DR1, calculer les rendements globaux $r_1$ et $r_2$ des systèmes d'entraînement principaux 1 et 2.

En déduire le système d'entraînement principal le plus avantageux concernant l'optimisation de la consommation d'énergie.

2.7

Le rendement global variateur-moteur est de 95 % pour les deux plages horaires.

Calculer la puissance électrique consommée par le moteur en kW pour la vitesse 2 ($P_{a2}$). Reporter la valeur sur le DR3.

kW

2.8

La durée de fonctionnement à la vitesse 2 est de 2 heures par jour.

Calculer l'énergie totale consommée en une journée par le moteur en $\text{kW}\cdot\text{h}$ pour la vitesse 2 ($E_2$). Reporter la valeur sur le DR3.

kW·h

2.10

Conclure sur les moyens mis en œuvre pour réduire la consommation énergétique du système motorisé d'entraînement principal du câble tracteur, tout en gardant un service rendu satisfaisant à l'utilisateur.