Partie 2 - Bilan et efficacité énergétique · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole - EE 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'entrainement 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'entrainement principal du câble tracteur par l'intermédiaire d'une poulie.

Choix du système d'entrainement 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'entrainement principal du câble tracteur:

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

Système d'entrainement 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'entrainement 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'entrainement principal du câble tracteur

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

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

2 motorisations d'entrainement: Les moteurs M1 et/ou M2 entrainent 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 entrainer seul le câble tracteur. Si le choix est fait d'utiliser les deux moteurs pour entrainer le câble tracteur, alors ils fonctionnent à puissance réduite. Le diamètre d'une poulie motrice est de $4{,}55\text{ m}$. Le couple de la poulie motrice est égal à $307\text{ kN}\cdot\text{m}$ quelle que soit la vitesse des cabines.

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

Document réponses DR1 (Question 2.2)

Document réponses DR3 (Tableau de synthèse des questions 2.4 à 2.9)

Les calculs sont réalisés pour une vitesse constante des cabines.

Question 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.

a)

b)

c)

Question 2.7

Le rendement global variateur-moteur est de 95 % pour les deux plages horaires. Pour la vitesse 2, la puissance mécanique fournie par le moteur est de 917,6 kW.

Calculer la puissance électrique consommée par le moteur en kW pour la vitesse 2. Reporter la valeur sur le DR3.

kW

Question 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 kW·h pour la vitesse 2. Reporter la valeur sur le DR3.

kW·h

Question 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.