Partie B - Cycle de vie et impact environnemental · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole remplacement - ITEC 2024

Innovation technologique et éco-conception — Parc photovoltaïque flottant

Mise en situation

Le projet concerne une centrale solaire flottante. La structure accueillant la couverture photovoltaïque est composée de flotteurs de deux types:

les flotteurs principaux sont conçus pour supporter les panneaux photovoltaïques;

les flotteurs secondaires (longs ou courts), plus petits, servent d'allées de maintenance et conservent l'écartement entre les flotteurs principaux, et les flotteurs d'accès des berges à la station (non étudiés dans la partie commune).

Plan d'eau avec chemin d'accès et panneaux photovoltaïques

L'assemblage de ces flotteurs forme un îlot. La centrale est composée de deux îlots. Les flotteurs sont assemblés par des clés de connexion sauf les flotteurs du chemin d'accès à la station qui sont articulés entre eux.

Flotteur secondaire long, flotteur secondaire court, flotteur principal, biellettes, système de fixation et clé de connexion

Plusieurs modèles de panneaux peuvent être installés sur les flotteurs en adaptant le cadre qui les supporte, dans notre cas l'étude sera réalisée avec des panneaux de 1,7 m de long par 1 m de large.

Panneau photovoltaïque fixé sur un flotteur principal

Le point haut des modules photovoltaïques se situe à moins de 80 cm au-dessus de la surface de l'eau. Cette faible hauteur permet de minimiser l'impact visuel de la centrale photovoltaïque.

La structure flottante est sollicitée par divers éléments de son environnement (aléas climatiques par exemple), l'étude qui suit permettra:

de valider si le système de fixation permet une bonne stabilité des panneaux sur la structure flottante (PARTIE A);

de valider le choix du matériau des flotteurs qui sont en contact avec l'eau (PARTIE B);

de vérifier la bonne tenue aux frottements des articulations entre les flotteurs du chemin d'accès à la station (PARTIE C).

Partie A: comment s'assurer que le système de fixation des panneaux sur la structure flottante est bien adapté ?

Vue de profil du flotteur avec le système de fixation entouré

L'étude va être réalisée pour un des panneaux du parc flottant. Il s'agit d'étudier le comportement de la structure quand le vent souffle à une vitesse extrême de 150 km·h⁻¹ et particulièrement la résistance des biellettes, éléments importants de l'architecture.

L'ensemble est à l'équilibre, la masse des éléments est négligée sauf celle du panneau ($m_{panneau}$ = 18 kg) et les solides sont considérés indéformables pour les questions A1 à A4. L'étude sera réalisée dans le plan du schéma ci-dessus.

Partie B: quel matériau choisir pour les flotteurs afin de réduire l'impact environnemental ?

Deux études plus approfondies d'analyse du cycle de vie ont été réalisées pour affiner le choix du matériau. Une des deux études est fournie.

Document technique DTS4: paramétrage des étapes du cycle de vie pour le PVC

Nom du modèle: flotteur_court PVC

Élaboration du matériau:

PVC rigide

Confection en Asie du Sud Est

Poids: 10.21 kg

Durée d'utilisation: 30 ans

Fabrication: Région: Asie

Procédé: Moulage / injection

Consommation d'électricité: 1.8 kWh/l

Consommation de gaz naturel: 0.00 BTU

Coefficient de rebut: 2.0 %

Utilisation: Région: Europe

Durée d'utilisation: 30 ans

La pièce est peinte: Pas de peinture

Fin de vie: Recyclé: 25 %

Incinéré: 24 %

Décharge: 51 %

Transport: Distance en camion: 0.00 km

Distance en train: 0.00 km

Distance en bateau: 16 000 km

Distance en avion: 0.00 km

Question B.3

Citer toutes les étapes du cycle de vie qui ont permis de faire ces études (DTS4).

Question B.4

Compléter le tableau du DRS4 en relevant les valeurs obtenues par la simulation pour le PVC dans le DTS5.

Document technique DTS5: étude d'impact environnemental pour le PVC

Impact financier du matériau: 68.10 USD (USD: dollar américain)

Indicateur · PEHD · PVC

Empreinte carbone (Kg de CO 2) · 70

Énergie totale consommée (MJ) · 1400

Acidification de l'air (Kg SO 2) · 0,53

Eutrophisation de l'eau (Kg PO 4) · 0,035

Impact financier (Dollar américain) · 33

Question B.5

Choisir le matériau le plus adapté à la problématique de cette partie B. Justifier votre réponse.

PEHD

PVC