Partie D - Alimentation autonome par kit solaire… · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole - EE 2024

Partie D: comment fournir l'alimentation en énergie électrique de l'éclairage de sécurité installé sur les cavaliers servant de balisage de câbles ?

Les cavaliers permettent de maintenir les distances entre les câbles porteurs et de supporter le câble tracteur afin d'en limiter la flèche sur le tracé.

Ils permettent également de baliser les câbles pour prévenir l'aviation civile: ils sont de couleur rouge pour le balisage diurne (en journée) et certains comportent un éclairage de sécurité « NAVILITE » (balisage nocturne). L'alimentation en énergie électrique de l'éclairage de sécurité est un kit solaire autonome en énergie car il n'est pas possible de se raccorder au réseau électrique pour le balisage nocturne entre certains pylônes.

Le bureau d'études a réalisé un modèle multiphysique pour vérifier que le kit solaire permet bien de récupérer en une journée, même dans les conditions météorologiques défavorables, la quantité d'énergie journalière consommée par la lampe « NAVILITE » la nuit.

Document technique DTS7: description du kit solaire photovoltaïque

Le kit solaire photovoltaïque de balisage nocturne placé sur les cavaliers est composé des éléments suivants:

1 panneau solaire photovoltaïque monocristallin 50Wc,

1 régulateur de charge avec détection crépusculaire (mesure de la tension du PV),

1 batterie acide-plomb $12\,\text{V}_{\text{DC}}$ – $32\,\text{A}\cdot\text{h}$,

1 lampe BI-A type « NAVILITE » de type et couleur rouge fixe. Tension: $12\,\text{V}_{\text{DC}}$, puissance: $3\,\text{W}$, courant: $250\,\text{mA}$,

1 coffret électrique pré-câblé et le support mécanique de liaison au cavalier.

Question D.1

DTS8, DRS3: Compléter les paramètres du modèle multiphysique concernant le panneau solaire photovoltaïque sur le document réponse DRS3, à partir des caractéristiques du document DTS8.

Paramètres du bloc PV (Simulink)

Question D.2

DTS7, DRS3: Pour la simulation, le paramètre de l'état de charge de la batterie (SOC: State Of Charge) sera initialement réglé à 100%. Compléter les paramètres du modèle multiphysique concernant la batterie sur le document réponse DRS3.

Paramètres du bloc Batterie (Simulink)

Question D.3

DTS7, DRS3: Le modèle équivalent sous SIMULINK de la lampe NAVILITE peut être une résistance soumise à une tension provenant de la batterie. À l'aide de la loi d'Ohm, calculer la valeur de la résistance équivalente lorsque la lampe NAVILITE est allumée. Compléter le paramètre du modèle multiphysique concernant la lampe NAVILITE sur le document réponse DRS3.

Paramètres du bloc NAVILITE (Simulink)

Document technique DTS9: résultats de la simulation du modèle multiphysique

Les résultats de la simulation du modèle multiphysique dans les conditions météorologiques défavorables, c'est-à-dire pour une journée au mois de janvier à Toulouse, sont donnés dans le DTS9 ci-dessous. L'origine de la simulation commence à 16h00. Le kit solaire doit permettre de récupérer en un jour, une quantité d'énergie électrique au moins égale à la quantité d'énergie électrique consommée par la lampe NAVILITE la nuit.

Question D.4

DTS9: Relever l'état de la charge de la batterie (SOC: State Of Charge) à l'origine de la simulation et à la fin de la simulation. Conclure quant au choix du kit solaire comme source d'énergie autonome de la lampe Navilite.

Question D.5

DTS9: Relever le taux de décharge de la batterie en % lors de l'intervalle de temps pendant lequel la lampe NAVILITE est restée allumée. Conclure quant au choix du kit solaire comme source d'énergie autonome de la lampe NAVILITE qui doit permettre une autonomie de 6 jours minimum.