Manuel d`utilisation de la maquette VEHICULE ELECTRIQUE A
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1. CRDP Limousin Manuel d utilisation de la maquette VEHICULE ELECTRIQUE A ENERGIE SOLAIRE Mod le avec stockage de l nergie lectrique Enseignement coll ge et lyc e V hicule lectrique nergie solaire 14738 Document non contractuel L nergie solaire L nergie solaire est l nergie que dispense le rayonnement solaire En fait c est la m re de la quasi totalit des nergies utilis es sur terre Son expression la plus directe est la chaleur des missions diurnes directes Mais l nergie solaire est l origine de la diff rence de temp rature et de pression des masses d air donc du vent et de l nergie olienne Elle est la cause de l vaporation premier chelon du cycle de l eau donc de l nergie hydraulique Elle est la mati re premi re de la photo synth se permettant la vie et la croissance des v g taux dits sup rieurs Ce sont ces plantes qui apr s un processus de d composition et fossilisation extr mement long sont l origine des hydrocarbures et qui constituent la biomasse Les techniques pour capter directement une partie de cette nergie sont disponibles et sont constamment am lior es On peut distinguer le solaire passif le solaire photovoltaique et le solaire thermique La maquette pr sent e ici fonctionne sur le principe du solaire photovolta que Principe du solaire photovoltaique L effet photovolta que a t d couvert par Antoine Becquerel en 1839 L effet photov2. dont la trace aura t pr alablement tudi l oscilloscope et le mouvement d c l r de la voiture Utilisation de la maquette Transformation de l nergie lumineuse en nergie lectrique Charge du condensateur l aide du capteur photovolta que Positionner l interrupteur A sur arr t A Positionner l interrupteur C sur capteur ou batterie Exposer les capteurs une source lumineuse lampe de type halog ne ou soleil Faire varier la distance lampe capteur pour appr cier le rendement des capteurs solaires Visualiser le niveau de charge du condensateur sur le vu m tre la charge est maximum lorsque l aiguille se situe au dessus de la zone verte le temps correspondant une charge compl te est d environ 3 minutes avec une distance lampe capteur de 20 cm Transformation de l nergie lectrique en nergie m canique Utilisation de l nergie lectrique stock e dans le condensateur et consommation de cette nergie dans le moteur lectrique de traction e Positionner l interrupteur B sur batterie e Positionner l interrupteur A sur marche M e Le v hicule se met en mouvement et l on constate que le niveau d nergie sur afficheur d cro t progressivement au fur et mesure de sa progression Le courant de d charge du condensateur n tant pas lin aire la vitesse d avancement sera d croissante en fonction du temps 4 5 Utilisation directe des cap
3. olta que est obtenu par absorption des photons dans un mat riau semi conducteur qui g n re alors une tension lectrique L nergie solaire photovoltaique d signe l lectricit produite par transformation d une partie du rayonnement solaire avec une cellule photovolta que Les cellules photovolta ques produisent du courant continu Ensuite suivant l utilisation plusieurs cellules sont reli es entre elles sur un module solaire photovolta que et plusieurs modules sont regroup s dans une centrale solaire photovolta que On voit donc qu avec un m me proc d on peut faire fonctionner de simples appareils tels que calculatrices montres radios recharger les batteries d autres machines lectriques alimenter un r seau domestique ou dans les cas les plus extr mes produire du courant pour la haute tension Les cellules ne peuvent pas stocker l nergie mais le rayonnement solaire l air libre tant toujours pr sent cette fonction est quasiment obsol te et il n est pas incongrue de pr senter des cellules comme des piles La rapidit de charge ou la tension obtenue d pendra uniquement de la qualit de l ensoleillement Ces derni res ann es les cellules photovoltaiques ont connu des progr s remarquables et ce dans trois domaines le prix du watt produit qui va passer sous la barre des 1 le rendement nergie solaire re ue par nergie lectrique produite qui s loigne grand pas des 5 des cellules en silici
4. teurs sur le moteur lectrique Positionner l interrupteur sur marche M Positionner l interrupteur B sur capteur Positionner l interrupteur C sur capteur ou batterie Exposer les capteurs une source de lumi re Le v hicule se met en mouvement La vitesse d avancement d pend de la quantit de lumi re re ue par les capteurs L arr t de la lumi re entra ne l arr t du v hicule Note la vitesse du moteur est maximum lorsque le condensateur est charg le courant de charge est nul et toute l nergie va vers le moteur Utilisation directe des capteurs sur le moteur tout en combinant la r serve d nergie de la batterie Positionner l interrupteur sur marche M Positionner l interrupteur B sur capteur Positionner l interrupteur C sur capteur et batterie Exposer les capteurs une source de lumi re Le v hicule se met en mouvement La batterie se charge pendant l avancement du v hicule L arr t de la lumi re ne provoque pas l arr t du v hicule Observations la batterie dans cette configuration ne peut se charger totalement car une partie de l nergie fournie est consomm e par le moteur La roue avant est motrice et directrice par rotation manuelle ce qui permet une modification de la trajectoire du v hicule 5 5
5. um des d buts la maniabilit et l installation il existe d sormais des modules pliables enroulables et derni rement une peinture a t mise au point Capteur solaire photovolta que 215 Descriptif et pr sentation de la maquette La maquette est compos e Vu m tre de panneaux photovolta ques d un moteur lectrique d un vu m tre d une batterie condensateur d un interrupteur A d un interrupteur B d un interrupteur C Panneaux photovolta ques Batterie condensateur 3 5 Interrupteur B Interrupteur C Interrupteur A Moteur Roue motrice et directrice Suggestions pour la classe Au coll ge En classe de cinqui me on se servira de la maquette pour illustrer la transformation de l nergie solaire en nergie lectrique puis en nergie m canique tout moment au coll ge la maquette permet d enrichir la culture scientifique de l l ve Au lyc e On pourra faire une manipulation mettant en valeur de magasin l nergie du condensateur L nergie du capteur clair par la lumi re est transmise directement au moteur lectrique Dans ce cas la voiture stoppe si on masque les capteurs Apr s une exposition la lumi re l nergie de la batterie se substitue l nergie du capteur lorsqu on le masque Dans ce cas la voiture poursuit son chemin apr s la m me obturation On pourra faire le parall le entre la d charge du condensateur
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