Dessin : Nicolas Maiques

Lycée Léonard de Vinci

St Michel sur Orge

PROJET TARA

• Nous sommes deux classes de 1ère STI à travailler sur ce projet.

Nous avons réparti les recherches puis partagé nos idées au sein de cet exposé.

ETUDE DES POLESÉtude du champ magnétique et des

panneaux solaires en physique appliquée.Etude des modes de production d’énergie en

construction mécanique.Étude du roman d’aventure de Jules Verne

Le sphinx des glaces en français.Étude de la météo polaire et du

réchauffement climatique en anglais.

Champ magnétique terrestre

• Le champ magnétique terrestre est bipolaire.

• Le pôle nord est un pôle sud magnétique.

• Le pôle nord géographique est décalé.

La magnétosphère

• La magnétosphère protège la terre des agressions extérieures telles que les particules énergétiques du vent solaire.

• Elle forme un bouclier magnétique naturel.

Aurores boréales

• Les Aurores boréales sont provoquées par les particules chargées du vent solaire.

• Elles se produisent dans les régions proches des pôles magnétiques.

Les perturbations électromagnétiques

• Les perturbations électromagnétiques sont causées par le vent solaire.

• Elles peuvent provoquer des dommages aux technologies humaines telles que satellite , GPS …

Expériences réalisées en Physique appliquée

Utilisation de deux

ventilateurs à courant continu

(24V, 0,21A).L’un

fonctionnant en moteur permet la production

d’un vent. L’autre

identique fonctionne en

génératrice débitant sur un

rhéostatOn note un courant de

63mA

Première expérienceCliquez sur la photo pour obtenir une animation

Suite à l’essai précédent et dans le but

d’augmenter la puissance fournie, on a réalisé un panneau comportant 9

ventilateurs mis

en série.Pour les mesures, on a

le projet de réaliser une soufflerie

à partie d’un ventilateur

de refroidissement Réalisation d’un panneau

comportant

9 ventilateurs

Etude d’un

panneau solaire

Deuxième expérience

LE MODULE PHOTOVOLTAIQUE

Les modules photovoltaïques H245 ontété conçus plus particulièrement pour les

applications en site isolé, lacollecte de données et les

télécommunications.Ces modules sont composés de 38 ou 72

cellulesmonocristallines de 165mm I-Max®. Ils

ont été conçus pour fonctionnerdans les conditions les plus sévères.

Ils ont une durée de viemoyenne de 30 ans.

Leur cadre en aluminium leur confère une excellente rigidité.

Le boîtier de connexion permet un câblage rapide.

Ces modules sont conçus pour être installés et connectés

rapidement.

DONNEES TECHNIQUES DU MODULES H245

POUR 100MW/CM², 25°C, AM1.5

Courbes I(U) et P(U) pour deux éclairements constants obtenus à l’aide d’une lampe halogène E=6600 lux et E=16700 lux

Mise en parallèle des deux panneaux sur une charge résistive

Cliquez sur chaque photo du bas pour obtenir une animation

Suivant la force du vent et l’éclairement du panneau, le sens de fonctionnement des ventilateurs est modifié

Action menée en Anglais

Effet du vortex polaire

• Avec notre professeur d’anglais madame Moretto nous avons étudié les effets du vortex polaire.

• Des chercheurs du projet SEARCH ont montré que c’est une accélération des vents. Cela provoque un dérèglement climatique au pôle nord qui affecte toute la planète .*

*( The scientists of SEARCH project have shown that it is an acceleration of the winds. That causes make a climatic disordered in the North Pole which affects all planet.)

Conséquences du vortex polaire

• Les premières conséquences du vortex polaire affectent la faune et la flore au pôle nord .*

*(The first consequences of the polar vortex are in the wildlife .)

Action menée en français

• Jules Verne : (1828-1905)

• Auteur du livre étudié: Le sphinx des glaces.

Le sphinx des glaces

Ce roman est une suite aux "Aventures d'Arthur Gordon Pym", d'Edgar Poe. L'action se situe 12 ans plus tard. Jeorling est embarqué sur un navire en route pour le pôle sud. Ce que Poe a présenté comme un roman est une histoire vraie. Le cadavre de Poe sera finalement retrouvé, fixé par son propre fusil contre un aimant en forme de Sphinx près du Pôle.

BESOIN ENERGETIQUE DE TARA

Les différents besoins de TARA

• Besoins électriques

• La production et le maintien de la chaleur

• Pour cuisiner

Besoins électriques

S’éclairer

Travailler

Communiquer

LA PRODUCTION ET LE MAINTIEN DE LA CHALEUR

• Le bateau dispose d’une chaudière de 40KW et possède une épaisse couche d’isolation.

Pour cuisiner

• Utilisation du gaz pour cuisiner.

• L’équipage dispose d’un congélateur, d’un chauffe eau, d’une cafetière et d’une bouilloire.

• Il utilise aussi le gaz pour faire fondre la glace de la banquise pour avoir de l’eau.

Les données climatiques au pôleLes données climatiques au pôle

Nous avons reçu les données par le bateau Tara sur l’intensité du vent, sa direction et la température.

Puis nous avons traité plusieurs jours dont celui-ci:

Le graphique du 18/10/06Le graphique du 18/10/06

La direction varie tout au long de la journée.

La vitesse et la température sont presque stables.

-40

-20

0

20

40

60

80

100

0 50 100 150 200

temps

vitesse

direction

ConclusionConclusion

Nous avons remarqué que l’intensité du vent ne change pas ainsi que la température. Par contre la direction du vent ne cesse de changer dans la journée.

Production d’énergie sur le bateau

• Les deux groupes électrogène produisent environ 90% de la production électrique à bord .

• Les panneaux solaires représentent environ 10% de la production électrique en été.

• Les éoliennes ne représentent qu’une toute petite partie de la production d’énergie.

COMMENT PRODUIRE DE L’ENERGIE PROPRE SUR LE

BATEAU ?

• Éoliennes Magenn.

• Éoliennes à axe verticale.

• Hydroliennes.

• L’énergie solaire

• Pompe à chaleur.

Projet éolienne Magenn

• L’éolienne Magenn développée par krystal planet fournira une puissance de 10kW ou 4 kW. Elle est gonflée à l’hélium. Son avantage est de permettre de capter les vents en altitude.

Projet éolienne Magenn

• Sur le ballon, une turbine est entraînée par le vent en altitude sur laquelle est fixé le rotor d’une génératrice. Le ballon est fixée au sol par deux filins.

Éolienne à axe vertical

• Deux éoliennes disposées sur les mâts du bateau.

Eolienne fixée sur chaque mât

Exemple de deux types d’éoliennes adaptables sur les mâts.

Coque du bateau

Vue de dessus de l’éolienne

• Le vent pousse les pâles bleues, qui entraîne la rotation de l’éolienne.

• Elle pourrait produire une énergie de 1kW pour un vent de 60km/h.

Direction du vent

• Les courants marins représentent une énergie fabuleuse qui contrairement aux vents sont constants et prévisibles. C'est un avantage déterminant par rapport aux autres énergies renouvelables intermittentes.

Qu’est ce qu’une hydrolienne ?

Hydroliennes possibles pour le projet TARA :

• turbine hydrolienne :

Prototype d’hydrolienne

Voici un exemple de prototype de la modification de la nacelle de ravitaillement. Celui ci serait constitué d’un alternateur et d’un multiplicateur qui intensifierait le

courant électrique.

: Courants marins : sens de rotation des hélices

Profondeur

Niveau de la mer

Câble

Installation sur tara

L’énergie solaire

Principe de fonctionnement

• Les cellules photovoltaïques transforment le rayonnement solaire en courant électrique.

• L’énergie peut être stockée ou transformée en courant alternatif suivant le type d’application.

Utilisation sur Tara

• Il y a sur le bateau 13 panneaux solaires qui produisent 175W chacun.

• Mais ce programme a un inconvénient de taille : aux pôles il ne fait jour que 6 mois dans l’année.

• Néanmoins, l’énergie solaire a permis de produire 10% de l’énergie consommée à bord.

La pompe à chaleur• La pompe à chaleur

consiste à transférer la chaleur du milieu le plus froid vers le milieu le plus chaud.

Cliquez ici pour voir l’animation

Et pour TARA ?

• Dans le cadre du projet TARA on utiliserait la pompe en transférant la chaleur de l ’eau de la mer vers le bateau car au Pôle Nord la température de l’eau est supérieure à celle de l’air ambiant en Hiver.

• Donc on utiliserait la « chaleur de l’eau de mer » pour réchauffer le bateau en faisant circuler l’eau autour de ce dernier.

Projection d’un documentaire sur tara:

• Le cinéaste Bruno Vienne est venu au lycée nous présenter son film documentaire sur le bateau TARA "Prisonniers

volontaires sur la banquise" • Il a passé huit mois à bord du bateau avec 7 autres

personnes et a vécu dans le froid glacial de l’Arctique (température égale à –30°C en moyenne)

Moyens pour réduire la consommation d’électricité dans

le bateau

• En premier lieu on pourrait utiliser plus d’ampoules à faibles consommations

• On pourrait économiser l’énergie grâce à un système de délestage.

Conclusions Afin d’optimiser la consommation énergétique, il faudrait

économiser l’énergie et utiliser les énergies « propres » (le vent, le solaire, les courants marins et la géothermique).

 Pour ce faire nous proposons les diverses solutions ci dessous :

• Eoliennes verticales• Eoliennes MAGENN.• Hydroliennes • Panneaux solaires • Pompes à chaleur (ou géothermie) 

• Utiliser des batteries à haut rendement.

Un grand merci à :• - Nadia ERRARD, Guerric GRUWÉ de

l'association Planète sciences.

• - Bruno VIENNE

• - Jean Claude GASCARD

• - Bernard BERTIN

• - Matthieu WEBER

• - Christian de MARLIAVE