Dossier1 - Telephone rechargeable energie solaire

Lycée Colbert
Terminale S-SI
Tourcoing,
FACHE Luc – NOLET Tom – MARHEM Thibault
Projet de Sciences de l’ingénieur
Téléphone portable
rechargeable par
énergie solaire
Projet lié au Sciences de l’ingénieur
Dossier Personnel:
Luc FACHE
04/06/14
2013-2014
Dossier Personnel
Personnel-Luc Fache-Projet SI
1
Pourquoi un tel projet ?
Les téléphones portables disposent aujourd'hui d'une grande autonomie. Mais nous sommes
toujours tributaires d'une prise électrique pour le recharger. Pourquoi ne pas utiliser l'énergie solaire
pour recharger les téléphones portables?
Problématique
Problématique:
La problématique à la quelle on doit faire face est donc : Comment utiliser l'énergie solaire
pour recharger un téléphone portable?
Cahier des charges
FONCTIONS DE SERVICE
CRITERES
NIVEAUX
FLEXIBILITE
FP
Permettre à un utilisateur
de recharger son téléphone
Utilisation
portable grâce à l'énergie
solaire
La plus simple possible
f0
FC1
Etre compatible avec le
modèle de téléphone choisi Dimensions
(Smartphone)
125x67x23 mm
f0
100 grammes
f2
Poids
FC2
Etre aisément utilisable par
Maniabilité
l'utilisateur
Aucun branchement
extérieur
f0
FC3
Avoir un temps de recharge
Temps de recharge
acceptable
3h maxi
f1
FC4
Fournir un courant adapté
Tension électrique
au téléphone
5 Volts continu
f0
Courant électrique
800 mA
f0
luminosité
20000 lux
f2
Labview Arduino DevPIC16
f0
Matlab Flowcode
f1
FC5
FC6
Utiliser l'énergie solaire
Traiter les données avec un
Réel
logiciel standard
Simulé
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Tâches à Réaliser
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Analyse : Recherches Documentaires
Recherches Documentaires sur les panneaux Solaires
o En quelques mots:
Un Panneau solaire est un dispositif écologique à base de
capteur solaire thermique ou de capteur solaire photovoltaïque, dans notre projet on va
s’intéresser notamment au capteur photovoltaïque. Le but est de convertir le
rayonnement solaire en énergie électrique
élec
o Caractéristiques: Les Panneaux solaires sont constitués par des cellules
photovoltaïques reliées entre elles en série et en parallèle. Il existe différentes
technologies pour ces dernières (Voir document «
«Types
Types de cellules photovoltaïques »)
o Production électrique:
électrique Cette production dépend du type de cellule et s’exprime
en W/cm
o Recyclage: La majorité des composants d'un module solaire peuvent être traités.
Jusqu'à 95 % de certains matériaux semi-conducteurs,
semi conducteurs, le verre ainsi que de grandes
quantités
tités de métaux ferreux et non ferreux utilisés peuvent être récupérés. Il existe des
entreprises et des organismes qui collectent et recyclent les panneaux solaires en fin de
vie tels que PV CYCLE. De plus la fabrication des panneaux solaires peut utilise
utiliser les
déchets industriels de silicium ce qui est à long terme un gain écologique intéressant.
Il existe plusieurs types de cellule photovoltaïques :
Type de Cellule
Rendement
Production par
m²
Silicium
Amorphe
Silicium
Monocristallin
Silicium
Multicristallin
5%à7%
60 Wc/m²
Surface nécessaire
pour 5V (0.5Wc)
(valeur théorique)
83cm²
14 % à 20%
~150 Wc/m²
30cm²
11 à 15%
100 Wc/m²
50cm²
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40cm² donc
On dispose d’une surface
théoriquement la surface de notre
téléphone pourrait marcher qu’avec du
silicium Monocristallin mais encore une fois
il
s’agit
d’une
valeur
théorique
approximative. Un avantage des cellules
amorphes c’est qu’elles possèdent un
fonctionnement correct
orrect avec un faible
éclairement. Pour des questions de facilité
on décide
écide de prendre des cellules en
silicium amorphe comme solution à notre
projet.
83cm²
50cm²
30cm²
Association des cellules
photovoltaïques en serie
Introduction: Pour convertir directement la lumière en électricité on utilise la cellule
photovoltaïque, qui constitue l’élément de base des panneaux solaires photovoltaïques.
Caractéristique: Il s’agit d’un dispositif semi-conducteur
semi conducteur à base de silicium délivrant une
tension de l’ordre de 0,5 à 0,6 V
+
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Less caractéristiques électriques d’une seule
cellule sont généralement insuffisantes pour
alimenter les équipements électriques. Il faut
associer les cellules en série pour obtenir une
tension plus importante.
o Choix du logiciel de simulation:
simulation
On a pour objectif simuler le fonctionnement de
deux cellules photovoltaïques. Le logiciel à
notre disposition qui nous permet de mieux
répondre à ce besoin est MATLAB ®
Conception : Protocole et banc test de mesure
Afin de pouvoir réaliser le banc test on a besoin du matériel suivant :
Schéma :
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Protocole expérimental des Cellules Photovoltaïques
• L’objectif
L’
scientifique motivant l’expérimentation est de récupérer des
1. Principe de
informations sur les caractéristiques électriques des cellules photovoltaïques.
l’expérimentation
• Le phénomène étudié:: Energie électrique fourni par les cellules photovoltaïques.
• Nous allons tester la tension fournie par les cellules solaire
2. Caractéristiqes de
l’expérimentation
•
•
•
•
3. Exécution
Facteur variable : Intensité lumineuse (en Lux ou lumen)
F
F
Facteurs
gardés constants : la résistance variable
P
Paramètre
observé : Variation de la tension et intensité affiché sur le voltmètre
et l’ampèremètre. Variation de l’intensité lumineuse.
L’effet attendu est une variation de la tension et de l’intensité électrique
lorsqu’on augmente l’intensité lumineuse. On cherche la tension maximale et une
valeur moyenne.
Le matériel
•
•
•
•
•
•
La(s) cellule(s) photovoltaïque(s) en question
Outil de mesure:
mesure -Un voltmeter -Un
Un ampèremètre - Un luxmètre
Câbles
Une LED (Pour jouer le rôle de dipôle)
Source de lumière variable (Lampe)
Un interrupteur
Procédure de l’expérimentation
4. Présentation
schématique du
sont déterminés
• Temps:
Temps ≈10 minutes
• La cellule photovoltaïque est branchée à une
une charge resistive en série
• On branche un interrupteur au circuit en série
• On branche l’ampèremetre en série et le volmètre en dérivation
• On place le luxmètre à côté de la cellule photovoltaïque
• On ferme l’intérrupteur et on relève les valeurs d’intensité et de tension affichés
• Consigne d’attention particulière : chaleur dégagée par la lampe.
• Le matériel choisi est représenté
• La ou les procédures est (sont) traduite(s)
protocole.
Réalisation + Validation : Simulation du circuit des
cellules photovoltaïques sur Matlab Simulink
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Après simulation on obtient les courbes suivantes :
Intensité(I) en function de la tension(U)
Puissance(P) en function de la tension(U)
A partir de ces courbes on peut trouver le Vmp et le Imp