L`EAU COOL - Olympiades de Physique France

Olympiades de physique 2009-2010
L'EAU COOL
Résumé de notre projet
La protection de l’environnement est un sujet récurrent dans notre société actuelle.
Nous avons donc voulu proposer un système contribuant à l’entretien de notre planète.
Pour cela nous nous sommes intéressés aux énergies propres pouvant être utilisées
par les particuliers, comme par exemple des panneaux photovoltaïques, des éoliennes…
Nous avons constaté que de l’énergie produite et non utilisée instantanément est
perdue. C’est le cas des systèmes reliés à des batteries lorsqu'elles sont pleines. Il
existe cependant des systèmes où EDF rachète cette énergie perdue.
Nous avons voulu proposer une autre alternative permettant de stocker cette énergie
perdue : le stockage sous forme d’eau. Le principe est très simple : se servir de
l’énergie perdue pour faire monter de l’eau dans un réservoir où on la stocke. Lors
d’une demande d’énergie par le ménage, l’eau stockée provoquera la rotation d’une
turbine qui produira l’énergie souhaitée.

Olympiades de physique 2009-2010
L'EAU COOL
Problématique : En quoi stocker de l’énergie sous forme d’eau peut être
intéressant au niveau écologique ?
Élèves : MOUFFAK Bahia MOUFFAK Amelle
PASQUALE Joris RUIZ Nicolas
Professeurs : M MASSOU et M CHAFFARD
Lycée Jean Monnet à Annemasse
• Sommaire:
I- Présentation du projet
II- Partie mécanique : 1. Les composants du système
2. Optimisation du système
3. Le montage
III- Partie électronique : 1. Fonctionnement des composants
2. Les capteurs
3. La logique

Introduction
Aujourd’hui, la protection de l’environnement est un problème récurent dans l’avenir
de notre planète c’est donc pour cela que l’Homme doit se tourner vers des énergies
renouvelables. Il en existe plusieurs sortes ; les plus courantes sont les énergies
solaire, éolienne, hydraulique et géothermique. Il y a trois facteurs qui incitent à
l’utilisation de ces énergies : elles sauvegardent l'environnement, elles sont illimitées.
Cela nous a donc poussés à nous intéresser à l’hydroélectricité car c’est, après le
nucléaire, le deuxième secteur de production d’électricité. De plus l'hydroélectricité
est considérée comme une énergie propre et inépuisable ; son utilisation est donc
globalement positive pour l’environnement.

I- Présentation du projet
L'électricité est une énergie secondaire car elle résulte de la transformation d’une
énergie primaire. Le seul moyen de « stocker » ce type d'énergie est en fait celui de
la produire rapidement sur des systèmes autonomes comme une pile. Le problème est
que ces systèmes sont basés sur des réactions chimiques et certains de leur
composants présentent un aspect polluant (acides, plomb). C’est pour cette raison que
nous voulons essayer de stocker une énergie qui puisse être restituée en électricité à
tout moment: l’énergie potentielle de pesanteur.
Il arrive que l’énergie produite ne soit pas utilisée ; elle est donc perdue. Pour éviter
que cette perte soit totale, nous avons imaginé le système suivant :
Panneaux
Photovoltaïques
Turbine
Pompe
Les panneaux
photovoltaïques
alimentent la
pompe qui fait
monter de l’eau
dans le niveau 1.
L’eau retombe
ensuite dans le
niveau 0 en faisant
tourner la turbine.
Ce cycle
hydraulique est
fermé : l’eau qui
tourne est toujours
la même.

Le but de ce système est de donner une énergie potentielle de pesanteur à l’eau en la
faisant monter à une certaine hauteur. On place deux bassins séparés par une
hauteur h puis on installe une pompe qui servira à faire passer l’eau du bassin inférieur
(niveau 0) au supérieur (niveau 1). Cela nous permet d’apporter une énergie potentielle
à l’eau de part la gravité. Ensuite, l’eau chute du bassin 1 au bassin 0 et provoque la
rotation d’un rotor (par système de pâles…) couplé à un stator. Le tout appelé
alternateur produit ensuite de l’énergie électrique.
Ce système permet donc de stocker une partie de l’énergie des panneaux
photovoltaïques
sous forme d’énergie potentielle de l’eau.
Nous sommes conscients qu’un tel système n’est pas rentable mais nous vous rappelons
que l’énergie qui monte l’eau est à la base « perdue ».
L’avantage est que cette énergie pourra être utilisée lorsque que l’utilisateur en a
besoin car c’est seulement sur sa demande, que l’eau du niveau 1 se déversera dans le
niveau 0 en faisant tourner la turbine.
Notre travail consiste donc à créer un système analogue à celui ci, c'est à dire qu'il
doit remplir les mêmes fonctions.
La batterie de la maison sera donc substituée par une pile rechargeable de 9V. La
pompe sera une pompe à fuel fonctionnent en 6-12V. Pour finir la turbine sera celle
d’un anémomètre et l'énergie mécanique qu'elle fournira sera transformée en énergie
électrique à l'aide d'un système comprenant un alternateur, un pont de diode et un
condensateur pris sur une lampe de poche rechargeable.
Nous avons partagé le travail en deux grosses parties : une électrique qui gérera tout
le fonctionnement du système et une autre mécanique qui s'occupera principalement
de la construction matérielle du système.