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  • Bac STI 2D
  • I2D (1ère)
    • MEO1.4: La bouteille en verre : étude du cycle de vie à travers divers scénarios
      • Mise en situation
      • Étape 1: découverte de la méthode (scénario simplifié)
      • Étape 2 : le tri sélectif
      • Étape 3 : amélioration de la précision des calculs
      • Étape 4 : la consigne, une alternative au recyclage
      • Étape 5: tentative de construction d’un scénario réaliste à court terme
      • Étape 6: imaginons un scénario idéal et …. réaliste
    • S1 : révisions
      • Exercice: impact environnemental (ecolizer)
        • Chaise alu ou chaise plastique?
      • Exercice: ACV de l'alimentation (agroalimentaire)
      • Exercice: ACV d'un gobelet
        • Méthodologie
        • Les scénarios
        • Résultats
        • Questions
      • QCM (test des connaissances)
    • D2.1 : lecture de plans architectural
      • Partie N°1 : lecture de plans
      • Partie N°2 : analyse de la notice et des éléments indiqués sur les différents plans
      • Ressources
        • plans
        • Cours sur le dessin d'architecture
        • B.E.C. thermodynamique
        • Assainissement / Tout à l'égout
        • VMC et puit canadien
    • D2.2: schématisation électrique 1
      • Installation domestique
      • Installation industrielle
      • Ressources
        • Bibliothèques de symboles
        • Fonctionnement de quelques appareils électriques
    • D2.3: liaisons cinématiques (découverte)
      • I. Les contacts
      • II. Les liaisons
      • III. la representation des liaisons
    • MEO 2.2: schéma cinématique
      • I. Méthodologie et rappels
      • II. Entrainement: le coupe tube
      • III. Application à partir d'un plan: pompe
      • IV. En bonus: un système réel
    • MEO 2.3 Le schéma pneumatique
      • I. Introduction
      • II. Simulations
      • III Caractéristiques du matériel pneumatique
      • IV En bonus : modification d’un schéma pneumatique
    • S2 : révisions
      • Exercice N°1: schéma électrique (industriel)
      • Exercice N°2: schéma cinématique
      • Exercice N°3 : schéma électrique (bâtiment)
      • Exercice N°4: lecture plan bâtiment
      • Exercice N°5: schéma pneumatique
      • QCM (test des connaissances)
    • D3.1: chaîne de puissance
      • I. Généralités sur les énergies
      • II. Identification des blocs fonctionnels
      • III. Chaîne d’énergie du Buggy
      • IV. Chaîne d’énergie du portail FAAC
      • V. Chaîne d’énergie du volet Velux
    • D3.2: portail SET
      • Généralités / Questions
      • Questions : Etude de la batterie
      • Panorama des différentes technologies
    • D3.3: l'énergie thermique
      • I. Expérimenter l’inertie thermique d’un matériau de construction
      • II. Étudier les transferts thermiques
      • III. Étudier l’inertie thermique
    • D3.4: Voiture Radio commandée
    • MEO 3.2: Zoe vs Clio
      • I. Généralités
      • II. Travail sur les puissances
      • III. Approche énergétique globale
      • IV. En bonus: pour aller plus loin
      • Documentation techniques
      • Rappels de physique
    • MEO 3.3 La Nano Centrale
      • Energie hydraulique d'une nano centrale
    • S3 : révisions
      • Exercice N°1: rendements
      • Exercice N°2: chaîne de puissance
      • Exercice N°3 : électricité
      • Exercice N°4: thermique
      • Exercice N°5: solaire photovoltaïque
      • Exercice N°6: chaîne de puissance 2
      • QCM (test des connaissances)
    • MOE 4.1 : Dimensionnement de structures
      • Partie 1 : généralités
      • Partie 2: descente de charge
      • Partie 3 : compléments (suite)
      • ressources et docs techniques
    • MEO 4.2: les frottements - N°2
      • I. Principes et généralités
      • II. Les lois de Coulomb
      • III. Application à la brosse du tableau
      • IV. Expérimentation numérique
      • En bonus: patin tracté
    • S4 : révisions
      • Exercice N°1: petits exercices
      • Exercice N°2: toit d'un stadium
      • Exercice N°3: VTT
      • Exercice N°4 : descente de charge
      • QCM et petits exercices
    • D5.1: caractérisation de l'analogique
      • I. Découverte d’un signal analogique et de ses caractéristiques
      • II. Signal analogique réel résultant d’une mesure (d'un capteur)
      • III. Exemple de signal analogique : le son (Notion de note, fréquence et spectre)
    • D5.2 : binaire et numération
      • I. Le binaire
      • II. L'hexadécimal
    • D5.3 : logique combinatoire
      • I. Fonctions logiques
      • II. Propriétés du binaire et de l'algèbre de Boole
      • III. En option: la mémorisation (découverte)
      • IV. En option: petit exercice d'application
    • D5.4: les capteurs
      • Introduction
      • Les capteur TOR
        • Les capteurs mécaniques ou interrupteurs de position
        • Les capteurs de proximité ILS
        • Les capteurs de proximité inductifs
        • Les capteurs de proximité capacitifs
        • Mise en œuvre des capteurs de proximité
      • Les capteurs photoélectriques
        • Système barrage
        • Système reflex
        • Système proximité
      • Les capteurs analogiques
        • Les capteurs potentiométriques
      • Capteurs numériques : Les codeurs rotatifs
        • Codeur incrémental
        • Codeur absolu
      • Ressources complémentaires
    • MEO 5.1 : la Conversion Analogique Numérique
      • 0. Introduction et mise en situation
      • I. La conversion A/N
      • II. L’utilisation d’une conversion A/N : analyse de l’impact de la fréquence d’échantillonnage.
      • III: Bonus: codage du fichier
    • MEO 5.2 : la conversion numérique - analogique
      • I. Simulation d’un convertisseur Numérique/Analogique
      • IV. Mais comment ça fonctionne ?
    • MEO 5.3: Filtrage
      • IV. D’autres applications de filtrage
    • MEO 5.4 : la stéganographie
      • I. Découverte de la stéganographie
      • II. Qu’est-ce qu’une image numérique ?
      • III. Analyse de notre stéganographie
      • IV. En bonus : plus discret, plus fort !
    • S5 : révisions
      • caractérisation de l'analogique
      • Numération
      • Logique combinatoire
      • CAN et CNA
      • Capteurs
      • Filtrage
      • QCM (test des connaissances)
    • S6: présentation
    • D6.1: outils de représentation d’un programme
      • Découverte et/ou révisions
      • Exercice N°5: recherche nombre
      • Exercice N°6: écluse
      • Exercice N°7: barrière
      • Exercice N°8: store
    • D6.2: matériel de traitement de l'information
      • Les questions
      • I. Les microcontrôleurs
      • II. Arduino
      • III: Raspberry Pi
    • D6.3: Flowcode
      • I. Introduction, rappels et découverte du matériel
      • II. Découverte du logiciel Flowcode
      • III. Clignotement d'une Led
      • IV. Pour aller plus loin: le Chenillard
    • MEO 6.1 : découverte de la programmation informatique
      • Présentation
      • Fiche N°1: découverte du système Arduino
      • Fiche N°2 : les variables
      • Fiche N°3 : la boucle « FOR »
      • Fiche N°4 : le test « IF » (+ bouton poussoir)
      • Fiche N°5 : gestion d'une entrée analogique
      • Fiche N°6 : les fonctions ou « sous-programmes »
      • Fiche N°7 : la boucle « While »
    • MEO 6.2: Réalisation d'une page Web en HTML
      • 1. Généralités
      • 2. Première page simple
      • 3. Site avec plusieurs pages
      • 4. Mise en forme du texte html avec le CSS3 ( Cascading Style Sheets version 3)
      • 5. En bonus
    • S6 : révisions
      • Partie 1 : révision des structures algorithmiques
      • Partie 1 (suite) : révision des structures algorithmiques
      • Partie 2 : création d'algorithmes ou d'algorigrammes
      • Partie 3 : matériel de traitement de l'information
      • Partie 4 : révision de la programmation (structures algorithmiques, variables, …) à partir de programmes Arduino
      • Partie 5: HTML
      • QCM (test des connaissances)
  • 2I2D (terminale)
    • PAC
      • Chaleur sensible et chaleur latente
      • Compléments sur les notions de chaleur sensible et latente
      • Pression de vapeur et diagramme enthalpique :
      • Le cycle du fluide frigorifique dans une PAC
      • Mesures
  • TP de terminale STI2D - SIN
    • Thème N°1 / Environnement de prototypage Arduino
      • Etape N°1 : révisions et compléments sur la programmation informatique à l'aide d'Arduino
        • Présentation
        • Le système Arduino
        • Rappels sur les variables
        • Les fonctions ou « sous-programmes »
        • La boucle « FOR »
        • Le test « IF » (+ bouton poussoir)
        • Gestion d'une entrée analogique
        • La boucle « While »
        • Gestion d'un afficheur 7 segments
      • Etape N°2: cafetière 2.0
        • Prototype de cafetière 2.0
      • En bonus: programmes complémentaires
        • programmes
      • Thème n°1 : révisions
        • QCM (simple) de révision
        • Exercices de révision
    • Thème N°2 / réseaux et communication informatique
      • AP2.1 : Réseaux informatiques
        • Présentation du logiciel
        • I. Un premier petit réseau
        • II. Le suivi des trames / le mode simulation
        • III. Petit point "matériels"
        • IV. Paramétrage d'un routeur
        • V. Le masque de sous réseau
        • VI. Réseau avec concentrateurs (hubs) et commutateurs (switchs)
        • VII. Deux réseaux interconnectés avec un routeur
        • VIII. Configuration automatique des adresses IP (DHCP)
        • IX. Gestion des DNS (Domain Name System)
        • X. Gestion de VLANs (réseaux virtuels)
        • XI. Réseau de notre "pépinière d'entreprises"
        • XII. En bonus : paramétrage d'un réseau plus complexe
      • AP2.2 : Serveur linux
        • I. Présentation du Raspberry Pi et de son environnement
        • II. Quelques commandes linux
        • III. Votre site internet sur le serveur
        • IV. Pour aller plus loin avec les commandes linux
      • AP2.3: trames et communication (Wireshark)
        • I. La commande Ping
        • II. Utilisation de Wireshark
        • III. La couche Ethernet
        • IV. La couche Internet Protocol (IP) :
        • V. La couche ICMP (Internet Control Message Protocol)
        • VI. Exercices
        • VII. La couche TCP
        • VIII. La couche HTTP
        • IX. La couche HTML
        • X. Exercices
        • XI. Address Resolution Protocol
        • XII. Exercices:
      • Thème N°2: bilan & exercices de révision
        • numération (révision et exercices)
        • Réseau (exercices)
        • Serveur/ordi sous linux (exercices)
        • Analyse d'une trame (exercices)
    • Thème N°3: programmation informatique (Python)
      • I. Présentation de la carte micro:bit
      • II. Logiciels
      • III. Partie N°1 : découverte de la carte micro:bit
      • IV. Partie N°2 : parlons Python !
      • V. Application à notre vélo 2.0
      • VI. En bonus et pour aller plus loin
      • Thème N°3: Révisions sur Python
        • Exercices sur Python
    • Thème N°4 / Environnement web
      • AP N°4.1: Réalisation d'une page Web en HTML
        • 1. Généralités
        • 2. Première page simple
        • 3. Site avec plusieurs pages
        • 4. Mise en forme du texte html avec le CSS3 ( Cascading Style Sheets version 3)
        • 5. En bonus
      • AP N°4.2: Découverte de la programmation PHP (sites internet)
        • Partie 1 : découverte du langage PHP
        • Partie 2 : gestion d'un petit site de 2 pages en PHP
        • Partie 3 (bonus): application réelle au site de la section STI 2D – SIN
      • AP N°4.3: les bases de données (MySQL) et PHP
        • Partie 1 : arduino en mode serveur
        • Partie 2.1 : qu'est-ce qu'une base de données ?
        • Partie 2.2 : arduino en mode client
      • Thème N°4: Révisions Web
        • QCM (simple) de révision
        • Exercices de révision
    • Thème N°5: traitement du signal
      • AP5.1: Montages électroniques élémentaires
        • I. Brève présentation du logiciel de simulation Proteus
        • II. Premiers montages : rappel sur les résistances, les tensions et les courants
        • III. Le condensateur
        • IV. Montage à led
      • AP5.2 : Montages électroniques à base de diodes, transistors et AOP
        • I. Montage à diode Zener: montage stabilisateur de tension
        • II. Montages à amplificateurs opérationnels (AOP)
        • III. Montage à transistor
        • IV. En bonus, d'autres montages à amplificateurs opérationnels (AOP)
      • AP5.3 : Filtrage
        • Partie N°1
        • Partie N°2
      • thème 5: bilan (ce qu'on a appris)
    • Thème N°6 / Application mobile (IHM)
      • AP6.1: découverte de la programmation d'une application Android à l'aide du logiciel "App Inventor"
        • I. Introduction
        • II. Première application : du texte
        • III. Deuxième application : des images, du son et du temps
        • IV. Utilisation de fonctions mathématiques
        • V. Gestion de plusieurs écrans (pages)
        • VI. Sauvegarde de données
        • VII. Les variables et les boutons "case à cocher"
        • VIII. En bonus
      • AP6.2: réalisation d'une application Android à l'aide du logiciel "App Inventor"
        • I. Introduction
        • II. Application / version 1
        • III. Application / version 2
        • IV. En bonus
    • Bonus TP Term SIN
      • Algo / Flowcode
        • I. Introduction, rappels et découverte du matériel
        • II. Découverte du logiciel Flowcode
        • III. Clignotement d'une Led
        • IV. Chenillard
        • V. Afficheurs 7 segments et chaînes de caractères
        • VI. Gestion d'un parking
        • VII. Feux de carrefour
        • Série 2: Bilan (ce que l'on a appris)
      • Web / un peu de Javascript
        • AP1 : Découverte du langage Javascript
          • Introduction
          • I. Découverte des structures , variables et de quelques fonctions
          • II. Des exemples d’utilisation dans une page web
          • III. D'autres fonctions à travers des exemples
          • IV. Pour aller plus loin
        • AP2 : Javascript et la balise "canvas"
          • Introduction
          • I. Quelques exemples simples
          • II. Première application : logo + texte
          • III. Deuxième application : smiley LaMache
          • IV. Pour aller plus loin
        • AP3: Les applets Javascript RGraph
          • Introduction
          • I. Premier élément : une jauge classique
          • II. Deuxième élément : un thermomètre
          • III. Troisième élément : une courbe
        • Série 3: Bilan (ce que l'on a appris)
  • Cours de Terminale STI2D - SIN
    • Thème N°1: L’environnement de prototypage Arduino
      • Partie N°1 : rappels sur les algorithmes et algorigrammes
      • Partie N°1 (suite) : révision des structures algorithmiques
      • Partie N°1 (suite 2) : révision des structures algorithmiques
      • Partie N°2 : exercices sur prototypes à base d’Arduino
      • Partie N°3 : en bonus, d’autres exercices à base d’Arduino
    • Thème N°2 : réseaux et communications informatiques
      • I. Introduction
      • II. Réseaux informatiques: 1. Principes généraux
      • II. Réseaux informatiques: 2. Éléments d'un réseau
      • II. Réseaux informatiques: 3. Adresses des éléments d’un réseau
      • II. Réseaux informatiques: 4. Le modèle de référence OSI
      • II. Réseaux informatiques: 5. Comparaison des modèles OSI et TCP/IP
      • II. Réseaux informatiques: 6. Principe de l'adressage et de l'encapsulation
      • II. Réseaux informatiques: 7. Topologie des réseaux
      • III. Communications informatiques: 1. Les supports de transmission
      • III. Communications informatiques: 2. Exemple N°1 : la liaison série (RS232 et Arduino)
      • III. Communications informatiques: 3. Exemple N°2 : le bus I2C
      • IV. Exercices
    • Thème N° 5 : Traitement du signal
      • Partie I : le filtrage
      • II. Exemple et calculs pour un filtre passe-bas (1er ordre)
      • III. Exemple d’un filtre passe-haut
      • IV. Exemple d’un filtre passe-bande
      • V. Exemple filtre coupe-bande (ou réjecteur de bande)
      • VI. Exercices
      • VII. Petite vidéo qui résume
      • Partie II : amplification (transistor)
      • II. Symboles et constitution du transistor bipolaire
      • III. Fonctionnement en amplification
      • IV. Fonctionnement en commutation
      • V. Types de boîtiers
      • VI. Puissance
      • VII. Les autres types de transistor
      • VIII. Exercices
    • Le stockage numérique (bonus)
      • Introduction
      • I. Les unités du stockage numérique
      • II. Les mémoires volatiles (RAM)
      • III. Les mémoires ROM
      • IV. Le stockage de masse (Partie 1)
      • IV. Le stockage de masse (Partie 2)
      • V. Organisation et structures des données
      • VI. Le cloud
      • VII. Redondances des données (RAID,....)
      • VIII. Exercices
    • 2I2D - SIN - révisions
      • Révision N°1: binaire, numération, CNA, CAN, logique
        • I. Introduction
        • II. Numération (binaire, décimal et hexadécimal)
        • III. Conversion Analogique/Numérique
        • IV. Circuits logiques
        • V. En bonus
      • Révision N°2: les propriétés des circuits électriques
        • I. Rappels des lois et propriétés des circuits électriques
        • II. Exercices - partie 1. Les résistances
        • II. Exercices - partie 2. Loi d'Ohm, des noeuds et des mailles
      • Révision N°3: création d'algorithmes ou d'algorigrammes
      • Révision N°4 : tramission d'information
      • Révision N°5 : traitement du signal
      • Révision N°6 : mécatronique
        • Questions
        • Documentations techniques
        • Programme Arduino
  • 2I2D: Enseignement spécifique Energie Environnement
    • Prérequis
    • Chapitre 1: Rappel sur l'énergie
      • Introduction
      • Les unités
      • Rendements
      • Exercices
    • Chapitre 2: Les actionneurs et leurs préactionneurs
      • I. Définition d'un actionneur et du préactionneur
      • II. Les actionneur et les préactionneurs dans un système automatisé
      • III. Les actionneurs suivant l'énergie utilisée
      • IV. Un peu de technologie des actionneurs courants
        • IV.1 Les moteurs électriques
        • IV.2 Les vérins
        • IV.3 Autres actionneurs
    • Chapitre 3: l'énergie électrique
      • Partie 1 : Définitions et différentes formes de l'énergie électrique
      • Partie 2 : Protection des matériels électriques
      • Partie 3 : Le schéma électrique
      • Partie 4 : conversions
    • Chapitre 4: l'énergie thermique
      • 1. Expérience et unités
      • 2. Grandeurs calorimétriques (conduction)
      • 3. Notions de pouvoir calorifique inférieur (PCI) et supérieur (PCS)
      • 4. Comparaison de quelques sources d’énergie
      • Exercices
    • Chapitre 5: L'efficacité énergétique
      • Partie 1: La régulation
      • Partie 2: L'acquisition d'une information par un capteur
      • Partie 3: TD Chauffe Eau Solaire Individuel
    • Chapitre 6: Structure des réseaux de distribution d’énergie
      • A. Généralités
      • B. Les réseaux électriques
      • C. Les réseaux de chaleur, froid et mixte
    • Chapitre 7: le stockage de l'énergie
      • Les technologies de stockage disponibles
      • Stockage de l'énergie électrique
      • Conclusion
  • Spécificité Energie Environnement (TP)
    • Série N°1
      • Pépinière d'entreprise à Neuville sur Saône
        • TP 1.1: Etude de l'éclairage d'un local d'une entreprise sous Dialux
        • TP 1.2: Lecture d'un schéma électrique avec connaissance des différents appareils et les des différents schémas
          • le contacteur
          • Le sectionneur
          • Le Fusible
          • Le disjoncteur
          • Le disjoncteur différentiel
        • TP 1.3: Production photovoltaïque
        • TP 1.4 : le pneumatique
          • Partie 1: Mise en situation sur platine
          • Partie 2: Réalisation de schéma
      • La cafetière électrique
        • TP 2.1: Chaine de Puissance et d'information
        • TP 2.2: Etude de la fonction "Acquérir" dans la chaîne d'information
        • TP 2.3 Etude de la modulation
        • TP2.4: Etude thermique de la cafetière
    • Série N°2
      • TP 3.1: LABVIEW
        • a. Initiation à la programmation Labview
          • Présentation de l'environnement
          • Réalisation d'un comparateur de tension
          • Entrée/sortie digitale
          • Entrée/sortie analogique
        • b. Régulation de la température intérieure d'une serre de jardin
      • TP 3.2: Zelio
        • A. Automatisation du système d'ouverture d'un portail
          • Les variables d'entrées et de sorties de l'automatisme
          • Cahier des charges fonctionnel (CDCF)
          • Programmation de la commande piéton
          • Programmation de la commande voiture
        • B. Système chaine de remplissage
      • TP 3.3: La domotique
    • Série N°3
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        • TP 4.2: Production énergetique par éolienne
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        • Mesurer une période
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      • Le Wattmètre
      • Exercices de révisions
      • Compléments
    • Les mini projet en EE 2019
      • Panneau solaire en canette (3 élèves)
      • Fabrication d'une micro centrale hydraulique (3 Elèves)
      • Mise en place d'une barrière automatisée (3 Elèves)
      • Ascenseur (3 Elèves)
  • Convertisseur binaire/decimal/hexa
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Stockage de l'énergie électrique

I. STEP: Station de transfert par pompage

Principe d'une STEP cliquer ici  Visualiser ci-dessous:


Le principe consiste en deux réservoirs d’eau situés à des altitudes différentes. Lors des périodes de faible consommation (durant laquelle la demande - et donc le coût - de l’énergie sont moins élevés) l’eau est pompée vers le réservoir le plus haut. Lors des périodes de forte demande, l’eau circule dans l’autre sens et rejoint, par gravitation, le réservoir le plus bas. Elle fait tourner lors de son passage une turbine qui alimente un alternateur et produit de l’électricité. C’est la solution de stockage à grande échelle la plus répandue et dont le coût d’investissement est parmi les plus bas. La contrainte réside dans la nécessité de trouver des sites appropriés qui se font de plus en plus rares. De nouveaux types de STEP sont envisagés notamment en bord de mer (STEP marine), la mer représentant le réservoir inférieur et un réservoir supérieur étant installé sur la côte.

Schéma de principe d'une STEP Marine


 Avantages:

- Bon rendement

- Durée de vie importante (+40 ans)

Inconvénients:

- Contraintes d'emplacement

- Impact environnemental/ acceptabilité du public

II. CAES- Stockage par air comprimé


Grâce à un compresseur, alimenté pendant les heures creuses de demande d’électricité, de l’air comprimé est produit puis stocké dans une cavité sous-terraine. Lors des périodes de pointe, l’air comprimé passe dans une chambre de combustion où il est réchauffé grâce à l’apport de gaz naturel avant d’être détendu dans une turbine. Sans cette étape de réchauffement, la température atteinte lors de la détente de l’air serait beaucoup trop basse et la turbine serait vite endommagée. Celle-ci est reliée à un alternateur qui produit de l’électricité. Si le rendement n’est pas très bon, il reste meilleur qu’une turbine à gaz classique. Une des améliorations en cours d’étude, le CAES adiabatique, vise à stocker la chaleur produite lors de la compression de l’air pour la restituer lors de la détente du gaz, ce qui permet l’utilisation de turbines à air pour régénérer de l’électricité sans aucune émission directe.

 

III. Volant d'inertie

Ce système de stockage repose sur le principe physique qui consiste à emmagasiner de l’énergie cinétique en faisant tourner à très grande vitesse une masse autour d’un axe. Le volant d’inertie est accéléré ou freiné par un moteur-générateur électrique qui permet ainsi d’effectuer les charges et décharges du système. Pour éviter les frottements, les parties tournantes sont guidées par des paliers souvent magnétiques. L’ensemble du système est logé dans une enceinte de confinement sous basse pression, afin de limiter les pertes aérodynamiques sources d’auto-décharge. Les volants d’inertie sont principalement utilisés dans le stockage stationnaire pour répondre à des demandes de puissance importantes sur de courtes durées. Ce type de stockage est aussi testé dans le domaine du transport sur rails.

Consulter le site suivant pour plus d'informations.  Site

III.1 . Lister les avantages et inconvénients de cette technologie

                

III.2 . Exercice d'application:     Centrale de régulation électrique à stockage inertiel de Stephentown (état de New York - USA)

L'énergie est stockée sous forme d'énergie cinétique sur un disque lourd  qui tourne à la vitesse de 8 000 à 16 000 tours par minute. Le système de stockage inertiel se veut aussi efficace, car il serait en mesure de restituer environ 85% de l'énergie emmagasinée.
Le concept de volant d'inertie appliqué au stockage et à la régulation de l'énergie n'est pas nouveau, mais celui développé par Beacon utilise les matériaux les plus récents et les plus solides comme la fibre de carbone. En effet, de plus grandes vitesses de volant permettent une plus grande capacité de stockage mais exigent des matériaux ultra résistants pour résister à l'éclatement et éviter les effets explosifs.
"Un des gros avantages du stockage d'énergie par inertie, au-delà du fait qu'il n'y a pas d'émissions de CO2, est sa réponse rapide", affirme Gene Hunt, le porte-parole du groupe. "Il répondra en quelques secondes." Le système mis au point par Beacon Power est également évolutif. Par exemple, 10 volants d'inertie (250 kWh) reliés entre eux représentent l'équivalent d'1 MW de puissance.

Un volant d'inertie moderne est constitué d'une masse (anneau ou tube) en fibre de carbone entraînée par un moteur électrique. L'apport d'énergie électrique permet de faire tourner la masse à des vitesses très élevées (entre 8000 et 16000 tour/min pour le modèle ci-contre) en quelques minutes. Une fois lancée, la masse continue à tourner, même si plus aucun courant ne l’alimente.

L'énergie est alors stockée dans le volant d’inertie sous forme d’énergie cinétique, elle pourra ensuite être restituée instantanément en utilisant le moteur comme génératrice électrique, entraînant la baisse de la vitesse de rotation du volant d'inertie.  Le système est monté sur roulements magnétiques et confiné sous vide dans une enceinte de protection afin d'optimiser le rendement du dispositif (temps de rotation en limitant les frottements mécaniques) et ainsi prolonger la durée de stockage.

Principe :

- En charge, le convertisseur pilote la machine électrique de sorte qu’elle fonctionne en moteur, le volant est accéléré, il emmagasine donc de l’énergie.

- En décharge, le convertisseur pilote la machine électrique de sorte qu’elle fonctionne en générateur, le volant est freiné, l’énergie est restituée au réseau électrique.

Formule d'énergie cinétique d'un volant d'inertie :

 

              W = 1/2 J Ω2
         avec J = 1/2 m r2 pour un cylindre en rotation

                               J : moment d'inertie en kg . m²
                               m : masse en kg
                               r : rayon en mètre

 

a. Déterminer le flux d'énergie en entrée et en sortie

b. Quels sont les avantages de stocker l’énergie par inertie ?

c. Comment peut-on augmenter l’énergie stockée par un volant d’inertie ?

d. Pourquoi les paliers de guidage sont-ils de type magnétique ?

e. Déterminer la vitesse de rotation si la masse du tambour est de 900 kg et fournit une énergie de 25 kWh.

f. Quelle est sa puissance pour 15 min de décharge. Justifier.

 

IV. Stockage d'hydrogène

Principe de la pile à combustible cliquer ici ou ci-dessous


Les trois étapes du processus de stockage par le vecteur hydrogène sont : l’électrolyse de l’eau, le stockage de l’hydrogène produit et la pile à combustible.

- Tout d’abord la production d’hydrogène lors des périodes creuses grâce à la décomposition de l’eau par électrolyse.

  L’apport d’électricité permet à l’électrolyseur de décomposer l’eau H20 en oxygène et hydrogène. (H20 → H2 + ½ 02).

- Ensuite l’hydrogène est stocké dans un réservoir sous forme gazeuse, liquide ou solide.

- Il est enfin re transformé dans une pile à combustible. Selon la réaction inverse de l’électrolyse, l’hydrogène s’associe avec l’oxygène (les ions traversent une membrane tandis que les électrons circulent dans un circuit créant un courant électrique), la réaction ne rejette que de l’eau et de la chaleur.

Avantages:

- Produit par électrolyse à partir d'une grande variété d'énergie comme éolien, photovoltaïque, nucléaire, d'hydrocarbures....

- Produit de l'eau pendant la combustion.

- Très forte densité énergétique rapporté à la masse (ex: 120 MJ / kg comparé à 55 MJ / kg au gaz naturel)

Inconvénients:

- Production de CO2 lors de la transformation

- Rendement faible

- Coût d'investissement élevé

Projet Myrte: Voir la vidéo cliquer ici ou visualisez là ci-dessous:


Le CEA a participé, avec Hélion et l’Université de Corse, au développement de la plateforme de R&D MYRTE (Mission hYdrogène Renouvelable pour l’inTégration au réseau Electrique) pour l’étude de la production d’électricité photovoltaïque couplée à un système de stockage par le vecteur hydrogène. Ce test « grandeur nature », installé en Corse, est équipé d’une centrale photovoltaïque d’une puissance installée de 560 KWc sur 3 700 m2, reliée directement à une chaîne hydrogène, utilisée comme un moyen de stockage.

Le CEA apporte un soutien scientifique au développement de la plateforme par des études spécifiques sur la production photovoltaïque et le stockage de l’hydrogène. Il participe à l’élaboration du programme scientifique et au retour d’expérience sur la centrale photovoltaïque et le stockage de l’énergie.

V. Stockage thermique par chaleur sensible

Le stockage par chaleur sensible a fait ses preuves depuis des milliers d’années. Il s’agit par exemple du simple fait de poser une pierre près d’un feu, de la déplacer et de profiter de la chaleur qu’elle restitue dans le temps. C’est aussi le principe que l’on retrouve dans l’utilisation d’un ballon d’eau chaude ou d’une simple bouillote. Dans le cas d’une centrale thermodynamique, il s’agit de stocker la chaleur emmagasinée au cours de la journée d’ensoleillement. Le fluide caloporteur (qui transporte la chaleur) circule jusqu’à un échangeur thermique relié à deux réservoirs de sels fondus. Les sels fondus froids passent à travers l’échangeur et emmagasinent à leur tour la chaleur du fluide, ils sont ensuite stockés dans un réservoir de sels chauds. Au coucher du soleil, le circuit s’inverse et les sels chauds circulent, à travers l’échangeur, vers le réservoir à sels froids. La chaleur est ainsi cédée au fluide caloporteur (autour de 500°) et permet d’alimenter une turbine pour produire de l’électricité.

V.Exercices d'application:     Centrale solaire Andasol (Espagne)

Andasol 1 est la plus puissante centrale solaire thermodynamique d'Europe en 2008. Elle est située près de Guadix en Andalousie (Espagne). La centrale a démarré en novembre 2008. Elle génère une puissance-crête de 50 MWc (150 MW avec les extensions Andasol 2 et 3) et sa production est de 175 à 180 GW.h d'énergie électrique par an. Construite sur un site privilégié à 1 100 mètres d'altitude, elle bénéficie d'un climat semi-aride qui se traduit par une insolation directe de 2 200 kWh/m2/an.

Les 625 collecteurs solaires occupent plus de 510 000 m2 de surface, la centrale occupant au total 195 hectares (ce qui fait une densité de puissance moyenne prévue pour la centrale de 10 W/m2). La chaleur est transférée vers un fluide caloporteur constitué d'un mélange de sels fondus composé de 60 % de nitrate de sodium et de 40 % de nitrate de potassium atteignant une température de 392 °C.

Un circuit secondaire est utilisé pour le transfert la chaleur vers un générateur de vapeur haute pression. La vapeur produite est dirigée vers un groupe turbine + alternateur.

Andasol 1 est équipé d'une unité de stockage thermique qui absorbe une partie de la chaleur produite durant la journée afin de la restituer la nuit ou durant les périodes nuageuses1, doublant ainsi pratiquement le nombre d'heures opérationnelles dans le cours d'une année. Le réservoir thermique plein représente une réserve de 880 MW.h de chaleur, soit une réserve suffisante pour actionner la turbine durant 7,5 heures à pleine charge lorsqu'il pleut ou après le coucher du soleil. Les capacités thermiques consistent en 2 réservoirs de 38 mètres de diamètre sur 13 m de haut, stockant 25 000 tonnes de sels.

Principe:

a. Déterminer la puissance totale solaire reçue par la centrale.

b. Quelle est la quantité d'énergie stockée dans les cuves si l'écart de température entre l'arrivée et la sortie est de Δθ = 92°C. Le sel fondu a une capacité thermique  massique de 1495 J . kg-1.K-1 et une densité volumique de 1899 kg / m3.

c. Déterminer la puissance thermique d'une cuve.

d. Déterminer le rendement chaleur/électricité de la centrale.

e. Déterminer le rendement global de la centrale.

VI. Stockage thermochimique couplé à un système solaire thermique

Le principe repose sur l’utilisation d’un réactif (bromure de strontium pour des installations dans l’habitat), stocké dans une cuve. En période estivale, l’eau chaude apportée par le système solaire combiné va céder sa chaleur à l’air apporté de l’extérieur via l’échangeur eau-air. Cet air chaud va ensuite permettre d’assécher le réactif. Le réactif peut être conservé sec pendant plusieurs mois. En période hivernale, le circuit est inversé, l’air extérieur frais et humide circule à travers le réactif qui, en se réhumidifiant, va dégager de la chaleur grâce à une réaction chimique exothermique. L’air ainsi chauffé (autour de 70°C) passe dans l’échangeur et cède sa chaleur à l’eau qui va circuler jusqu’au ballon et permettre une utilisation sanitaire.

VII. Stockage thermique par changement de phase

Le principe du stockage via des matériaux à changement de phase (MCP) consiste à utiliser des matériaux qui passent d’un état solide à liquide lors d’un apport de chaleur. Par exemple, la paraffine. Placée dans une cuve de stockage sous forme solide à température ambiante, elle est traversée par des tuyaux en cuivre dans lesquels circule de l’eau. Lorsque l’eau chaude arrive, la paraffine se réchauffe et passe de la forme solide à liquide. A l’inverse, la paraffine va céder sa chaleur en se resolidifiant si c’est de l’eau froide (autour de 15°C) qui circule dans le tube.

Une installation classique consiste à mettre le MCP dans un grand réservoir au milieu duquel passent des tubes pour transporter le fluide caloporteur. Le MCP et le fluide peuvent être différents suivant la production de chaleur qui lui est associée, et donc la température ou quantité de chaleur que l’on souhaite stocker.

VIII. Stockage à inductance supraconductrice- SMES

L'énergie est stockée par l'intermédiaire d'un courant électrique envoyé dans une bobine constituée d'un fil supraconducteur. Une fois la bobine court-circuitée (fermée), le courant circule sans perte d’énergie car il n’y a pas de frottement (les électrons circulent en continu). Il y a alors production d’un champ magnétique dans les bobines. L'énergie est donc stockée dans la bobine sous une forme magnétique et électrique, et peut être récupérée dans un très court laps de temps. Les rendements peuvent être très élevés et les principales pertes sont localisées dans les connexions et dans le convertisseur électronique de puissance. Le rendement instantané en puissance peut dépasser les 95%.

IX. Supercondensateur

Le supercondensateur est un moyen de stocker l’énergie sous forme électrostatique. Il est constitué de 2 électrodes poreuses, généralement en carbone activé, plongées dans un électrolyte liquide et séparées par un séparateur laissant circuler les ions mais pas les électrons.

L’interaction des électrodes et de l’électrolyte entraîne l’apparition spontanée d’une accumulation de charges aux interfaces, on parle de formation d’une double couche électrochimique : une couche de charges positives et une couche de charge négatives, l’ensemble étant électriquement neutre.

Les plus gros supercondensateurs ont été développés majoritairement pour une utilisation dans le domaine des transports.

Exercice:

Le système MITRAC Supercaps de Bombardier est testé depuis 2003 sur le réseau des transports publics de Mannheim en Allemagne. Le système de stockage de l’énergie installé sur le toit du véhicule s’est avéré être une solution d’économie d’énergie performante et fiable.

a. D'après le diagramme de Ragone, justifier l'emploi de supercondensateurs dans les transports.


Parcourir le document de bombardier et répondre aux questions suivantes :

b. Quel sont les avantages d'utiliser des supercondensateurs sur un tramway (pages 1 et 2).

c. A quel moment stocke-t-on l'énergie ?

d. A quel moment utilise-t-on l'énergie ?

Les caractéristiques d'une unité sont :

énergie installée : 1 kWh  

puissance max : 300 kW

tension d'alimentation : 750 V DC

 

e. Pendant combien de temps l'énergie est-elle disponible à la puissance max.

f. Quelle est la capacité en farad (F) d'une unité ?

Une rame dispose de 2 unités et roule à 60 km / h.

g. Quelle est la distance parcourue par la rame si l'énergie est fournie par 2 unités.  

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Equipe STI 2D I2D et options EE et SIN du Lycée LaMache - Combe - Verilhac - Boiron - Varenne
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