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Société DMS - Département STI 106 avenue Tolosane – 31520 RAMONVILLE SAINT AGNE

Société DMS - Département STI 106 avenue Tolosane – 31520 RAMONVILLE SAINT AGNE – : + 33 (0)5 62 88 72 72 : + 33 (0)5 62 88 72 79 Site internet : www.dmseducation.com Email : info@dmseducation.com Ce document et les logiciels fournis sont protégés par les droits de la propriété intellectuelle et ne peuvent pas être copiés sans accord préalable écrit de DMS. Copyright DMS 2007 Panneau solaire asservi Dossier Technique Dossier Technique Panneau solaire asservi Société DMS - Département STI 106 avenue Tolosane – 31520 RAMONVILLE SAINT AGNE – : + 33 (0)5 62 88 72 72 : + 33 (0)5 62 88 72 79 Site internet : www.dmseducation.com Email : info@dmseducation.com Ce document et les logiciels fournis sont protégés par les droits de la propriété intellectuelle et ne peuvent pas être copiés sans accord préalable écrit de DMS. Copyright DMS 2007 Panneau solaire asservi Dossier Technique Table des matières : 1. L’énergie solaire__________________________________________________________________3 Pourquoi les énergies renouvelables ? ____________________________________________________________ 3 Forme et potentiel de l'énergie solaire ____________________________________________________________ 4 2. Les panneaux solaires _____________________________________________________________5 2.1. Principe des panneaux __________________________________________________________________5 Principe de fonctionnement du panneau solaire _____________________________________________________ 5 2.2. Les panneaux fixes _____________________________________________________________________6 Pourquoi orienter les panneaux solaires ?__________________________________________________________ 6 2.3. Les panneaux suiveurs __________________________________________________________________8 Panneau Alden ______________________________________________________________________________ 8 Tour de panneaux ___________________________________________________________________________ 11 3. Le panneau solaire asservi DMS ____________________________________________________16 3.1. Analyse fonctionnelle__________________________________________________________________16 Analyse du besoin :__________________________________________________________________________ 16 Analyse fonctionnelle ________________________________________________________________________ 19 FAST des fonctions de services ________________________________________________________________ 21 Constitution et description du panneau solaire asservi _______________________________________________ 23 3.2. Analyse temporelle ____________________________________________________________________24 Fonctionnement ____________________________________________________________________________ 24 Description du fonctionnement du panneau solaire asservi ___________________________________________ 24 Recherche de la source lumineuse ______________________________________________________________ 25 Suivi de la source lumineuse___________________________________________________________________ 25 Description de la commande asservie____________________________________________________________ 26 3.3. Analyse structurelle ___________________________________________________________________27 SADT ____________________________________________________________________________________ 27 La partie commande _________________________________________________________________________ 28 La partie opérative __________________________________________________________________________ 29 Société DMS - Département STI 106 avenue Tolosane – 31520 RAMONVILLE SAINT AGNE – : + 33 (0)5 62 88 72 72 : + 33 (0)5 62 88 72 79 Site internet : www.dmseducation.com Email : info@dmseducation.com Ce document et les logiciels fournis sont protégés par les droits de la propriété intellectuelle et ne peuvent pas être copiés sans accord préalable écrit de DMS. Copyright DMS 2007 Panneau solaire asservi Dossier Technique 1. L’énergie solaire Pourquoi les énergies renouvelables ? Le Soleil constitue une énorme source d’énergie dans laquelle nous baignons en permanence. L’homme a compris depuis longtemps l’intérêt pour lui d’exploiter une telle source de lumière et de chaleur. Actuellement, il existe deux voies d’utilisation de l’énergie solaire qui transforment directement le rayonnement en chaleur ou en électricité, respectivement le solaire thermique et le solaire photovoltaïque. Toutefois, l’exploitation de cette source énergétique est récente et se développe mais reste encore très coûteuse. L’énergie solaire fait partie des énergies renouvelables. Par définition, les énergies dites renouvelables sont potentiellement inépuisables. La nature peut les reconstituer assez rapidement, contrairement au gaz, au charbon et au pétrole, dont les réserves, constituées après des millions d'années, sont limitées. Les énergies solaire, éolienne, hydraulique, géothermique et de biomasse en sont les formes les plus courantes. Trois facteurs militent en faveur des énergies renouvelables : la sauvegarde de l'environnement ; l'épuisement inévitable des ressources (pétrole, gaz, ..) limitées de la planète ; les considérations économiques (coût). Les énergies renouvelables ne peuvent pas remplacer dès aujourd'hui toutes les énergies conventionnelles, mais elles peuvent enrichir la gamme des énergies exploitées à l'heure actuelle. Le changement climatique attribuable à la pollution, et à ses effets sur le milieu naturel, est au premier rang des préoccupations environnementales depuis la conférence « Sommet de la Terre », en 1992. En outre, les deux crises du pétrole des années 70 ont contraint les pays industrialisés à bien examiner l'emploi qu'ils font de leurs ressources et à prendre des mesures pour ne plus dépendre quasi uniquement des hydrocarbures pour leurs besoins en combustibles. Ces pays entreprennent des recherches poussées pour trouver des substituts écologiques aux combustibles fossiles. Quant aux pays en voie de développement, il est d'une importance capitale pour eux de diversifier leurs sources d'énergie. Leur rapide croissance industrielle exerce de fortes pressions sur des ressources déjà limitées et accélère la dégradation des écosystèmes de la planète. Les énergies renouvelables ont un attrait certain lorsqu'on considère qu'elles peuvent fournir de l'électricité, écologiquement et à bon marché, aux populations isolées des pays en voie de développement. Bien des localités n'ont en effet pas les moyens de se relier à un réseau d'électricité, mais elles peuvent tirer profit des techniques qui ont été mises au point pour domestiquer les sources naturelles d'électricité et de chaleur. Étant donné que trois milliards de personnes n'ont pas d'électricité, il ne fait aucun doute que les énergies renouvelables peuvent jouer un rôle clé et concourir au développement économique des régions pauvres. Société DMS - Département STI 106 avenue Tolosane – 31520 RAMONVILLE SAINT AGNE – : + 33 (0)5 62 88 72 72 : + 33 (0)5 62 88 72 79 Site internet : www.dmseducation.com Email : info@dmseducation.com Ce document et les logiciels fournis sont protégés par les droits de la propriété intellectuelle et ne peuvent pas être copiés sans accord préalable écrit de DMS. Copyright DMS 2007 Panneau solaire asservi Dossier Technique Forme et potentiel de l'énergie solaire Ce que l'on désigne par énergie solaire est le rayonnement émis dans toutes les directions par le Soleil et que la Terre reçoit à raison d'une puissance moyenne de 1,4 kW.m-2, pour une surface perpendiculaire à la direction Terre - Soleil. Ce flux solaire est atténué lors de la traversée de l'atmosphère par absorption ou diffusion, suivant les conditions météorologiques et la latitude du lieu ; au niveau du sol, la puissance restante est de l'ordre de 1 kW.m-2 sous nos latitudes. La quantité d'énergie utilisable varie entre 800 et 7000 kWh.m-2 suivant le lieu. Une petite idée de l’ensoleillement sur notre pays est donnée par la carte ci-dessous. Les régions les plus froides reçoivent un ensoleillement inférieur à 1220 kwh.m-2 /An, alors que les zones rouges reçoivent un ensoleillement supérieur à 1760 kwh.m-2 /An . Société DMS - Département STI 106 avenue Tolosane – 31520 RAMONVILLE SAINT AGNE – : + 33 (0)5 62 88 72 72 : + 33 (0)5 62 88 72 79 Site internet : www.dmseducation.com Email : info@dmseducation.com Ce document et les logiciels fournis sont protégés par les droits de la propriété intellectuelle et ne peuvent pas être copiés sans accord préalable écrit de DMS. Copyright DMS 2007 Panneau solaire asservi Dossier Technique 2. Les panneaux solaires 2.1. Principe des panneaux Principe de fonctionnement du panneau solaire Les panneaux solaires convertissent l'énergie lumineuse en énergie électrique. Ils sont composés de cellules photovoltaïques. Ces cellules sont constituées de matériaux semi-conducteurs qui peuvent libérer leurs électrons sous l'action d'une énergie (ici l'énergie lumineuse). La libération des électrons des matériaux constituant les cellules sous l'action des photons permet ainsi la production d'un courant électrique. Il existe trois types de cellules photovoltaïques : – Les cellules mono-cristallines : elles sont constituées d’un cristal à deux couches, le plus souvent du silicium. Elles ont un rendement entre 15 et 22 % mais elles sont chères à fabriquer. – Les cellules poly-cristallines : elles sont constituées de plusieurs cristaux, ce qui diminue leur prix de fabrication. Cependant leur rendement n’est que de 10 à 13 %. – Les cellules amorphes : elles ont un rendement très faible (5 à 10 %) mais leur prix est très bas. Une cellule photovoltaïque est assimilable à une diode photo-sensible, son fonctionnement est basé sur les propriétés des matériaux semi-conducteurs. En effet, une cellule est constituée de deux couches minces d'un semi-conducteur. Ces deux couches sont dopées différemment : – pour la couche N, apport d'électrons ; – pour la couche P, déficit d'électrons. L'énergie des photons lumineux captés par les électrons périphériques (couche N) leur permet de franchir la barrière de potentiel et d'engendrer un courant électrique continu. Pour effectuer la collecte de ce courant, des électrodes sont déposées par sérigraphie sur les deux couches de semi-conducteur L'électrode supérieure est une grille permettant le passage des rayons lumineux. Une couche anti-reflet est ensuite déposée sur cette électrode afin d'accroître la quantité de lumière absorbée. Sous l'action de la lumière (photons) ces cellules génèrent une tension électrique qui se mesure en volt. La tension obtenue est de l'ordre de 0,5 V par cellule. Ces cellules sont ensuite assemblées en série et parallèle pour former des panneaux. Société DMS - Département STI 106 avenue Tolosane – 31520 RAMONVILLE SAINT AGNE – : + 33 (0)5 62 88 72 72 : + 33 (0)5 62 88 72 79 Site internet : www.dmseducation.com Email : info@dmseducation.com Ce document et les logiciels fournis sont protégés par les droits de la propriété intellectuelle et ne peuvent pas être copiés sans accord préalable écrit de DMS. Copyright DMS 2007 Panneau solaire asservi Dossier Technique Le déplacement apparent uploads/Geographie/ panneau-solaire-asservi.pdf