Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

10 octobre 2010 UPVD Perpignan Projet de valise à énergie propre. Concept mobil

10 octobre 2010 UPVD Perpignan Projet de valise à énergie propre. Concept mobile. Autonomie et légèreté. Augmentation d'autonomie d'un ordinateur portable et de téléphone mobile. Solution développée pour utiliser l'énergie solaire en situation de mobilité. Conception avec possibilités d'évolution et d'augmentation des performances. Dominique Marc Deschamps Tel 06 76 08 55 01 France rdm-row@orange.fr 1. Les sources d'inspiration. 2. Présentation de la solution solaire. 3. Le choix des composants. 4. La base technologique. 5. Le futur usage d'une valise à énergie propre. 6. Les produits concurrents. 7. Les prix et solutions similaires. 8. Les contacts industriels 9. Les tests. 10. L'augmentation des capacités. 11. Les développements possibles et imaginables. 12. Exploration solaire internationale. 1. Les sources d'inspiration. Il existe de nombreuses solutions mobiles pour le chargement de téléphones portables, de lecteurs de musique, de batterie de camping-car ou d'ordinateur portable. L'éventail des gadgets et des solutions professionnelles montre un manque d'esprit de conception sérieuse pour les solutions à bas prix, ou un poids excessif pour les versions professionnelles. Capter le flux solaire pour le transformer en énergie électrique peut se faire selon différentes technologies, ce qui n'exclue pas que certains concepteurs cherchent à créer en s'épargnant l'effort d'une réflexion aboutie. En effet, l'électricité produite par des cellules photovoltaïques est disponible dès la sortie des cellules, quelque soit la technologie de cellule choisie. L'accumulation de cette énergie électrique requière des précautions particulières du fait de la création d'un potentiel électrique, générateur d'étincelles et de courts-circuits qui peuvent déclencher des incendies ou des dommages corporels. La sécurité n'est pas une question de voltage, mais de risques induits par une puissance disponible. Les solutions non solaires proposées pour des véhicules de transport courant montre que des incendies provoqués par les batteries sont relativement fréquents. Une batterie bien connectée peut sortir de son siège et venir en contact de la tôle du véhicule, initier un court-circuit qui peut se transformer rapidement en source de chaleur et d'incendie. C'est la décharge incontrôlée de la puissance accumulée qui dépasse la capacité admissible des câbles ou des composants qui sont connectés à la dite batterie. Même un accumulateur de très faible puissance, quelques centaines de mWh, peut se révéler dangereux s'il est mal utilisé ou lui-même mal conçu. Il n'est pas rare de constater l'explosion d'une batterie de téléphone portable ou la coulure de liquide interne d'un accumulateur, dit aussi 'pile rechargeable'. C'est la surchauffe des couches composant le principe d'accumulation qui est alors en cause. Pour se prémunir de ces inconvénients, il existe des règles de conception valables pour les systèmes de forte puissance également applicables aux circuits de très bas voltage. Le premier principe de fonctionnement est que l'on ne branche pas directement une source photovoltaïque sur un appareil que l'on souhaite alimenter avec de l'énergie électrique. Il faut cependant comprendre que la présence de batteries internes aux appareils de lecture de musique, aux ordinateurs portable ou navigateurs GPS permet de connecter des panneaux solaires par la prise de chargement. En effet, le système électrique de l'appareil est conçu pour être alimenté par une source externe en vue d'accumulation de l'énergie électrique. En revanche, la connexion sans présence de la batterie présente un risque car la stabilité de l'alimentation électrique n'est pas assurée par des panneaux photovoltaïques. Cette énergie produite dépend du flux de photons traversant l'atmosphère pour venir stimuler les particules de silicium, ou de CIS, de CIGS voir autres technologies photovoltaïques en cours de développement. Cette stimulation des particules produit un potentiel électronique augmenté par la création d'une barrière isolante appelée 'jonction PN'. La jonction PN est une manière astucieuse de diriger la circulation des électrons, et surtout de les inciter à circuler. Le deuxième principe de fonctionnement tient au fait que l'environnement immédiat de la valise solaire sera une composante de la sécurité d'utilisation. Le fait de brancher et débrancher une source de courant continu, quelque soit le voltage, provoque des micro étincelles. Ces micro étincelles pourraient enflammer un gaz explosif dans un espace réduit ou un lieu de stockage pétrolier. On ne peut donc négliger le lieu d'utilisation d'un tel dispositif. Un troisième principe recouvre la durée de vie des composants. Si l'on conçoit un système très performant mais peu durable, on perd rapidement tout avantage en ce qui concerne la préservation de l'environnement terrestre par utilisation de l'énergie solaire. Il est préférable de concevoir des systèmes suffisamment fiables et d'une longue durée d'utilisation pour que l'énergie consacrée à leur production soit compensée par plusieurs dizaines d'années d'usage. 2. Présentation de la solution solaire. Depuis plus de trente ans des solutions ont été conçues et testées par divers types de chercheurs et amateurs passionnés. Du programme de recherche de la NASA, jusqu'aux tréteaux d'un garage de banlieue, des solutions innovantes ont vu le jour. Si les énergies solaires sont souvent réduites à la captation des rayonnements du soleil, il faut également songer que les recherches sur les énergies photovoltaïques ne concernent pas seulement l'utilisation électrique de cette source. On peut actuellement transformer le potentiel électrique par la création de courants induits et générer ainsi du froid au sain de systèmes complexes tels que les armoires d'ordinateurs. Ce principe physique découvert par le chercheur Peltier permet de faire circuler le courant dans un circuit fermé. Cette circulation évacue le potentiel de chaleur par des dissipateurs et aspire donc cette énergie calorifique en provenance d'une source dont il est nécessaire de l'extraire. Exemple parmi de nombreuses applications spécifiques, l'effet Peltier est ainsi générateur de froid alors que l'énergie électrique utilisée provient du soleil. Une solution beaucoup plus connue et évidente réside dans le captage de rayonnements solaires dans l'espace pour générer de l'énergie électrique essentielle au fonctionnement des ordinateurs des stations orbitales et des satellites. Loin d'être les cellules les plus efficaces en ce qui concerne le rendement, les cellules photovoltaïques embarquées sur les volets rétractables des navettes et autres vaisseaux d'exploration inter-planétaires sont avant tout des compromis réfléchis entre la légèreté et la génération de courant. On ne peut pas imaginer faire décoller des panneaux solaires classiquement installés sur les toits de nos habitations pour les utiliser en dehors de l'atmosphère. Pour différentes raisons, ces panneaux ne seraient pas adaptés. Ils sont trop lourds du fait des complexes montages du cadre d'aluminium, des revêtements de verre et du fond du panneau. De même les connexions ne seraient pas suffisamment sécurisées pour ne pas courir de risque d'un manque d'énergie dans des espaces confinés, éloignés de la terre et très dépendants de la source d'énergie. Cette réflexion incite donc à la conception de systèmes adaptés aux besoins spécifiques d'un contexte unique et d'une utilisation particulière. La création des centrales photovoltaïques répond à la croissance de consommation électrique des habitants de l'hémisphère nord autant qu’elle répond au développement industriel des entreprises de Chine. Quand un système est créé pour une utilisation spécifique on peut penser à l'installer dans des conditions de fonctionnement similaires, mais on peut rarement faire fi des besoins réels du contexte en espérant qu'un système complexe réponde 'par chance' à la demande énergétique particulière de ce contexte. Il est simplement vrai que de nombreux projets d'électrification en Afrique répondait plus à une envie des européens de bien faire et d'apporter ce qui semblait utile. En faisant l'économie d'une analyse des besoins en énergies, les techniciens et maîtres d'ouvrage sont alors des exportateurs de technologie plus que des concepteurs de solutions adaptées. De plus, les systèmes ou réseaux électriques conçus 'à l'européenne' ne tiennent pas compte de la nécessaire implication de la société locale pour que les systèmes soient acceptés, utilisés et entretenus. On observe sinon un délaissement de systèmes trop compliqués, générateurs de frais de fonctionnement et de maintenance exorbitant. Le manque de pièces détachées ou de personnes compétentes signe parfois 'la mort' de belles idées conçues unilatéralement. La solution solaire, comme les technologies plus répandues requière donc une réflexion sur les besoins énergétiques, la définition des contraintes d'utilisation, les coûts induits, l'esprit durable et un cahier des charges sans failles. Cette étude est préalable et ne peut prétendre qu'à conduire le projet vers un idéal, vient ensuite la capacité du système à perdurer et répondre de manière adéquate aux besoins identifiés. 3. Le choix des composants. Toute technologie comporte des limites et des des capacités. La technologie est définie par la possibilité d'assemblage et de mise en oeuvre de principes physiques connus et maîtrisés. Les composants d'un système sont pourvus de caractéristiques techniques intrinsèques qui sont des conséquences des choix de fabrication et au rôle qui leur est attribué. Dans les systèmes on peut identifier des rôles moteurs, des gestions d'évènements et des fonctions répétitives. Ces fonctions et leur organisation au sein du système sont créatrices de la réponse aux besoin. Il est donc important de bien connaître le besoin en terme technique afin de faire les choix correspondant dans l'éventail très fourni des composants industriels. La différence entre la réponse artisanale et les solutions industrielles provient d'un objectif à court terme pour l'un et à long terme de l'autre. uploads/Industriel/ valise-a-energie-propre-2010.pdf