Première SI : Séquence 1

Estimer et répondre aux besoins énergétiques d'aujourd'hui, dans le respect de l'environnement

 

ll est important de pouvoir évaluer les besoins en énergie que nécessite un système pour fonctionner dans les conditions prévues d’utilisation. Par exemple, un drone utilisé pour effectuer une reconnaissance sur site ne doit pas tomber en panne de batterie avant d’avoir effectué sa mission.

De plus , comme certaines énergies sont plus respectueuses de l’environnement que d’autres, notre société tend à les développer davantage.


CH1 : Courant et tension électrique (version professeur)

    1. Isolants et conducteurs
    2. Nature du courant électrique, sens conventionnel du courant
    3. Quantité d’électricité
    4. Intensité du courant électrique

CH2 : Energie et puissance (version professeur)

    1. Qu’est-ce que l’énergie
    2. Caractéristiques des différentes formes d’énergie
    3. Puissance : grandeur caractéristique des échanges énergétiques

CH3 : Energie et puissance électrique (version professeur)

    1. Energie et puissance électrique
    2. Production d’énergie électrique
    3. Résistance et loi d’ohm
    4. Pertes par effet joule
    5. Transport et distribution de l’énergie électrique
    6. Sécurité électrique

CH4 : Efficacité énergétique (version professeur)

    1. Conservation d’énergie
    2. Rendement énergétique

CH5 : Modélisation des accumulateur (version professeur)

    1. Principe de fonctionnement
    2. Les différents types accumulateurs électriques
    3. Etude de trois modèles équivalents
    4. Batteries d’accumulateurs
    5. Densité énergétique des accumulateurs
    6. Modèle équivalent sous forme de schéma bloc fonctionnel

 

TD1 : L’énergie solaire (correction)

Etude du potentiel de production en énergie de la centrale électrique GEMASOLAR en Espagne.

(Prérequis : CH1 et CH2)


TD2 : Centrale énergétique

Etude du rendement de trois types de centrales électriques : thermique, nucléaire et géothermique.

(Prérequis : CH1 et CH2)


TD3 : Lac noir (correction)

Etude de la centrale de type STEP (Station de Transfert d’Energie par Pompage / turbinage) du lac Noir située dans le massif des Vosges.

(Prérequis : CH1 à CH4)


TD4 : Etude comparative d’émission de C02 et de coût pour la production d’énergie électrique (correction)

L’objectif de cette étude est de comparer trois solutions de production d’énergie électrique en termes d’émissions de CO2 et de coût pour couvrir les besoins en électricité d’une habitation. La consommation annuelle en électricité de la maison est estimée à 3200 kWh/an.

(Prérequis : CH1 à CH4)


TD5 : Voiture électrique ZOE

L’objectif est de réaliser le modèle équivalent de l’accumulateur embarqué dans la voiture électrique ZOE.

(Prérequis : CH1 à CH5)

TDBAC1 : Drone terrestre (2017) (correction)

Le système étudié est un drone Jumping Sumo de Parrot. On souhaite déterminer l’autonomie énergétique et analyser l’influence des sauts sur l’autonomie énergétique du drone.

(Prérequis : CH1 à CH3)


TDBAC2 : Tensiomètre (2013) (correction)

Le système étudié est un tensiomètre SPG300. On se propose ici de vérifier l’autonomie du système.

(Prérequis : CH1 à CH3)


TDBAC3 : Thermographie aérienne (2013) (correction)

On étudie ici le principe de thermographie aérienne d’une station de ski par ballon captif. On souhaite étudier l’importance des hypothèses du modèle multiphysique utilisé sur l’évaluation de l’autonomie du système.

(Prérequis : CH1 à CH3)


TDCG : Concours général – Hydrolienne (2014) (correction)

Le parc expérimental hydrolien du site Paimpol-Bréhat a pour objectif  de produire au total 2MW d’électricité à partir de l’énergie renouvelable des courants marins. L’objectif de ce TD est de déterminer la quantité d’énergie électrique productible par l’ensemble des hydroliennes du parc à l’aide de résultats expérimentaux et d’une modélisation multiphysique.

(Prérequis : CH1 à CH4)


TDBAC4 : Robot tout terrain (2016) (correction)

Le robot étudié permet d’explorer les conduites dans les bâtiments en vérifiant notamment le niveau d’empoussièrement. On souhaite ici estimer l’autonomie du robot lors d’un déplacement type, et vérifier la pertinence du choix du point de fonctionnement du motoréducteur utilisé pour déplacer le robot.

(Prérequis : CH1 à CH5)


TDBAC5 : Parc hydrolien (2013) (correction)

Le parc expérimental hydrolien du site Paimpol-Bréhat a pour objectif de fournir l’énergie électrique nécessaire à 2000 foyers. On étudie ici l’autonomie énergétique d’un engin sous-marin permettant la vidéosurveillance du site afin de valider le choix des batteries effectué par le constructeur.

(Prérequis : CH1 à CH5)

TP1 : Découverte des énergies renouvelables

On s’intéresse ici aux principes de création d’énergie à partir de plusieurs types de ressources renouvelables : Le solaire, l’hydrolien, l’éolien, la géothermie et la biomasse.


TP2 : Production et stockage d’énergie par panneau solaire (correction)

Ce TP porte sur le système balise maritime. Il met en œuvre la simulation d’un panneau solaire et d’une batterie d’accumulateurs à l’aide du logiciel PSIM. Il a pour objectif d’analyser la production locale d’énergie par un panneau solaire et le stockage de l’énergie électrique dans une batterie d’accumulateurs au plomb.


TP4 : Modélisation d’une batterie d’un mini robot (correction)

Ce TP porte sur la création d’un modèle de la batterie d’un mini robot à l’aide du logiciel Matlab / Simulink .

Séquence n°1 : Estimer et répondre aux besoins énergétiques d’aujourd’hui, dans le respect de l’environnement
Compétences Compétences développées Connaissances associées Modalités pédagogiques
TP Cours EXOS/TD TDBAC
Analyser Caractériser la puissance et l’énergie nécessaire au fonctionnement d’un produit ou d’un système. Repérer les échanges d’énergie sur un diagramme structurel. Rendements et pertes TP2,3 CH4 EX4 TD1,2,3   TDBAC4 TDCG  
Modéliser Caractériser les grandeurs physiques en entrées/sorties d’un modèle multi-physique traduisant la transmission de puissance. Energie Puissance instantanée, moyenne   TP2,3,4 CH1,2,3 TD1,2,3,4 TDCG
Associer un modèle aux composants d’une chaîne de puissance Sources parfaites de flux et d’effort Interrupteur parfait Modèle associé aux composants élémentaires de transformation, de modulation, de conversion ou de stockage de l’énergie TP4 CH5 TDBAC4
Modéliser sous une forme graphique une structure, un mécanisme ou un circuit. Circuit électrique TP2,3,4 CH5

Expérimenter

Simuler

Conduire des essais en toute sécurité à partir d’un protocole expérimental fourni. Règle de raccordement des appareils de mesure et des capteurs TP4
Mettre en œuvre une simulation numérique à partir d’un modèle multi-physique pour qualifier et quantifier les performances d’un objet réel ou imaginé. Paramètres de simulation : durée, incrément temporel, choix des grandeurs affichées, échelles adaptées à l’amplitude et la dynamique des grandeurs simulées TP2,3,4
Communiquer Présenter un protocole, une démarche, une solution en réponse à un besoin. Présenter et formaliser une idée. Schémas, croquis

TP1

(oral)

     
Collecter et extraire des données. Comparer, traiter, organiser et synthétiser les informations pertinentes. ENT, moteurs de recherche, internet, blog, base de données, dossiers techniques      
Travailler de manière collaborative. Trouver un tiers expert. Collaborer en direct ou sur une plateforme, via un espace de fichiers partagés. Espaces partagés et de stockage, ENT      
Adapter sa communication au public visé et sélectionner les informations à transmettre. Scénariser un document suivant le public visé. Média, outils bureautiques, schéma, croquis      
Communiquer de façon convaincante. Placement de la voix, qualité de l’expression, gestion du temps