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.
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CH1 : Courant et tension électrique (version professeur) – [synthèse]
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CH2 : Energie et puissance (version professeur) – [synthèse]
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CH3 : Efficacité énergétique (version professeur) – [synthèse]
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CH4 : Energie et puissance électrique (version professeur) – [synthèse]
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CH5 : Modélisation des accumulateur (version professeur) – [synthèse]
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TD1 : L’énergie solaire (correction) Etude du potentiel de production en énergie de la centrale électrique GEMASOLAR en Espagne. (Prérequis : CH1 et CH2) |
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Etude du rendement de trois types de centrales électriques : thermique, nucléaire et géothermique. (Prérequis : CH1 et CH2)
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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) |
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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) |
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L’objectif est de réaliser le modèle équivalent de l’accumulateur embarqué dans la voiture électrique ZOE. (Prérequis : CH1 à CH5) |
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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) |
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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) |
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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) |
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TDBAC4 : Sécurité électrique par mise à la terre (2015) (correction) On étudie ici le principe de sécurité électrique par mise à la terre et l’utilisation d’un disjoncteur différentiel. Le système étudié est un système de traitement des piscines par électrolyse, le système MEGAMATIC. (Prérequis : CH1 à CH3) |
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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) |
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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) |
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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) |
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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. |
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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. |
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TP3 : Production et stockage d’énergie par éolienne () Ce TP porte sur le système balise maritime. Il met en œuvre la simulation d’une éolienne et d’une batterie d’accumulateurs à l’aide du logiciel PSIM. Il a pour objectif d’analyser la production locale d’énergie par une éolienne et le stockage de l’énergie électrique dans une batterie d’accumulateurs au plomb. |
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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 | |||
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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 |
(oral) |
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| 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 | |||||
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