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Quentin Deslot Benjamin Fortassin Minh Duy Nguyen Diem Tu Occelli
2008-2009

TPE : La Tour Solaire

L’Homme et la Nature
SOMMAIRE
Introduction…………………………………………………………………………………………………...3
I_ A partir de quelles solutions techniques peut-on créer de l’énergie électrique à partir de l’air chaud ?
1_ Comment chauffer l’air ?.................................................................................4

2_ Comment créer un flux d’air ?.........................................................................6

3_ Comment transformer une vitesse en énergie mécanique ?..........................9

4_ Comment transformer l’énergie mécanique en énergie électrique ?...........10
II_ Une étude globale de la Tour solaire
1_ Principe général………………………………………………………………………………………...14

2_ Les solutions techniques…………………………………………………………………………...15

3_ Applications calculatoires………………………………………………………………………….16

4_ Réalisation de la Tour………………………………………………………………………………..17
III_ Réalisation du projet personnel
1_ Présentation……………………………………………………………………………………………...19

2_ Réalisation………………………………………………………………………………………..……….21

3_ Extrapolation des résultats………………………………………………………………………..23
Conclusion………………………………………………………………………………………………………25

Introduction :



Cette année, nous avons choisi d’être en accord avec le thème principal de l’année : L’Homme et la Nature. Ainsi, nous étudierons une nouvelle façon de créer de l’électricité à partir de l’énergie solaire, énergie renouvelable et illimitée dans la nature. Nous chercherons à comprendre si chauffer l’air grâce à l’énergie solaire peut produire de l’électricité.

En provoquant un flux d’air chaud, peut-on générer un courant électrique ?

Nous nous attacherons à comprendre, dans un premier temps, si l’on peut théoriquement provoquer un flux d’air chaud capable de créer de l’électricité et avec quels éléments cela demeure possible. Dans un second temps, nous étudierons un projet s’appuyant sur ce phénomène : la tour solaire. Enfin, nous présenterons notre réalisation personnelle sensée pouvoir montrer que ce phénomène est reproductible dans la réalité.

Partie I : A partir de quelles solutions peut-on créer de l’énergie électrique à partir d’un flux d’air chaud ?




Il existe différentes façon de produire de l'électricité. L'une d'entre elles est d'engendrer un flux d'air en le chauffant et de le transformer par l’intermédiaire de plusieurs étapes en électricité.


  1. Comment chauffer l’air ?



Il apparaît logique que la meilleure façon de chauffer l’air demeure l’énergie solaire. En effet, celle-ci est renouvelable et donc inépuisable contrairement aux solutions fossiles comme le pétrole. De plus, cette énergie n’est pas très difficile à capter.

  1. L’énergie solaire



Le spectre solaire

L’énergie solaire naît, à la base, de la fusion entre des noyaux d’atomes d’hydrogène (H) à l’intérieur du Soleil. L’énergie dégagée par cette réaction se propage jusqu’à la Terre sous la forme de lumière dont le comportement peut être ondulatoire ou corpusculaire.

La majeure partie des radiations électromagnétiques émises par le soleil ne sont pas visibles à l’œil nu. L’image suivante présente un spectre des radiations électromagnétiques émises par le soleil en incluant les ondes lumineuses visibles. L’œil nu ne perçoit que les rayons dont la longueur d’onde est comprise entre 400 et 700 nanomètres, qui correspondent aux rayons cosmiques. Les radiations de longueur d’onde inférieure sont appelées ondes décamétriques, ou plus couramment ultraviolets, et les radiations de longueur d’onde supérieure sont appelées rayons infrarouges. Ce sont ces derniers qui sont responsables du réchauffement de l’air.

image2


L’effet de serre
Le terme «effet de serre» est couramment employé pour parler de la pollution de l'atmosphère par des gaz dits «à effet de serre» tels que le dioxyde de carbone ou le méthane. Cependant, plus généralement, l'effet de serre est un principe utilisé dans de nombreux cas pour emprisonner de la chaleur afin de conserver ou entretenir des éléments tels que les végétaux.

Le principe de l'effet de serre utilise le plus généralement du verre. En effet, le soleil émet, tout d'abord des rayons qui traversent une surface de verre et parviennent jusqu'à la terre. Ces rayons sont ensuite réfléchis sur la terre qui les renvoie après avoir augmenté leur longueur d'onde. Ainsi les rayons sont alors situés dans l'infrarouge lointain. Or l'une des caractéristiques du verre est de laisser passer les rayons solaires mais très peu de rayons infrarouges. Même les vitrages clairs, sont pratiquement opaques aux radiations de longueur d’onde se trouvant dans l'infrarouge. Ainsi, en augmentant la longueur d'onde des rayons, ceux-ci sont emprisonnés entre la terre et le verre, ce qui provoque une rapide hausse de la température et permet également d'emmagasiner de la chaleur.

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  1. La solution



Afin de réchauffer l'air ambiant, la solution est donc d'installer une serre en verre afin de profiter au mieux du principe d'effet de serre pour stocker une quantité suffisante d'air chaud.

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