Vagues Implantation d’une ferme de searev autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique








télécharger 111.84 Kb.
titreVagues Implantation d’une ferme de searev autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique
page1/3
date de publication28.03.2017
taille111.84 Kb.
typeDocumentos
p.21-bal.com > documents > Documentos
  1   2   3

14SISCMLR3

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL

SÉRIE SCIENTIFIQUE

Épreuve de sciences de l’ingÉnieur

Session 2014

Durée de l’épreuve : 4 heures

Coefficient 4,5 pour les candidats ayant choisi un enseignement de spécialité autre que sciences de l’ingénieur.

Coefficient 6 pour les candidats ayant choisi l’enseignement de sciences de l’ingénieur comme enseignement de spécialité.

Aucun document autorisé

Calculatrice autorisée, conformément à la circulaire n° 99-186 du 16 novembre 1999




SEAREV

(Système Électrique Autonome de Récupération de l’Énergie des Vagues)
Implantation d’une ferme de SEAREV autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique



Constitution du sujet


  • texte pages 3 à 20

  1. Viabilité du projet

  2. Conversion de l’énergie houlomotrice en énergie électrique

  3. Amélioration du rendement du SEAREV

  4. Fiabilité du système sur le long terme

  5. Communication d’informations avec la base terrestre

  6. Conclusion sur la problématique du sujet

  • document technique page 21

  • documents réponses pages 22 à 25

Le sujet comporte 23 questions

Les documents réponses DR1 à DR4 (pages 22 à 25) sont
à rendre avec les copies.



Problématique : implantation d’une ferme de SEAREV autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique 

(sources : documents publiés par l’École Centrale de Nantes)
Pourquoi un tel projet ?

p1020002.jpg

Figure 1 : prototype du SEAREV

à l’échelle 1 : 12

Outre leur contribution à la diminution des émissions de gaz à effet de serre, les énergies renouvelables présentent le double avantage de réduire la dépendance des États vis-à-vis des importations d’énergies fossiles, et d'être fondées sur des technologies de pointe créatrices d'emplois et d'exportations.

Pour répondre à ces deux problématiques, des chercheurs du Laboratoire de Mécanique des Fluides (LMF) de l’École Centrale de Nantes ont eu l’idée d’exploiter les énergies de la mer, notamment celle des vagues.

Ils ont ainsi conçu le prototype d’un système électrique autonome de récupération de l’énergie des vagues appelé SEAREV.

Depuis, des industriels se sont saisis du concept issu des recherches du LMF et breveté par le CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) pour en faire un produit performant et commercialisable.

ferme-searev.jpg

Figure 2 : modélisation d’une ferme marine

Projet de ferme marine

Les développeurs estiment que l’on pourrait installer en mer des parcs de machines avec une densité de puissance de l’ordre de 25 MW par km2 de mer occupée, ce qui pourrait alimenter environ 8 000 foyers français en électricité (moyenne annuelle hors chauffage).

Le SEAREV grandeur réelle (24 m sur 14 m, 1 000 tonnes dont 400 tonnes pour la roue pendulaire) devrait avoir une puissance électrique installée de 500 kW.

Une ferme houlomotrice sera constituée de plusieurs dizaines de modules SEAREV ancrés par 30 à 50 m de fond, donc à 5 ou 10 km des côtes. L’électricité sera transportée à terre par un câble sous-marin. Les SEAREV situés au ras de l’eau seront bien balisés mais quasi invisibles depuis la côte.

Le choix de l’implantation de la ferme doit donc être étudié avec attention car il a une incidence forte sur le nombre de foyers à terre alimentés en électricité.

Principe de fonctionnement du SEAREV




Figure 3 : schéma de principe

du fonctionnement du SEAREV

SEAREV est un système offshore de deuxième génération composé d’une coque étanche dans laquelle est suspendue une roue pendulaire chargée qui joue le rôle d’un pendule embarqué (figure 3 : engrenages entre la roue pendulaire et les tiges de vérin non représentés).

La masse de cette roue à axe horizontal, de grand diamètre (9 m), est concentrée dans la partie inférieure lestée avec du béton. La partie supérieure est évidée. Sous l’action de la houle et des vagues, le SEAREV se met à osciller, entraînant à son tour un mouvement de va-et-vient de la roue pendulaire. Chacun possède son propre mouvement, le mouvement relatif entre la coque et la roue actionne un système hydro-électrique de conversion de l’énergie mécanique en énergie électricité : des vérins hydrauliques liés à la roue pendulaire chargent des accumulateurs à haute pression. En se déchargeant, ces derniers livrent à leur tour leur énergie à des moteurs hydrauliques qui entraînent des générateurs d’électricité.

Compte-tenu de leur coût individuel et du coût de leur installation, les modules SEAREV devront être des plus performants au point de vue de la production d’énergie et devront résister longtemps à l’environnement marin.


  1. Viabilité du projet


Objectifs de cette partie : analyser la viabilité du projet d’installation d’une ferme de SEAREV à proximité de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique. Répondre à la problématique « exploiter l’énergie de la mer tout en respectant l’environnement (paysage, faune et flore sous-marine) est-elle une idée envisageable pour l’île d’Yeu ? ». 




Figure 4 : cycle de vie d’un produit

  1. À l’aide de la carte des mers entourant la France (figure 27 sur le document technique DT1), indiquer la côte la plus adéquate pour l’installation d’une ferme de SEAREV (côte de la Manche ou de l’Atlantique) et estimer la hauteur des vagues autour de l’île d’Yeu.



Contraintes environnementales
Dans l’élaboration d’un projet de création d’énergie alternative et « propre » comme le SEAREV, les ingénieurs ne peuvent plus éviter, avec les contraintes sociales de notre époque, de réaliser une étude complète du cycle de vie du produit (voir figure 4).

Le SEAREV est encore à l’état de prototype mais on émet l’hypothèse que le produit final soit fabriqué réellement dans une usine située à Nantes à proximité de l’École Centrale (bureau d’études du projet).

Les données concernant son transport (voir figure 5) jusqu’à sa zone de largage en mer sont les suivantes :



Figure 5 : carte de transport du SEAREV

  • masse totale d’un SEAREV, 

Ms = 1 000 tonnes ;

  • transport routier jusqu’au port de Saint-Nazaire1 (ce port propose toutes les infrastructures nécessaires pour gérer le chargement du SEAREV pour son transport maritime), soit un trajet de 63 km ;

  • masse en charge maximale admissible d’un semi-remorque,  40 tonnes ;

  • transport maritime de Saint-Nazaire à l’île d’Yeu, soit un trajet de 68 km ;

  • facteur d’émission GES2 (Gaz à Effet de Serre) pour le frêt maritime,

38,84 g éq C·tonne-1·km-1.

  1. Estimer les émissions GES découlant du transport d’un SEAREV du port de Saint-Nazaire jusqu’à sa destination finale en mer au large de l’île d’Yeu (partie maritime de l’étape du cycle de vie nommée « distribution ») et celles liées à son fonctionnement.



  1. Le transport maritime du SEAREV dégage déjà beaucoup d’émissions GES. En ce qui concerne son transport routier, critiquer l’emplacement de l’usine de fabrication par rapport à la masse du SEAREV et proposer une solution pour diminuer au maximum les émissions dans cette étape du cycle de vie.



  1. Conclure sous la forme d’un texte de quelques lignes sur la pertinence d’installer une ferme de SEAREV autour de l’île d’Yeu.




  1. Conversion de l’énergie houlomotrice en énergie électrique


Objectifs de cette partie : analyser la solution retenue pour transformer l’énergie houlomotrice en énergie électrique et compléter le modèle multi-physique pour permettre la simulation du système.

Transformation de la houle en mouvement de rotation alternatif

La conversion de l’énergie houlomotrice en énergie électrique à partir d’un mouvement pendulaire est plutôt complexe car elle dépend de l’oscillation de la coque (tangage, roulis et lacet) et de celle de la roue pendulaire.
Sur la figure 6 les mouvements du SEAREV sont définis avec le vocabulaire technique maritime.



Figure 6 : mouvements maritimes




  1. Indiquer le nom du mouvement permettant la production correcte d’énergie dans le vocabulaire technique maritime.


Nous allons simplifier l’étude du fonctionnement en prenant uniquement en compte l’oscillation de la roue pendulaire.

Le fonctionnement du SEAREV peut alors se décomposer en cinq phases présentées à la page suivante.

Phase 1



Phase 2



















Une vague fait pencher le SEAREV.




Ce mouvement provoque la rotation de la roue pendulaire dans le sens inverse de la coque. Entraînée par son poids, elle oscille à l’intérieur de la coque tel un pendule. Cette rotation actionne, de chaque côté, une roue dentée.

Des bielles, en liaison pivot avec les roues dentées, mettent à leur tour en mouvement deux pistons de vérins utilisés ici comme pompes hydrauliques. Le piston de gauche monte dans son cylindre tandis que celui de droite descend.




Phase 3















Phase 4













En montant, le piston de gauche éjecte de l’huile sous pression vers les réservoirs de stockage puis vers le moteur hydraulique du SEAREV. Celui-ci utilise cette pression pour faire tourner à haute vitesse un arbre qui entraîne un alternateur produisant du courant électrique. Après son passage dans le moteur hydraulique, l’huile est rejetée dans un réservoir à basse pression pour être réutilisée dans un nouveau cycle. Pendant que le vérin gauche monte, le piston de droite descend, libérant un espace dans son cylindre. Ce mouvement aspire l’huile contenue dans le réservoir. Cette huile sera réinjectée dans le moteur lors de la prochaine oscillation de la roue pendulaire.








Le SEAREV est au sommet de la vague. La coque s’est redressée. La roue pendulaire oscille alors en sens inverse provoquant cette fois la descente du piston gauche et la remontée du piston droit.













Phase 5



C’est le piston droit qui injecte maintenant de l’huile sous pression dans le moteur hydraulique pendant que le piston gauche se remplit d’huile en provenance du réservoir à basse pression. La roue oscille vers son point haut. Elle repartira ensuite en sens inverse avec la prochaine vague.







Figure 7 : différentes phases de fonctionnement du SEAREV (http://energies2demain.com)
  1   2   3

similaire:

Vagues Implantation d’une ferme de searev autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique iconL'assurance autonomie : une initiative porteuse pour l'autonomie...
«Nous sommes très heureux de constater que les besoins des personnes adultes et aînées ayant une déficience physique sont pris en...

Vagues Implantation d’une ferme de searev autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique iconLeçon : Exercice sur la pression de vapeur des graphiques
«dans un contenant fermé». Pourquoi c’est nécessaire d’avoir un contenant fermé ?

Vagues Implantation d’une ferme de searev autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique iconGaranties
«Conditions Spéciales» les «Conditions Générales» et les informations portées sur les «Conditions Particulières», a pour objet de...

Vagues Implantation d’une ferme de searev autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique iconExamens et concours scolaires
«l’ensemble des activités visant à développer chez l’être humain l’ensemble de ses potentialités physiques, intellectuelles, morales,...

Vagues Implantation d’une ferme de searev autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique iconBibliographie
«faire tourner» les enfants, pour garantir un temps de jeu équivalent pour tous

Vagues Implantation d’une ferme de searev autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique iconTél : 03. 20. 52. 59. 91 Fax : 03. 20. 88. 25. 60
«allégée». Le but de cette formation est qu’en l'absence d'arbitre officiel sur la rencontre IL y ait au moins une personne de chaque...

Vagues Implantation d’une ferme de searev autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique iconLe Maître de Nativité est une technique permettant de découvrir la...
«Le Maître de Nativité» est édité aux éditions Dervy Livres; son prix doit tourner autour de 7,50 à 9 euro (si vous le trouvez, n’hésitez...

Vagues Implantation d’une ferme de searev autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique iconLes conducteurs et les câbles assurent la transmission de l'énergie...

Vagues Implantation d’une ferme de searev autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique iconCependant, comment fait-on pour obtenir une image nette avec un appareil...
...

Vagues Implantation d’une ferme de searev autour de l’île d’Yeu pour garantir son autonomie électrique icon1 Le spectre ir2 montre une bande large et intense autour de 3300...
«x» d’atomes d’hydrogène trois fois supérieur à celui «y» du massif associé à donc X = 3y








Tous droits réservés. Copyright © 2016
contacts
p.21-bal.com