L'énergie à dos d'âne

Peut-on sécuriser les routes et pistes cyclables de l'agglomération grenobloise tout en produisant de l'énergie électrique?

L'énergie à dos d'âne

Plus de sécurité, plus d'énergie

C'est parti !

SOMMAIRE

L'énergie à dos d'âne

1. Présentation de l'équipe.
2. Quelle idée avons nous eu?
3. Nos compte-rendus d'expériences.
4. Notre maquette modélisant le dos d'âne générateur.
5. Notre rencontre avec un ingénieur Schneider electric.
6. Nos calculs.
7. Notre projet, utile pour produire de l'électricité? (Conclusion)

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présentation de l'équipe"l'énergie à dos d'âne"

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De gauche à droite : Kaïs : concepteur principal du circuit électrique de recharge. M.gualino : ingénieur et professeur au lycée Schneider electric. Margaux dite "marg'oscilloscope" : les signaux électriques n'ont plus de secret pour elle. Yaelle : conceptrice principale de la maquette, solidwork ne lui resiste pas. Enora : c'est elle qui a eu l'idée du projet et qui a permis sa concrétisation.

Un dos d'âne PAVEGEN®

Le système Pavegen® a été créé par une start-up britannique en 2009. Le pavegen est utilisé dans le but de produire de l’énergie électrique avec pour base l’énergie mécanique des pas des piétons. La start-up a pour projet d’installer le pavegen dans des gares , des rues ou des aéroports.

Nous aurions comme idée d’utiliser le pavegen sous des dos d'âne ; cela peut être innovant étant donné que nous mettons en avant la sécurité afin que les voitures ou les velos ralentissent et nous utilisons aussi le trafic routier lorsque qu’un véhicule passe sur le dos d'âne. Notre but est d'utiliser l'énerie électrique produite par notre système pour recharger les batteries des trotinettes ou de vélos électriques de l'agglomération.

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Pavegen comment ça marche ?

Vu les photos que nous avons trouvé sur internet, nous pensons que les pavés produisent de l'énergie électrique grace à des générateurs électromagnétiques (principe de l'induction) qui se cachent en desous. Il peut aussi s'agir de matériaux piézoélectriques mais nous ne sommes pas sûrs.

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3 manières de convertir l'énergie mécanique en énergie électrique

L'induction: C'est cette technique que nous avons choisie pour notre système,elle consiste à produire de l'énergie grâce à une bobine de cuivre et à des aimants. La bobine de cuivre étant sensible aux variations du champ magnétique, le mouvement des aimants va donc produire de l'électricité.

L'hydroélectricité: Ce système consiste à placer un tuyau rempli d'eau relié à un ensemble turbine-alternateur en circuit fermé sous le dos d'âne, ce qui propulse l'eau dans la turbine et produit de l'électricité à chaque fois que le dos d'âne s'abaisse.

La piezoélectricité: piézoélectricité désigne la propriété que présentent certains corps de se polariser électriquement: générer un potentiel électrique sous l'action d'une contrainte mécanique. C'est l'effet piézoélectrique direct. Et inversement, une tension électrique appliquée à un matériau présentant des propriétés piézoélectriques entraine une modification des dimensions de ce matériau.

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Nos expériences

• Tension fournie par notre système bobine-aimant.

• Rôle d'un transformateur.
• Rôle d'une diode.

• Rôle d'un pont de diode.

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Comment définir la tension fournie par la bobine lors d’un mouvement aller-retour de l’aimant ? 1)Protocole de mesure de la tension : (On mesure la tension avec un oscilloscope) - On branche les fils conducteurs sur l’oscilloscope et sur la bobine de cuivre - On règle les boutons de l’oscilloscope sur : 50mV/div et 0,1s /div (pour avoir un bel oscillogramme) - On passe l’aimant dans la bobine de façon régulière - On observe ce qui se passe sur l’écran de l’oscilloscope 2) Description de l’oscillogramme obtenu : L’oscillogramme obtenu fait un pic il va d’abord vers le bas puis vers le haut et redescend à zéro. Le pic est plus ou moins haut et bas, cela dépendra de la façon de passer l’aimant dans la bobine. Si on fait passer l’aimant dans l’autre sens le pic sera du haut vers le bas.

50mV/div et 0,1s /div

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3) Comparaison aux oscillogrammes de la pile et du générateur obtenu :Pile plate: On peut voir que la pile plate est un courant continu car sa tension ne varie pas dans le temps, sur l’oscillogramme on peut voir un seul trait. Générateur alternatif : Or, un générateur alternatif a une tension alternative car sur l’oscilloscope on observe que sa tension passe sans arrêt du négatif au positif. 4) Réponse à la quesion scientifique : On peut déduire que la tesion fournie par la bobine lors d’un mouvement aller retour de l’aimant est alternatif car elle passe du plus au moins comme le génératur alternatif.

2V/div et 50ms/div

5V/div et 5ms/div

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Quel est le rôle du Transformateur dans notre circuit?

Le transformateur augmente la tension mais ne change pas la quantité d'énergie. Le transformateur nous permets d'obtenir un pic d'énergie dix fois plus conséquent qu'avec la bobine seule.

Symbole du transformateur dans un circuit électrique:

Ceci est un transformateur

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Grâce au transformateur, nous avons pu multiplier par 10 la tension obtenue

On voit que l'on a seulement 0,3V sans le transformateur, mais si l'on ajoute le transformateur, la tension obtenue est de 3V,

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A quoi sert une diode ?

Matériel :-Générateur -oscilloscope -diode

Portocole : 1) Faire un circuit éléctrique contenant un générateur et un oscilloscope. 2) Rajouter une diode au circuit. 3) Comparer les résultats avant et après avoir ajouter la diode.

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Sans la diode

Avec la diode

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Résultats : Avant d'ajouter la diode on pouvait voir sur l'oscilloscope des pics négatifs et des pics positifs. Après l'ajout de la diode on a pu constater que les pics négatifs avaient disparu.

Conclusion :Une diode est un composant éléctronique qui laisse passer le courant que dans un sens. Cela fait que l'on garde les pics qui chargentet on enlève les pics qui déchargent

Role d'un pont de diode

Nous avons aussi envisagé d'utiliser un pont de diode pour redresser le pic négatif.

Le pont de diode permet de transformer le pic d'énergie négative en pic dénergie positive. Il permet donc d'obtenir deux pics positifs à la suite, au lieu d'un seul avec une diode simple. Il n'est malheureusement pass applicable sur notre maquette car si une diode nous fait perdre 0,6V , nous perdrions 1,2V avc un pont de diode. Nous pouvons néanmoins tout à fait imginer placer un pont de diode sur notre système grandeur nature.

Schéma:

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Maquettes du dos d'âne

Nos premiers croquis

Nous avons conçu les pièces avec SolidWork et nous les avons imprimé avec l'imprimante 3D.

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Pièces qui accueillent les tiges qui maintiennent les ressorts

Ressorts

Tiges qui soutiennent les ressorts pour ne pas qu'ils bougent dans tous les sens

Pièces dans lesquelles la tiges coulissent

Aimant + bobine + barre de fer

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Pièce qui soutient la bobine

Maquette et circuit

Pour produire de l'électricité, il faut simplement appuyer puis relacher pour simuler le passage d'un véhicule. Le mouvement va et vient va approcher les aimants de la bobine de cuivre et donc produire de l'électricité.

Le générateur(bobine+aimant) produit de l'énergie, la tension est augmentée grâce au transformateur, le pic négatif est supprimé par la diode, et il faut charger le condensateur jusqu'à 1,5V pour en décharger 0,3V dans l'accumulateur de 1,2V lorsque l'on ferme l'interrupteur.

Ceci est le shéma du circuit électrique de notre maquette

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Schéma de notre circuit + diode simple

Autre possibilité

Schéma de notre circuit + pont de diode

Nous avions aussi envisagé la possibilité d'utiliser un pont de diode. Mais cette option n'a pas été retenue.

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1 Comment c’est passé notre rencontre 2 Les conseils qu’il nous a donné pour améliorer notre installation

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Rencontre avec un ingénieur de chez Schneider Dans le cadre de notre projet, nous sommes allez visiter le lycée Schneider qui se trouve à côté du lycée publique Pablo Neruda à Grenoble. Le lycée Schneider est un lycée privé à la base crée pour former de futurs employés chez Schneider mais qui maintenant est un lycée professionnel pour les personnes voulant faire un métier dans l’électricité et une option pour les lycéens de 1ere. Nous avons rencontré la directrice du lycée, une enseignante et un ingénieur. Celui-ci nous a monter ses projets réalisés avec ses élèves puis nous lui avons présenté notre projet et il nous a donné quelques conseils qui pourraient selon lui améliorer la quantité d’électricité que nous pourrions produire grâce à notre dos d’âne. Cette rencontre a été très intéressante et assez enrichissante

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Amélioration de notre dos d’âne grâce au conseils de l’ingénieur

Fils de fer du diamètre des ressorts pour conduire le champ magnétique

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Calculs

Pour calculer l'énergie que notre système nous fournira, on fait le nombre de voitures passant sur un dos d'âne chaque jour ( environ 8000) fois le nombre de dos d'âne que nous souhaitons implanter ( 9 ) fois le nombre de joule par passage de voitures (environ 100 J ).

Une batterie de vélo élecrique contient environ 0,35 kWh donc nous pouvons charger environ 6 à 7 batteries par jour.

9x8000x100=7 200 000J Sachant que 1 Wh=3600j, alors notre système peut produire environ 2 kWh par jour(2000Wh).

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Notre projet répond à la problématique qui est : Peut-on sécuriser les routes et pistes cyclables de l'agglomération grenobloise tout en produisant de l'énergie électrique ? Car grâce à nos dos d’ânes nous pourrions effectivement sécuriser les routes ou les pistes cyclable de l’agglomération grenobloise tout en produisant de l’énergie électrique. Cette énergie qui pourrait avoir diverses fonctions mais nous avons pensé à la mettre dans une batterie de vélo sachant que : une batterie de vélo électrique a une capacité d'environ 0,35 kWh, nous pouvons charger environ 6 à 7 batteries par jour si nous produisons 7 200 000 joules par jour d’après les calculs.

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