Énergie - Fischertechnik
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1. Maquettes solaires avec un module solaire Or Montage pour la mesure Pror DEco ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT Maquettes solaires M Le montage parall le de 2 modules solaires fournit plus de courant lectrique avec la m me tension avec deux modules Ce montage est celui qu il vous vaut pour la nouvelle maquette du cycliste actionnement solaire voir solaires les instructions de montage Montage parallele K Are IV a 880mA I Montage pour la mesure Essai 1 Si vous possedez un amperemetre ou un voltmetre vous pouvez vous en servir pour mesurer la tension et le courant fournit par le montage parallele Essai 2 Testez le montage parallele en integrant un module puis deux modules solaires dans la maquette M Montez ensuite la maquette de la grande roue voir les instructions de montage Servez vous galement de 2 modules solaires en montage parall le dans ce cas Essai 3 Proc dez galement l essai 1 et l essai 2 sur cette maquette Le montage m canique des deux maquettes est identique Raccordez les modules solaires au moteur solaire Le moteur solaire commence tourner d s que la lumi re claire les modules La plaque tournante grande roue est actionn e par une courroie fix e aux axes de la grande roue Dans le cas du cycliste solaire l actionnement se produit via la roue rayons au niveau des pieds Essai 4 Examinez encore une fois les2. L alimentation en lectricit de la DEL doit d abord provenir de l olienne Proc dez au c blage des composants lectriques selon les instructions de montage L inconv nient de ce c blage est que la DEL ne brille pas s il n y a pas de vent Exercice 2 L alimentation en lectricit de la DEL doit provenir des cellules solaires S4 dans le cadre de cet exercice Proc dez au c blage des composants lectriques selon les instructions de montage L inconv nient de ce c blage est que la DEL ne brille pas s il n y pas d nergie solaire Exercice 3 Cet exercice a pour objectif de combiner l nergie du vent et du soleil Le Goldcap sert de r servoir d nergie Proc dez au c blage des composants lectriques selon les instructions de montage Ce c blage permet de compenser les Inconv nients des deux exercices pr c dents La maison puise le courant lectrique dans l nergie olienne s il y a du vent le mini bouton n est pas actionn La DEL brille Le chargement du Goldcap s op re simultan ment via le panneau solaire Il suffit s appuyer sur le mini bouton s il n y a pas de vent Dans un tel cas la DEL est aliment e en lectricit solaire via le Goldcap fischertechnik x MANUEL D ACCOMPAGNEMENT Pror Deco ENERGY Que s est il produit si quelque chose ne fonctionne pas Erreur m canique Erreur lectrique Fournisseur d nergie du module solaire R f rence d Energie
3. gration des l ments de construction Erreur lectrique Cellule lectrochimique ne fournit pas d lectricit v rifiez le niveau de l eau avez vous utilis de l eau distill e Module solaire ne fournit pas d lectricit source de lumi re erron e Le mode d emploi du Fuel Cell Kit contient des informations compl mentaires sp cifiques au Fuel Cell Kit 66 fischertechnik x
4. tique base des sources suivantes Eau Vent Soleil Ces sources d nergie se distinguent par une disponibilit illimit e ce qui n est certainement pas le cas des ressources nerg tiques fossiles et une exploitation d nu e des d savantages d crits ci dessus Les nombreuses maquettes vous montrent comment vous pouvez utiliser ces sources d nergie pour g n rer de l lectricit pour accumuler cette nergie et pour actionner les maquettes fischertechnik fischertechnik Pror Deco ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT F IZ W Nous parlons incessamment de l nergie bien qu il soit temps de se demander en quoi l nergie consiste L ene rg le vrai dire et comment nous pouvons la mesurer L nergie est n cessaire e pour acc l rer un corps ou e pour le d placer dans le sens contraire d une force e pour chauffer une substance e pour comprimer un gaz e pour faire circuler un courant lectrique ou e pour d gager des ondes lectromagn tiques e Les plantes les animaux et l tre humain ont besoin d nergie pour vivre L unit de mesure servant la mesure de l nergie et du travail s appelle le joule symbole J Nous vous recommandons si vous voulez en savoir plus sur l nergie de consulter les nombreux articles int ressants disponibles sur Internet et dans des ouvrages sp cialis s W L invention de la roue hydraulique fut un v nement qu il Energ le faut marquer d une pierre
5. E Et d o vient toute cette nergie Une grande partie de cette nergie provient de combustibles fossiles tels que le gaz le p trole et le charbon Et une partie de l nergie dont nous avons besoin provient aussi de ene rg le nuc ealre l nergie nucl aire Toutes ces sortes de production nerg tique sont assorties de diff rents inconv nients e Les r serves de combustibles fossiles sont limit es sur Terre e a combustion du p trole et du charbon produit des substances nocives qui polluent notre environnement de m me que du dioxyde de carbone ou CO qui est responsable de l effet de serre et du r chauffement climatique permanent de l atmosph re terrestre e L nergie nucl aire est dot e de normes de s curit extr mement lev es bien que le risque d un incident radioactif ne soit jamais exclu L nergie nucl aire pr sente aussi le d savantage de la production de d chets radioactifs qui continueront de d gager de la radioactivit durant encore au moins mille ann es Ea u ve nt so e M Le moment est certainement venu d apporter plus d importance des alternatives respectueuses de l environnement et d une disponibilit illimit e dans la mesure du possible Ces nergies alternatives existent effectivement Ces nergies sont habituellement d sign es par le terme des nergies r g n ratives ou renouvelables Votre bo te de construction Profi Deco Energy se consacre la production nerg
6. blanche pour le d veloppement i de la technique L nergie hydraulique permit enfin hydraulique l homme d utiliser l nergie m canique en plus de la force musculaire transform e en mouvement avec la roue hydraulique avec la forge marteaux pilons W Une forge marteaux pilons est une forge qui se sert de l nergie hydraulique pour actionner le marteau Pour ce faire le mouvement de rotation de la roue hydraulique actionne la remont e p riodique du marteau via un arbre came tandis que le marteau retombe sur la pi ce usiner maintenue entre l enclume et le marteau sous l effet de la gravit Les quelques forges marteaux pilons encore existantes et en production de nos jours sont essentiellement actionn es par l nergie lectrique fischertechnik Pror OECcO ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT Forges W Ces exploitations se situaient de pr f rence proximit directe de ruisseaux court rapide ou de marteaux pilons fleuves permettant d actionner les scies via l nergie hydraulique Montez maintenant la maquette de la forge marteaux pilons pour mieux comprendre le principe de cet actionnement voir les instructions de montage Vous pouvez placer la roue hydraulique sous le robinet pour actionner la maquette Exercice 1 Quels sont les d savantages de cette forme d exploitation de l nergie hydraulique e L utilisation de l nergie est uniqueme
7. courant solaire n est pas automatiquement un v hicule solaire Un l nergie lectrique v hicule qui fait par exemple son plein d lectricit exclusivement via un panneau solaire photovolta que n est pas un v hicule solaire mais un v hicule lectrique m me si toute l nergie requise provient de la lumi re solaire V hicule lectrique avec panneau solaire Transformez la maquette du v hicule solaire en v hicule lectrique et photovoltaique montez galement la maquette du panneau solaire photovolta que voir les instructions de montage Pour ce faire vous devez d monter les modules solaires mont s dans le v hicule solaire M Vous avez certainement constat que la production nerg tique utilis e dans le cadre des essais avec les modules solaires pr sente un d savantage Les maquettes s immobilisent d s qu elles se situent au dehors de la source de lumi re ou dans l ombre Il est donc important d quiper les maquettes d un r servoir d nergie base d nergie solaire pour viter de tels d savantages Reservoir d nergie M L l ment Goldcap contenu dans la bo te de construction est un tel r servoir d nergie L l ment est Goldcap compos de deux petits morceaux de charbon actif qui sont uniquement s par s l un de l autre par une fine couche isolante Le Goldcap se distingue par une capacit extr mement lev e Le condensateur que vous utilisez dispose d une capacit de 10 F
8. entra nements des maquettes que constatez vous La roue rayons est directement actionn e par le moteur via une courroie dans le cas du cycliste solaire La grande roue par contre est actionn e via une transmission vis sans fin roue dent e plac e en aval et la courroie n agit que par la suite Ceci a pour effet de faire tourner la grande roue plus lentement fischertechnik Pror Deco ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT F M Les v hicules solaires obtiennent la majeure partie de leur nergie Maquettes solaires motrice directement du soleil Ils disposent d une surface dot e de avec deux modules cellules solaires qui transforment l nergie solaire incidente sur solaires le v hicule en courant lectrique s agit aussi fr quemment de v hicules lectriques qui transportent un r servoir d nergie des Montage en s rie accumulateurs dans la plupart des cas avec eux afin de ne pas devenir inaptes se d placer dans des conditions de mauvaise luminosit o d un ciel nuageux M La maquette du v hicule solaire se sert du principe du montage en s rie des cellules solaires et ceci est synonyme d une tension plus lev e pour un courant identique Pour ce faire montez la maquette Montage pour la mesure selon les instructions de montage et c blez la dans le respect du sch ma de connexions Cette maquette vous permet d en savoir plus sur un nouvel l ment de construction le bouton Les bouton
9. le v hicule fonctionne plus longtemps avec un plein d nergie s il roule tout droit ou en rond La consommation en hydrog ne augmente au fur et mesure de la dur e de fonctionnement du v hicule Le v hicule consomme plus d nergie dans un virage troit qu en roulant tout droit en d coule videmment que le v hicule consomme plus d hydrog ne s il roule en rond fischertechnik Profi Deco ENERGY FUEL CELL Kir MANUEL D ACCOMPAGNEMENT V hicule lectrique M Le prochain exercice combine le panneau solaire avec la maquette du v hicule lectrique Pour ce avec panneau faire montez la DEL en tant que t moin de charge lumineux du panneau solaire solaire Essai V rifiez l influence de trois modules solaires sur la dur e de charge du Goldcap a Combien de temps faut il votre v hicule pour parcourir 1 m tre L Important le Goldcap n est pas encore compl tement charg si la DEL commence briller en tant que contr le de charge du panneau solaire Patientez encore environ 2 minutes tandis que le v hicule demeure raccord au panneau solaire La tension de charge plus lev e de trois modules solaires a pour effet de charger le Goldcap bien plus qu avec 2 modules solaires Vous verrez que le v hicule se d placera bien plus rapidement et qu il parcourra un trajet plus long V hicule solaire M La diff rence entre le montage parall le et le montage en s rie des modules solaires
10. lumineuse Veillez la souplesse de fonctionnement des l ments de construction mobiles Avez vous int gr les l ments de construction dans le respect des instructions DEL ne brille pas v rifiez la polarit correcte Sens de rotation du moteur polarit correcte Goldcap ne se charge pas polarit correcte Bouton v rifiez le branchement correct 1 2 3 Module solaire ne fournit pas de tension source de lumi re erron e Soleil lampe halog ne lampe incandescence Pas dampoules faible consommation d nergie ou de lampe DEL Lampe incandescence de 100 Watts une distance d environ 40 cm Le moteur ne tourne pas tant que la r sistance n est pas raccord e Perspective de la cellule lectrochimique W En plus des sources d nergie renouvelables pr sent es dans cette bo te de construction la bo te compl mentaire Fuel Cell Kit vous offre un v ritable l ment vedette en mati re d nergie renouvelable la cellule lectrochimique Cette source d nergie permet d actionner les maquettes d j connues de la bo te de construction Deco Energy de m me que d autres maquettes d une technique int ressante fischertechnik Profi Deco ENERGY FUEL CELL Kir MANUEL D ACCOMPAGNEMENT Essais avec Oeco Energy Fuel Cell Kit Page62 Sommaire Ventilateur K Page 62 V hicules cellule lectrochimique Page 63 Panneau solaire Page 63 Sonore seesesseseeeeee
11. r side dans le avec trois modules fait que la tension demeure identique lors d un montage parall le mais qu elle fournit plus d lectricit solaires qu un seul module Le courant demeure identique lors d un montage en s rie bien que la tension des trois modules solaires soit cumul e Servez vous du montage en s rie pour vos essais W Montez la maquette du v hicule solaire avec trois modules solaires voir les instructions de montage La bo te de construction Deco Energy ne contient qu un seul module et vous devez Vous servir du module contenu dans la bo te Fuel Cell Kit en compl ment Vous pouvez effectuer les essais suivants de montage en s rie des modules solaires Essai 1 D terminez la luminosit requise pour faire fonctionner le v hicule Proc dez 3 E cet essai avec un deux et trois modules solaires Le montage en s rie a pour effet de cumuler les tensions fournies par les modules 3 modules peuvent donc fournir env 3 Volts Essai 2 2 V rifiez l influence de la luminosit sur la vitesse du v hicule Combien de temps le v hicule exige t il pour parcourir un m tre Essai 3 V rifiez l influence de la nature du sol moquette bois etc sur la vitesse du 3 v hicule Combien de temps le v hicule exige t il pour parcourir un m tre fischertechnik Pror Deco ENERGY FUEL CELL Kir MANUEL D ACCOMPAGNEMENT F La maison cologique de la bo te Deco En
12. soleil ou exposez les cellules solaires et le module solaire une source de luminosit appropri e p ex une lampe incandescence de 100 Watts une distance de 30 cm Eat ne Que constatez vous La pompe se d place et la cellule lectrochimique g n re simultan ment de l hydrog ne et de l oxyg ne Le moteur et la cellule lectrochimique sont mont s en parall le Essai 4 Patientez jusqu ce qu une certaine quantit d hydrog ne ait t g n r e et couvrez ensuite les cellules solaires et le module solaire deconnectez la source de lumi re Que constatez vous maintenant Apportez une attention particuli re au r servoir d hydrog ne La maquette fonctionne lentement mais elle ne simmobilise pas La cellule lectrochimique consomme de l hydrog ne La maquette est actionn e par la cellule lectrochimique si l intensit de la lumi re baisse La pompe continue de fonctionner maintenant m me apr s le coucher du soleil ou si le soleil est couvert par un nuage Le fonctionnement plus lent de la maquette r side dans le fait que la cellule lectrochimique fournit une tension inf rieure celle des modules solaires Un moteur lectrique tourne plus lentement si sa tension d alimentation est plus faible Que s est il produit si quelque chose ne fonctionne pas Erreur m canique Veillez la souplesse de fonctionnement des l ments construction mobiles Inobservation des instructions lors de l int
13. Farad Vous pouvez vous servir du Goldcap comme d un petit accumulateur L avantage par rapport un accu est que le Goldcap se pr te un chargement tr s rapide qu il est impossible de le surcharger et qu il n admet pas une d charge totale Goldcap Attention risque d explosion Il est strictement interdit de raccorder le Goldcap une tension sup rieure 3 Volts risque d explosion Vous ne devez donc jamais raccorder le Goldcap une alimentation en courant fischertechnik habituelle de 9 Volts Apportez une attention particuli re la polarit du connecteur lors du montage du connecteur au Goldcap raccorder le connecteur vert au p le n gatif Il est recommand de couper les deux raccordements du Goldcap la m me longueur Vous devez raccorder le v hicule lectrique au panneau solaire photovolta que pour faire le plein Le chargement du Goldcap s effectue en pr sence de l nergie lumineuse requise D s qu il est charg la DEL brille vous pouvez raccorder le Goldcap au moteur solaire Le v hicule d marre en appuyant sur le bouton L l ment ne contient pas d or m me si sa d nomination en langue allemande incite le croire Goldcap est la d nomination attribu e au produit par le fabricant de ce condensateur sp cial EJ fischertechnik x Pror DEco ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT Essai 1 Vous pouvez mesurer la tension du Goldcap en cours de chargement condition que vous disp
14. Pror DEco ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT fischertechnik Pror OECcO ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT r Energ Ie Issue de M Nous avons quotidiennement besoin d une norme quantit d nergie Jetons un BB _ petit coup d il au d roulement tout fait habituel d une journ e sources d nergies C est votre radio r veil qui vous r veille le matin Ce radio r veil est raccord renouvelables une prise de courant Vous vous levez et vous allumez la lumi re vous prenez une douche avec de l eau chaude qui a t chauff e via la combustion de p trole ou de gaz dans votre chauffage central Ensuite vous vous s chez les cheveux avec un s che cheveux lectrique et vous vous brossez les dents avec une brosse dents lectrique Vous vous pr parez un th ou un caf pour le petit d jeuner Vous avez port l eau pour le th ou le cafe bullition sur une cuisini re lectrique ou au gaz La petite collation que vous avez pr par e le soir du jour pr c dent a passe la nuit dans le r frig rateur Vous prenez le bus ou le tram pour vous rendre l cole ou vous demandez vos parents de vous y amener en voiture Le bus le tram ou l automobile consomment du carburant Et nous pourrions continuer d num rer les nombreuses consommations en nergie d une journ e Cette liste serait interminable Mais venons en au fait nous avons besoin d une norme quantit d nergie Petro e C ha rbo n
15. du moteur doive actionner une maquette W Montez la maquette du ventilateur pour les premiers essais avec le module solaire voir les instructions de montage Essai 1 D terminez l intensit de la lumi re requise pour faire tourner le moteur Servez vous d une lampe avec une ampoule pour ce faire Testez le montage exp rimental galement ciel ouvert et exposez la maquette aux rayons du soleil Essai 2 Si vous poss dez un amp rem tre ou un voltm tre vous pouvez vous en servir pour mesurer la tension V Volt capable de faire tourner le moteur et la conduction gt de courant A Ampere respective M Montez maintenant la maquette du man ge voir les instructions de montage Exercice Pourquoi le man ge tourne t il plus lentement que le ventilateur lt L h lice du ventilateur est directement actionn e par le moteur La rotation du moteur est identique celle de l h lice Le moteur doit mettre plus de poids en rotation dans le cas du man ge La tension du caoutchouc joue un r le tout aussi important Essai 3 Tentez de r pondre aux questions suivantes par exp riences e De quelle luminosit doit on disposer pour faire tourner le moteur suffisamment e Quelles sont les sources de lumi re appropri es la production nerg tique Oui Non Oui Non Lampe incandescence Rayonnement d une DEL Lampe faible consommation d nergie Tube fluorescent Lampe halog ne Soleil fischertechnik
16. eeeseceseseneeeeeeeeeeseeeeeeeeeeseeeeeseeseeeeseeeeeeeeeeeeeneeeeeeeeeeeceeeeeeeeeseseeeeeeseeeeeeeeseeeeeesceeseseeesssseccesecece Page sa Profi Deco Energy V hicule lectrique avec panneau solaire Page64 Fuel Cell Kit V hicule solaire avec trois modules solaires Page 64 Maison cologique largie avec trois modules solaires Page 65 Montage parallele de la cellule lectrochimique et des modules solaires Page 65 Pompe Page 65 fischertechnik Profi Deco ENERGY FUEL CELL Kir MANUEL D ACCOMPAGNEMENT Ventilateur Essais avec Deco Energy Fuel Cell Kit W Veuillez d abord lire le mode d emploi du Fuel Cell Kit et familiarisez vous avec le fonctionnement de la cellule lectrochimique Montez ensuite la maquette du ventilateur comme premier essai aux termes des instructions de montage pour l Oeco Energy Mais vous ne devez pas int grer le module solaire Essai 1 Remplissez la cellule lectrochimique avec de l eau distill e et g n rez de l hydrog ne et de l oxyg ne voir le mode d emploi du Fuel Cell Kit Raccordez ensuite le moteur du ventilateur aux douilles de la cellule lectrochimique La maquette est dor navant actionn e par la cellule lectrochimique Exercice Observez la consommation en hydrog ne de la maquette en fonctionnement pendant un certain temps La consommation est affich e via le niveau d eau dans le r servoir cylindrique de l hydrog ne Que constatez vous La consom
17. ergy est largie d un troisi me module solaire Maison M Montez la maison cologique largie des instructions de montage Deco Energy cologique largie Essai V rifiez l influence du troisi me module solaire sur la maison cologique Quelle est la dur e de charge et de d charge du Goldcap avec 3 modules solaires Dur e de charge Dur e de d charge W Montez la maquette de la pompe solaire cellule lectrochimique Montage pa rallele pour les essais ci apr s voir les instructions de montage Oeco de la cellule Energy electrochimique et des modules Les cellules lectrochimiques sont int gr es en parallele solaires dans les modules solaires Ceci a pour effet de charger la cellule simultan ment lors de l actionnement de la pompe solaire Pompe Essai 1 V rifiez la vitesse de fonctionnement de la pompe avec 2 et 3 modules solaires Que constatez vous L augmentation de la tension du moteur est fonction du nombre de modules solaires mont s en s rie Le moteur tourne plus vite Essai 2 Couvrez les modules solaires de sorte qu ils ne fournissent pas de tension Observez la pompe solaire La pompe continue de fonctionner parce qu elle puise sa tension dans la cellule lectrochimique fischertechnik Profi Deco ENERGY FUEL CELL Kir MANUEL D ACCOMPAGNEMENT Essai 3 Remplissez la cellule lectrochimique d eau distill e et exposez la maquette aux rayons du
18. instructions de montage Gravure d une turbine hydraulique Exercice 1 L Comment la turbine hydraulique fonctionne t elle La roue hydraulique transmet son nergie de rotation la roue de transmission ne courroie trap zo dale anneau en caoutchouc transmet le mouvement de rotation la roue d actionnement du moteur solaire Ce dernier sert de g n ratrice et transforme l nergie de rotation en nergie lectrique qui fait briller la diode lectroluminescente Diode lectroluminescente Attention la diode lectroluminescente sert exclusivement montrer le principe utilis par le moteur solaire pour g n rer de l lectricit I est interdit de l utiliser avec plus de 2 Volts de courant continu Toutes les tensions plus lev es ont pour effet de l ab mer imm diatement Veillez Moteur solaire galement viter tout contact du moteur avec l eau z 2 E L homme se sert de l nergie olienne des fins personnelles depuis Energie eol Ienne des si cles L nergie du vent a primairement servi au d placement des voiliers ou des montgolfi res mais elle s est galement av r e tr s utile pour l accomplissement de travaux m caniques au moyen de moulins vent et de pompes eau fischertechnik Pror DEco ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT Transformation de M Par analogie au fonctionnement des moulins vent la maquette de la roue olien
19. mation en hydrog ne augmente au fur et mesure de la dur e de fonctionnement de la maquette Ceci signifie donc aussi que la maquette consommera le double d hydrog ne si elle fonctionne deux fois aussi longtemps Essai 2 Effectuez l essai 1 avec d autres maquettes le cycliste ou la grande roue de la bo te de construction Deco Energy par exemple Comparez la consommation d hydrog ne des maquettes respectives pendant un certain temps Vous constaterez que la consommation en hydrog ne diff re de maquette en maquette Plus la consommation en nergie de la maquette est lev e plus sa consommation en hydrog ne augmente galement 62 fischertechnik Profi Deco ENERGY FUEL CELL Kir MANUEL D ACCOMPAGNEMENT M Les v hicules cellule lectrochimique sont des moyens de transport entra nement lectrique V hicules cellule qui puisent l nergie lectrique requise leur fonctionnement dans des sources d nergie telles que lectrochimique l hydrog ne ou l alcool m thylique via une cellule lectrochimique est vrai que ce type d entra nement est essentiellement encore en l tat exp rimental et que les tudes actuelles font concurrence aux entra nements lectriques accumulateurs bien que la production en s rie des premiers v hicules cellule lectrochimique ait d marr en 2008 Les difficult s li es au rayon d action et la rentabilit des accumulateurs prix et long vit font que cer
20. ne avec pompe l nergie olienne transforme l nergie olienne en nergie cin tique en mouvement Une roue olienne est un ouvrage technique qui g n re une nergie de rotation l aide de ses ailes mises en rotation par le vent nergie cin tique Le mouvement de rotation est amen dans la partie inf rieure de l ouvrage via un grand pignon ou une grande roue dent e et un axe Les roues d engrenage et de renvoi dirigent le mouvement de rotation sur la pompe actionnement m canique M Montez la maquette d une roue olienne avec pompe voir les instructions de montage von CE HS Essai Avec quoi pouvez vous mettre la roue olienne en rotation Essayez diff rentes techniques soufflez sur la maquette ou servez vous d un s che tz cheveux d un ventilateur du vent ou maintenez la maquette en main et tournez vous aussi rapidement que possible en rond EI fischertechnik Pror Deco ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT F W L id e d exploiter l nergie olienne pour g n rer du courant lectrique tait proche apr s la d couverte Transformation de l lectricit et l invention de la g n ratrice On appliqua uniquement les concepts des moulins vent pour de l nergie commencer On se servit d une g n ratrice pour la cr ation de l nergie lectrique au lieu de transformer olienne en courant l nergie cin tique du vent directement en nergie m canique Le perfectionnement de la m caniq
21. nt lectromagn tique nergie rayonnante Le domaine d utilisation quantitativement le plus grand est l chauffement de notre plan te La technique solaire permet d utiliser l nergie du soleil de diff rentes fa ons e Les collecteurs solaires g n rent de la chaleur e Les centrales thermiques g n rent du courant lectrique via la transformation de chaleur en vapeur d eau e Les cuiseurs solaires ou fours solaires chauffent les aliments e Les cellules solaires g n rent du courant continu lectrique photovolta que Transformation de W Une cellule solaire ou cellule photovolta que est un l ment de construction lectrique qui transforme l nerg le solaire en l nergie rayonnante contenue dans la lumi re la lumi re du soleil en r gle g n rale directement en nergie courant lectrique lectrique La transformation est bas e sur le principe physique de l effet photovolta que Attention il ne faut pas confondre la cellule solaire avec le collecteur solaire qui utilise l nergie solaire pour chauffer un fluide de transfert l eau chaude dans la plupart de cas W Les cellules solaires sont compos es de silicium Les blocs de silicium sont d coup s en fines plaques d une paisseur d environ 0 5 millim tre Ensuite les plaques sont dot es de diff rents atomes trangers ce qui aura pour effet de les souiller m thodiquement et de cr er un d s quilibre dans la structure du silicium Ceci donne aussi nai
22. nt possible l o l eau coule ruisseaux rivi res ou fleuves e Cette nergie n est pas accumulable Vous devez l utiliser Imm diatement d s sa disponibilit e Cette nergie est uniquement disponible pour un domaine d application limit Transformation M L homme se sert de l nergie cin tique issue de l eau depuis des si cles pour l actionnement direct de l nergie des machines L volution technique due l industrialisation a cependant progressivement renonc hydraulique en l exploitation directe de l nergie hydraulique au profit du courant lectrique courant lectrique fischertechnik Pror Deco ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT W Une turbine hydraulique est un dispositif rotatif qui permet d utiliser l nergie hydraulique Une Turbine hydraulique centrale hydro lectrique transforme l nergie d coulement de l eau en nergie m canique via la turbine DEL hydraulique La turbine est mise en rotation par l coulement de l eau La rotation de l arbre de turbine sert l actionnement d une g n ratrice qui transforme l nergie de rotation en courant lectrique Les roues de transport de ce type de turbine poss dent un diam tre de jusqu 11 m tres Montez maintenant la maquette d une turbine hydraulique voir les instructions de montage Placez la roue hydraulique sous un robinet d eau et faites tourner la roue si vite que la DEL brille Observer le sens de rotation de la roue indiqu dans les
23. osiez d un appareil de mesure appropri Un tel appareil de mesure permet par J exemple de suivre la progression du chargement Combien de temps le v hicule exige t il pour parcourir un m tre Essai 2 e Testez la dur e de fonctionnement du v hicule avec un plein d nergie e Quelle vitesse peut il atteindre Quelle est la fonction de la diode lectroluminescente du panneau solaire Elle sert de t moin de charge lumineux La DEL brille des que le Goldcap est charg plein W Antiparall le quelle est la signification de ce terme s agit tout simplement de deux modules solaires mont s en parall le de telle mani re que le p le positif d un module solaire est reli au p le n gatif de l autre module solaire Comment ce montage se comporte t il sous l action de la lumi re La figure est destin e mettre cette action en vidence Les deux modules solaires sont illumin s par la m me luminosit au milieu ceci signifie que les deux tensions des modules solaires s annulent et que l appareil de mesure signale 0 Volt L occultation d un module solaire fait que seul le module illumin fournit de l lectricit et que l appareil de mesure oscille dans la direction respective Appliquez ce principe aux deux maquettes cons cutives fischertechnik Ey Montage antiparallele Pror OECcO ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT Barriere W Montez la maquette de la barri re en vous servant des inst
24. ructions de montage Cette maquette consiste ouvrir et fermer une barri re l aide de l nergie solaire L astuce est que le moteur ne bouge pas si les deux modules solaires sont soumis une luminosit identique Si vous couvrez un module le moteur se met en marche et ferme la barri re La barri re s ouvre nouveau si vous occultez le deuxi me module Ce montage permet donc de remplacer un commutateur de polarit Exercice Aidez vous avec un croquis pour mieux comprendre l inversement du sens de rotation du moteur respectivement du sens du courant du moteur de cette maquette si un des deux modules solaires est occult Les tensions se compensent une par l autre et le moteur simmobilise si les deux modules sont soumis une luminosit identique L occultation d un module a pour effet de faire agir la tension du module clair sur le moteur Ce moteur tourne il ferme ou ouvre la barri re Orientation du W Une autre application du montage antiparall le est celle de la maquette d orientation du panneau panneau Solaire solaire Montez cette maquette en vous servant des instructions de montage Ce simple dispositif se porte garant de l orientation des modules solaires en fonction du soleil et qu ils se comportent comme un compas dirig sur le soleil Le point de rencontre des deux modules solaires pointe toujours vers le soleil Exercice Comment fonctionne ce simple principe de l orientation d
25. s V hicule solaire forment partie du groupe des d tecteurs de contact Lactionnement du bouton rouge a pour effet de provoquer un renversement m canique du contact dans le bo tier et d assurer la conduction de courant entre les contacts 1 et 3 La ligne de commutation entre les points de raccordement 1 et 2 est simultan ment interrompue Les boutons ou commutateurs sont utilisables de deux fa ons diff rentes Bouton comme contact fermeture _ 2 Les deux sch mas de connexion montrent la structure utilis e pour l essai 1V X o 5 Ta ga Le p le positif du module solaire est reli au contact 1 du bouton le moteur 1 3 solaire est reli au contact 3 du bouton et au p le n gatif du module OV solaire Le moteur demeure l arr t tant que le bouton n est pas actionn L actionnement du bouton a pour effet de fermer le circuit lectrique entre m 2 l les contacts 1 et 3 le moteur tourne 1 E 3 Boutons Quelle fonction le bouton a t il La vis sans fin du moteur solaire commence tourner et actionne la roue dent e du moment que lumi re du soleil claire la cellule solaire et que le bouton est actionn 4 HA i 3 Frs M Essai 1 OV Essai 2 V rifiez l influence de la luminosit sur la vitesse du v hicule Combien de temps le v hicule exige t il pour parcourir un m tre fischertechnik Pror OECO ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT Accumulation de W Un v hicule qui roule avec du
26. ssance deux couches une couche positive P et une couche n gative N W On peut dire en d autres termes plus simples que le courant lectrique est g n r par le d placement des lectrons de la couche N excit s par la lumi re incidente vers la couche P en passant par le consommateur raccord p ex un moteur solaire Les lectrons deviennent de plus en plus actifs au fur et mesure de l accroissement de la lumi re incidente donc de l nergie tombant sur la cellule Ils se d placent de pr f rence dans cette direction lors du raccordement d une cellule solaire un consommateur Les lectrons continuent de toucher la couche N et de se diriger vers la couche P tant donn que le courant lectrique est organis en circuit Le flux des lectrons est l origine de la g n ration de l lectricit et de la rotation du moteur Lumi re Couche P Couche N D Ma 4 Couche barri re H Pictogramme de commutation Consommateur Flux des electrons E3 fischertechnik Profi DEco ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT M Le module solaire utilis dans la bo te de construction Profi Deco Energy est compos de deux cellules solaires mont es en s rie Le module fournit une tension de 1 Volt et un courant maximal de 440 mA Le moteur solaire poss de une tension nominale de 2 Volts mais il commence d j tourner partir de 0 3 Volt en marche vide c est dire sans que l axe
27. tains constructeurs automobiles estiment actuellement que la cellule lectrochimique pourrait tre nettement plus prometteuse pour l avenir que les accumulateurs Aucune solution n a cependant t trouv e jusqu pr sent en mati re d infrastructure pour la production d hydrog ne le stockage d hydrog ne et les stations services M Vous avez d j mont et actionn un panneau solaire photovolta que dans la bo te Oeco Energy Ce Panneau solaire panneau sera compl t d un troisi me module solaire pour les prochaines maquettes Elles seront mont es en s rie et fournirons videmment une tension plus lev e Montez la maquette du panneau solaire en vous servant des instructions de montage Essai 1 Testez la dur e du chargement de la cellule lectrochimique avec un deux et trois gt modules solaires 1 module 2 modules 3 modules Dur e W Montez ensuite un v hicule cellule lectrochimique en plus du panneau solaire Vehicules cellule lectrochimique X avec le panneau Essai 2 i a ent solaire Remplissez la cellule lectrochimique d eau distill e et raccordez la aux modules re ne photovolta que solaires du panneau pour g n rer de l hydrog ne et de l oxyg ne Exp rimentez avec le v hicule cellule lectrochimique i Le e Quelle est la consommation d hydrog ne du v hicule pendant un certain temps e Quelle distance peut on parcourir avec un plein d nergie e Est ce que
28. u panneau solaire Le principe est identique celui de la barri re Les tensions se compensent une par l autre et le moteur ne tourne pas si les deux modules sont soumis un rayonnement solaire d une intensit identique Le d placement du soleil a pour effet d intensifier l illumination d un module et de cr er une tension positive ou n gative pour le moteur I en d coule que le moteur tournera jusqu ce qu il soit nouveau illumin de devant Important apportez une attention particuli re au raccordement correct des c bles lors du c blage de la maquette tant donn qu elle pourrait se diriger dans le sens contraire au lieu de s exposer aux rayons du soleil EI fischertechnik x Pror Deco ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT M Le prochain exercice est un r sum de toutes les sources d nergie rencontr es jusqu pr sent Maison cologique d coule de la figure que le ma tre de l ouvrage de cette maison a utilis diff rentes sources d nergie renouvelables Notre maquette est celle d une maison cologique voir les instructions de montage Cette production nerg tique r duit les co ts du chauffage et la consommation d lectricit Exercice Informez vous sur Internet sur les possibilit s de la production d nergies renouvelables La DEL int gr e la maquette repr sente les diff rents consommateurs d nergie tels que l clairage le t l viseur et bien plus Exercice 1
29. ue des lectrique courants a galement permis de sp cialiser les superstructures et la forme des ailes ce qui fait que nous parlons aujourd hui d oliennes une olienne est un dispositif qui utilise la force motrice du vent Le monde est la recherche d alternatives pour la g n ration d nergie depuis la crise du p trole des ann es 1970 et ceci fut aussi l origine de la progression du d veloppement d oliennes modernes Exercice Ent amp Montez la maquette de l olienne qui permetde faire briller la diode lectroluminescente be Te ur EU ne voir les instructions de montage SIT Diode lectroluminescente M La roue olienne transmet son nergie de rotation la roue de transmission Une courroie trap zo dale anneau en caoutchouc transmet le mouvement de rotation la roue d actionnement du moteur solaire Ce dernier sert de g n ratrice et transforme l nergie de rotation en nergie lectrique qui fait briller la diode lectroluminescente V rifiez le sens de rotation correct de l h lice et la polarit correcte de la DEL encore une fois avant le d marrage voir les instructions de montage Moteur solaire fischertechnik Pror OEco ENERGY MANUEL D ACCOMPAGNEMENT Energ le SO aire W L nergie du soleil ou nergie solaire d signe l nergie g n r e par le soleil via la fusion nucl aire qui est re ue en partie sur Terre sous la Principes forme d un rayonneme
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