Épreuve U2 - Bac PRO EDPI - septembre 2022

Présentation

Présentation de l’entreprise

CFM SOLAR est une société française travaillant dans le domaine de l’énergie solaire.

Cette entreprise CFM SOLAR est spécialisée dans la conception et fabrication de structures permettant la mise en place de panneaux photovoltaïques. Elle produit entre autres des trackers solaires monoaxes inclinés ou horizontaux. Néanmoins CFM SOLAR produit également des structures fixes « classiques » ainsi que des ombrières de parking.

Dans le cadre de notre étude, nous améliorerons le fonctionnement d’un tracker solaire horizontal monoaxial.

Présentation du système étudié

Le système étudié est un tracker solaire à monoaxe horizontal. Cet équipement complet a pour but de permettre aux panneaux solaires installé sur la structure, de suivre tout le long de la journée la course du soleil afin de maximiser le rendement du système.

Le rendement d’un panneau solaire dépend de son orientation par rapport au flux lumineux solaire.

En effet, le panneau doit, dans le meilleur des cas, se situer perpendiculairement au flux de lumière du soleil. En fonction des saisons, de la latitude et de l’endroit où sont posés les panneaux, cette perpendicularité ne peut être constante sur des structures fixes. L’idée du tracker solaire est donc de palier à cela en orientant les panneaux solaires en fonction de la position du soleil dans le ciel. La figure 1 montre l’angle idéal. Cet angle est de 90° entre l’orientation du panneau et celle du soleil.

Description du fonctionnement du tracker solaire

Le système se compose de panneaux solaires montés sur une structure. Celle-ci est montée sur des tubes porteurs qui sont articulés par rapport à des pieux solidement ancrés au sol. Le contrôle de l’orientation des panneaux solaires est effectué grâce à un système de vérin électrique et d’un levier permettant la transformation de mouvement de la tige du vérin en une rotation de l’ensemble des panneaux solaire et de leur structure par rapport au pieu.

Afin d’assurer le guidage en rotation sur toute la longueur de l’installation, des bagues de guidage sont disposées sur chaque pieux coaxialement entres elles.

Problématiques

Problématique 1 :

Lors de la mise en position horizontale des panneaux, le système de manoeuvre des panneaux solaire (Zone d’étude 1) est soumis à des efforts importants lorsque les vents sont supérieurs à 50 km/h.

On désire donc vérifier que les caractéristiques du vérin soient suffisantes afin d’actionner l’ensemble sous ces intempéries afin de sécuriser la structure.

Problématique 2 :

Les bagues à palier lisse présentées dans le dossier technique, coutent beaucoup de temps de réglage lors de l’installation des panneaux sur site. De même, l’entretien de ce type de palier est délicat lorsqu’on considère la taille des installations ainsi que de leurs réglages après intervention et remplacement des bagues. On désire donc les remplacer par un système plus facile à monter et moins coûteux

Questionnement

A – Analyse de l’existant

Question 1 – Écrire la fonction principale et les fonctions contraintes
Question 2 – Établir les classes d’équivalence
Question 3 – Identifier les classes d’équivalence
Question 4 – Compléter les tableaux de liaisons
Question 5 – Compléter le graphe des liaisons
Question 6 – Compléter le schéma cinématique

B – Problématique 1 : Caractéristiques du vérin

Question 7 – Déterminer la course du vérin
Question 8 – Choisir un composant
Question 9 – Justifier le choix du vérin

C – Problématique 2 : Remplacement des bagues de guidage

Question 10 – Donner la fonction d’une forme
Question 11 – Estimation de la masse supportée par pieu
Question 12 – Déterminer les charges des paliers
Question 13 – Choisir un composant
Question 14 – Choisir une solution et la dessiner
Question 15 – Compléter la nomenclature
Question 16 – Réaliser le dessin de définition du support