Épreuve de sciences de l'ingénieur - juin 2015

publié le 21 avr 2016 par Richard ALLARD [1]

Centrale Hydroélectrique à vis d'Archimède

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Groupe principal

Description

Présentation :

Le système étudié est un prototype de petite centrale hydraulique (P.C.H.) basé sur vis une d'Archimède et installé sur la rivière Lauch dans le Haut-Rhin par la société ELLEO-NSC. Une P.C.H. est une installation de production énergétique d'une puissance inférieure à 10 MW, transformant l'énergie hydraulique d'un cours d'eau en énergie électrique.

La Lauch est une rivière de montagne qui se caractérise par une pente assez importante. Il existe donc des petites chutes d'eau tout au long de ses 41 km de tracé. Le débit annuel moyen est de 1,7 m3⋅s−1 sans assèchement.

Problématique du sujet :

Les objectifs de l'étude qui suit sont :

de vérifier la pertinence de la mise en place d'une petite centrale de production sur une rivière de faible débit ;
d'étudier les contraintes techniques d'exploitation (couplage au réseau et supervision de l'installation).

Contenu du sujet :

Pour une lecture rapide du sujet suivre ce lien [4].

Ce sujet comporte 6 parties :

Réponse au besoin ?
- Objectif de cette partie : Évaluer la puissance électrique que l’on peut espérer produire et la pertinence de l’investissement financier.
Respect de la faune auquatique ?
- Objectif de cette partie : Vérifier que la solution utilisée respecte les recommandations ichtyophiles de l'O.N.E.M.A. (office national de l'eau et des milieux aquatiques).
Architecture de l'installation ?
- Objectif de cette partie : Justifier l'architecture et le dimensionnement du système de transmission mécanique.
Étude des conditions de couplage et découplage ?
- Objectif de cette partie : Définir les conditions de couplage et de découplage de la génératrice au réseau EDF. Analyser les moyens mis en œuvre pour assurer ces fonctions techniques.
Exploitation et supervision de l'installation ?
- Objectif de cette partie : Justifier la présence et le rôle des capteurs de niveau installés sur le site.
Synthèse.
- Objectif de cette partie : Comparer la production estimée à la production réelle obtenue sur la première année d'exploitation afin de valider le temps de retour sur investissement.

Compétences évaluées

Référentiels par compétences [5]
- Bac Scientifique [6]
  - Sciences de l'ingénieur [7]
    - A - Analyser [8]
      - A1 Analyser le besoin [9]
      - A2 Analyser le système [10]
    - B - Modéliser [11]

Fichiers et liens

Le sujet complet de l'épreuve au format Pdf [16]

Proposition de grille d'évaluation [17]

Liens:
[1] https://eduscol.education.fr/sti/utilisateurs/richard-allard?node=7048
[2] https://eduscol.education.fr/sti/system/files/images/concours-examens/7048/7048-turbine-photo.jpg
[3] https://eduscol.education.fr/sti/system/files/images/concours-examens/7048/7048-turbine-sw.jpg
[4] http://eduscol.education.fr/sti/sites/eduscol.education.fr.sti/files/concours-examens/7049/7049-sujet-si-juin2015-metropole.pdf
[5] https://eduscol.education.fr/sti/referentiel-competences/referentiels-par-competences
[6] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences/bac-scientifique
[7] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-scientifique/sciences-de-lingenieur
[8] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-scientifique-sciences-de-lingenieur/analyser
[9] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-scientifique-sciences-de-lingenieur-analyser/a1-analyser-le-besoin
[10] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-scientifique-sciences-de-lingenieur-analyser/a2-analyser-le-systeme
[11] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-scientifique-sciences-de-lingenieur/b-modeliser
[12] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-scientifique-sciences-de-lingenieur-b-modeliser/b1-identifier-et
[13] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-scientifique-sciences-de-lingenieur-b-modeliser/b2-proposer-ou
[14] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-scientifique-sciences-de-lingenieur-b-modeliser/b3-resoudre-et
[15] https://eduscol.education.fr/sti/referentiels-par-competences-bac-scientifique-sciences-de-lingenieur-b-modeliser/b4-valider-un
[16] https://eduscol.education.fr/sti/sites/eduscol.education.fr.sti/files/concours-examens/7049/7049-sujet-si-juin2015-metropole.pdf
[17] https://eduscol.education.fr/sti/sites/eduscol.education.fr.sti/files/concours-examens/7048/7048-evaluation-metropole-juin.xls