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Vers l'avion du futur : Solar Impulse 2
P.34-35

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Vers l'avion du futur : Solar Impulse 2




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Partie 1 - Vers l'avion du futur : Solar Impulse 2

Solar Impulse est un projet d'avion solaire entrepris par les Suisses Bertrand Piccard et André Borschberg. Il vise à faire voler, sans carburant ni émission pulluante pendant le vol, un avion monoplace à moteurs électriques alimentés par l'énergie solaire pour effectuer un tour du monde.Pour faire fonctionner les quatre moteurs électriques, il faut emmagasiner de l'énergie à l'aide de panneaux solaires qui rechargent les batteries. Solar Impulse 2 possède en tout 17 248 photodiodes, également appelées des cellules photovoltaïques !

1
Fais une chaine énergétique montrant la conversion d'énergie effectuée par les panneaux solaires de l'avion.



2
Comment sont branchées les photodiodes dans le montage ?



3
Quelle est la tension délivrée par chaque photodiode ?



4
Quelle est l'intensité du courant électrique les traversant ?

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Doc. 1
Schéma d'un circuit de charge de batterie équivalent à celui de Solar Impulse 2.

Schéma d'un circuit de charge de batterie équivalent à celui de Solar Impulse 2.

Doc. 2
Solar Impulse 2.

<stamp theme='pc-green1'>Doc. 2</stamp> Solar Impulse 2.


Aide à la résolution

1. Une chaine énergétique représente les transferts d'énergie. Quelle est l'énergie fournie aux cellules photovoltaïques ? Quelles sont les énergies restituées ? N'oublie pas l'effet Joule !
2. Pour savoir comment sont branchés les dipôles, il faut regarder le nombre de boucle(s). S'il n'y en a qu'une, les dipôles sont associés en série ; s'il y en a plusieurs, les dipôles sont associés en dérivation.
3. Quelles sont les lois de l'électricité dans ce type de circuit ?
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Partie 2 - Le circuit de propulsion

Une fois chargée par les capteurs solaires, chaque batterie peut enfin délivrer le courant électrique alimentant les quatre moteurs électriques identiques à hélice de Solar Impulse 2.

1
Comment sont branchés les moteurs dans le montage ?



2
Quelle est la tension électrique aux bornes de chaque moteur ?



3
Quelle est l'intensité du courant électrique les traversant ?



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Doc. 3
Un des moteurs à hélice de Solar Impulse 2.

<stamp theme='pc-green1'>Doc. 3</stamp> Un des moteurs à hélice de Solar Impulse 2.


Doc. 4
Schéma du circuit de propulsion électrique.

<stamp theme='pc-green1'>Doc. 4</stamp> Schéma du circuit de propulsion électrique.


Aide à la résolution

1. Les montages des Doc. 1 et Doc. 4 sont différents.
2. Quelles sont les lois d'électricité dans ce type de circuit ?
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Partie 3 - Énergie consommée lors d'une étape du tour du monde

Le 29 mars 2015, lors de son tour du monde, Solar Impulse 2 a parcouru le trajet entre Mandalay en Birmanie (VYMD) et Chongqing en Chine (ZUCK), soit 1 450 km en 20 h 30 min.

1
Calcule la vitesse moyenne de l'avion sur ce trajet.



2
Calcule la puissance totale des moteurs de Solar Impulse 2 en kW.



3
En supposant que les moteurs aient tourné à plein régime sur tout le parcours, calcule l'énergie électrique consommée en kW/h.

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Doc. 5
Itinéraire du tour du monde de Solar Impulse 2.

<stamp theme='pc-green1'>Doc. 5</stamp> Itinéraire du tour du monde de Solar Impulse 2.

Doc. 6
Conversion ch-W.

Chacun des 4 moteurs de Solar Impulse 2 a une puissance de 17,5 chevaux (ch). 1 ch = 736 W

Aide à la résolution

1. Fais bien attention aux unités dans cette partie.
2. La puissance totale est égale à la somme des puissances des moteurs.
3. Quelle est la relation entre l'énergie E, la puissance P et la durée de fonctionnement ?
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