Ressources pédagogiques pour le primaire et le secondaire

Il a été prouvé que l’apprentissage pratique et actif aide les élèves à développer une meilleure compréhension de nouveaux thèmes. L’Héliostat à Deux Axes de GREENBMG a été conçu pour initier les élèves dans le domaine de l’énergie renouvelable. Cet Héliostat à Deux Axes peut être utilisé dans les cycles primaires et secondaires, avec chaque partie de la leçon visant un niveau particulier. 

Les fiches pédagogiques ci-dessous aideront les enseignants à planifier leurs cours selon l’âge approprié. La fiche pour la 1ere année du primaire traite de l’énergie et du soleil, avec deux diagrammes faciles à comprendre, expliquant la conversion de l’énergie. 

À mesure que l’on monte en niveau, les enseignants peuvent se concentrer sur des aspects plus complexes de l’énergie solaire. 

Vous pouvez voir ci-dessous les fiches pédagogiques que GREENBMG a préparées pour l’Héliostat à Deux Axes. 

Pour voir comment ça marche, cliquez ci-dessous.

La lumière est une forme d’énergie renouvelable qui est autour de nous et qui provient du soleil. Lorsque la lumière solaire atteint l'héliostat à deux axes, elle est réfléchie et concentrée vers le point de focalisation pour chauffer le moteur. La lumière voyage en ligne droite, du soleil à l'héliostat et de l'héliostat au moteur. 

La chaleur dans le Moteur Stirling fait tourner le volant jaune, ce qui entraîne le générateur. L’électricité produite par le générateur permet d’allumer la lampe électroluminescente, illustrant ainsi les concepts présents dans nos fiches pédagogiques.

Chaque jour, des millions de tonnes de combustibles fossiles sont brûlées afin de satisfaire nos besoins en énergie. En conséquence, l’énergie thermique de la planète augmente. Quand on utilise la chaleur du soleil, la chaleur reste telle qu’elle est et aucun gaz ou polluant n’est libéré dans l’atmosphère. L’énergie solaire, hydraulique, et éolienne, ainsi que la biomasse et la géothermie, représentent des formes d’énergie renouvelable. Afin d’utiliser l’énergie solaire, nous devons recourir à des panneaux photovoltaïques ou à des technologies solaires thermiques, comme un concentrateur parabolique. Grâce à cette installation, l’énergie d’un rayonnement est réfléchie et concentrée à travers un miroir concave. La chaleur concentrée est ensuite absorbée par le moteur et transformée en énergie rotationnelle (énergie cinétique) à travers le volant jaune. Ce volant fait enfin tourner le générateur pour produire de l’énergie électrique. 

Conservation de l’énergie pour l’Héliostat à Deux Axes avec moteur Stirling : 

Énergie solaire reçue par la parabole = chaleur produite sur le moteur + énergie du volant 

Exercice : 

Identifier les formes d’énergie présentes lorsque l’Héliostat à Deux Axes fonctionne avec une parabole et un moteur Stirling. 

Identifier les formes d’énergie présentes lorsque l’Héliostat à Deux Axes fonctionne avec des panneaux photovoltaïques.

L’énergie provient soit d’une source renouvelable, comme le soleil et la géothermie, soit d’une source non-renouvelable, comme le gaz et le charbon. La chaleur, qui est une forme d’énergie, est transmise d’un objet à un autre lorsque le premier a une température plus élevée que le second, ce qui crée une différence de température. La radiation est une méthode importante pour transmettre la chaleur, et l’énergie renouvelable du soleil est transmise à notre planète par le biais de radiations. Cependant, cette énergie solaire est diluée et doit être concentrée pour devenir utilisable. Des dispositifs comme une parabole réfléchissante ou un Héliostat à Deux Axes peuvent être utilisés pour réfléchir et concentrer cette énergie. Une fois concentrée, cette énergie peut être utilisée de plusieurs manières. Par exemple, un moteur Stirling est une technologie qui convertit la chaleur en travail, en absorbant une partie de cette énergie concentrée. L’énergie rayonnante absorbée chauffe le cylindre et démarre le moteur. La conduction de chaleur est une autre méthode de transmission de chaleur, où la chaleur du cylindre est transmise au corps du moteur par conduction. De plus, la convection de chaleur permet la transmission de chaleur par le mouvement d’un liquide chauffé, où le corps se refroidit par l’air ambiant et l’air se réchauffe. En ce qui concerne l'opération du moteur Stirling par une flamme provenant de l’alcool, la transmission de la chaleur de la flamme au moteur est essentielle. Les avantages de l’utilisation de la flamme incluent une source d’énergie accessible, tandis que les désavantages peuvent inclure une efficacité moindre par rapport à l'utilisation d'une parabole solaire.

Les technologies solaires thermiques et les technologies solaires photovoltaïques (PV) sont les deux moyens essentiels pour capturer et utiliser l’énergie renouvelable provenant du soleil. Lorsque l'on exploite la chaleur ou la chaleur concentrée du soleil, on fait appel à la technologie du solaire thermique. En revanche, lorsqu'on utilise des cellules photovoltaïques pour générer un courant électrique continu, on se réfère à la technologie du solaire PV.

La démonstration hors réseau de GREENBMG met en avant les fondamentaux des technologies solaires thermiques et des panneaux photovoltaïques, accompagnée de fiches pédagogiques. Elle comprend :

- Un contrôleur de charge pour panneaux PV

- Batteries 12 V

- Onduleur

- Un Héliostat à Deux Axes opérant un moteur Stirling

Comment ça marche :

La lumière solaire est captée par le panneau et un courant continu de 12 – 17 volts est généré. Ce courant est ensuite transmis au contrôleur de charge qui remplit une batterie de 12 V tout en empêchant une surcharge. Un onduleur convertit le courant continu (CC) de la batterie en électricité de 110 CA. Le moteur de l’héliostat utilise cette électricité pour suivre le soleil. Les rayons lumineux sont concentrés par une parabole excentrée. Le moteur Stirling transforme la chaleur concentrée en travail mécanique, faisant tourner un volant qui entraîne un générateur pour produire de l’électricité.