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 afin d’initier les élèves dans le domaine de l’énergie renouvelable. L’Héliostat à Deux Axe peut être utilisé dans les cycles primaires et secondaires. Chaque partie de la leçon vise un niveau particulier.

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

Quand on monte en niveau, les enseignants peuvent se focaliser sur les aspects de l’énergie solaire qui sont plus complexes.

Vous pouvez voir ci-dessous les fiches de lecture 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 qui est autour de nous et qui vient du soleil. Quand la lumière solaire atteint le miroir, elle est réfléchie et concentrée vers le point de focalisation afin de chauffer le moteur. La lumière voyage sur une ligne droite, du soleil au miroir et du miroir au moteur.

La chaleur dans le Moteur Stirling tourne le volant jaune et fait tourner le générateur. L’électricité du générateur allume la lampe électroluminescente.  

Chaque jour, des millions de tonnes de combustibles fossiles sont brûlés 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 est libéré dans l’atmosphère. L’énergie solaire, hydraulique, et éolienne, ainsi que la biomasse et la géothermie sont des énergies renouvelables. Afin d’utiliser l’énergie solaire nous devons utiliser les panneaux photovoltaïques ou 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 par la suite absorbée par le moteur et transformée en énergie rotationnel (énergie cinétique) à travers le volant jaune. Le 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 le l’Héliostat à deux axes fonctionne avec une parabole et un moteur Stirling.

Identifier les formes d’énergie présentes lorsque le l’Héliostat a deux axes fonctionne avec des panneaux photovoltaïques.

L’énergie provient soit d’une source renouvelable soit d’une source non-renouvelable. Le soleil et la géothermie sont des sources renouvelables tandis que le gaz et le charbon sont des sources d’énergie non-renouvelables. La chaleur est une forme d’énergie transmise d’un objet à un autre lorsque le premier a une température plus élevée que le second. En d’autres termes, la chaleur est transmise lorsqu’il y a une différence de température. La radiation est une méthode importante pour la transmission de la chaleur. L’énergie du soleil est transmise à notre planète par le biais de radiations. L’énergie du soleil est diluée et elle doit donc être concentrée pour devenir utilisable. Une parabole réfléchissante ou un miroir concave peuvent être utilisés pour réfléchir et concentrer cette énergie. Cette énergie concentrée peut être utilisée de plusieurs façons. Un moteur Stirling est une technologie qui convertit la chaleur en travail. Elle absorbe 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. La chaleur du cylindre est transmise au corps du moteur par conduction. La convection de chaleur est la transmission de chaleur par le biais du mouvement d’un liquide chauffé. En d’autres termes, le corps se refroidit par l’air ambiant et l’air se réchauffe.

Question :   Dans le cas de la flamme, où le moteur Stirling est opéré par une flamme provenant de l’alcool, quelle est la transmission de la chaleur de la flamme au moteur ? Quels sont les avantages et les désavantages de l’utilisation de la flamme par rapport à la parabole solaire?

Les technologies solaires thermiques et les technologies solaires photovoltaïques (PV) sont les deux moyens essentiels pour capturer et utiliser l’énergie du soleil. Quand on utilise la chaleur ou la chaleur concentrée du soleil, cette technologie est celle du solaire thermique. Quand on utilise les cellules photovoltaïques pour générer un courant électrique continu, cette technologie est celle du solaire PV.    

La démonstration hors réseau de GREENBMG montre les fondamentaux des technologies solaires thermiques et des panneaux photovoltaïques. Elle est composée de :

Un contrôleur de charge pour panneaux PV

Batteries 12 V

Onduleur

Un Héliostat automatique opérant un moteur Stirling

Comment ça marche

La lumière solaire est reçue par le panneau et un courant continu de 12 – 17 volte est généré. Le courant est transmis au contrôleur de charge. Le contrôleur de charge remplit une batterie de 12 V et elle empêche une surcharge de la batterie. Un onduleur change le courant continue (CC) de la batterie en électricité de 110 CA. Le moteur de l’héliostat utilise cette électricité afin de suivre le soleil. Les rayons lumineux sont concentrés par une parabole excentrée. Le moteur Stirling change la chaleur concentrée en travail mécanique et tourne le volant. Le volant fait tourner un générateur afin de produire de l’électricité.