Le panneau solaire en origami

Panneau solaire en origami

Bonjour à toi et bienvenue sur ce blog !

Nous sommes trois étudiantes en 2e année en cycle préparatoire à Polytech Angers.

Pichon Eléonore
Thiriot Emie
Pottier Inès

Il y a quelques mois, nous avons commencé à travailler sur un projet et nous l’avons maintenant terminé !

Nous avions plusieurs choix de projet et nous avons choisi celui portant sur les panneaux solaires en origami. Ce projet nous a particulièrement inspiré par son côté énergie renouvelable et écologique des panneaux solaires mais aussi par l’originalité et l’esthétisme de l’origami.

Quelle est l’origine de ce projet ?

Notre projet est inspiré d’un prototype réalisé par la Nasa permettant d’envoyer facilement un engin de taille raisonnable dans l’espace qui par la suite va se déplier en un très grand panneau solaire.

En effet, la Nasa s’est inspirée de la méthode de l’origami. Celle-ci permet d’optimiser la taille du panneau solaire et ainsi diminuer les coûts de l’envoi dans l’espace.

Quel est le but ?

Notre objectif est donc de réaliser un panneau solaire pouvant se replier sur lui-même grâce à une méthode d’origami et pouvant se déplier complètement sur un support inclinable afin de capter un maximum l’énergie solaire. Pour ce faire,

plusieurs objectifs se sont succédés :

La réflexion. . .

Tout d’abord nous avons fait de nombreuses recherches afin de comprendre le projet réalisé par la Nasa et de trouver nos propres idées pour concevoir notre projet. 

  • le pliage en origami

Nous avons essayé de réaliser le pliage du prototype de la Nasa mais sans grand succès. Nous avons ensuite cherché et testé d’autres pliages jusqu’à en trouver un qui nous plaisait particulièrement : le pliage Herringbone.

Pliage Herringbone

Ce pliage était esthétique sans être trop complexe à réaliser. Plus tard dans la réflexion, nous avons compris que ce pliage ne permettrait pas la pose des panneaux solaires. C’est pourquoi nous avons choisi un pliage plus simple et plus connu : le pliage en éventail.

  • la forme du support

Nous voulions un support qui tienne debout, qui puisse se replier jusqu’à être pris en main et qui permette au panneau solaire de s’incliner.

Une fois nos objectifs établis, nous avons chacune pensé à un support différent. Nous les avons ensuite mis en commun pour les comparer et repérer les avantages et les inconvénients de chacun de nos supports. Par la suite nous en avons créé un ensemble en associant nos idées. 

  • mouvement du support et CAO

La forme du support a aussi été choisie en réfléchissant à la manière dont il pouvait se replier. Ainsi grâce à la CAO nous avons pu visualiser nos différentes idées et nous rendre compte que certaines ne fonctionnaient pas du tout. 

  • choix des matériaux

En ce qui concerne les matériaux nous avions des choix à faire.

Pour le support : 

Au début nous pensions utiliser l’imprimante 3D et donc le réaliser en plastique. Finalement la taille que nous avons choisie ne permettait pas de le réaliser de cette manière. Nous avons donc réfléchi à d’autres matériaux qui pouvaient correspondre à nos attentes, c’est-à-dire un matériau assez résistant pour que notre support soit solide mais pas trop lourd pour qu’il puisse être transportable lorsqu’il est plié. Nous avons finalement retenu le bois qui est plutôt solide, assez léger, écologique et esthétique. Afin d’assembler les différentes parties du support, nous avons choisi des vis et des écrous.

Pour le panneau solaire

Nous devions trouver un panneau solaire flexible afin de pouvoir le plier en origami. Après des recherches nous avons trouvé un film photovoltaïque. Cependant nos demandes auprès du fournisseur n’ont pas abouties et puis nous n’étions pas certaines que ce film pourrait complètement se plier. Nous avons donc décidé de représenter notre panneau solaire par un pliage en papier peint fixé sur le support avec de la colle des deux côtés.

Quelle idée avons-nous retenu ?

Finalement après toutes ces recherches et toutes ces réflexions, notre projet s’est un peu plus concrétisé.

Pour récapituler, nous avons un support en bois se repliant sous forme d’un “pont”

De chaque côté du support, il y a des rondins en bois autour desquels nous pouvons enrouler et fixer notre panneau solaire (représenté par notre papier peint) plié en éventail. 

Place à la réalisation !

Pour réaliser notre projet nous avons dû passer du temps à faire des calculs pour être sûr de notre dimensionnement.

Ensuite nous avons commandé nos matériaux.

Puis nous avons pris les mesures, coupé, poncé, percé, vissé et fixé nos différentes parties pour réaliser notre support.

Pour finir nous avons pris les mesures, découpé, plié et fixé le papier peint sur le support. 

Les problèmes rencontrés ; c’est bien beau mais tout n’a pas été si simple

Durant ce projet nous avons malgré tout rencontré certains problèmes. 

Le choix du pliage en origami : Le pliage Herringbone n’était pas possible à cause des panneaux solaires que nous devions poser dessus. 

Le film photovoltaïque était introuvable

La taille de notre assemblage ne permettait pas l’utilisation de l’imprimante 3D.

En recevant notre commande de matériaux nous nous sommes rendu compte que certains morceaux de bois étaient abîmés.

C’est déjà la fin… Voici un petit bilan de ce projet :

Nous sommes contentes d’avoir réalisé ce projet de fin d’année ensemble. En effet, cela nous a appris à travailler en équipe, à favoriser notre autonomie et à bien s’organiser ensemble, en se répartissant les tâches. De plus, nous avons trouvé cela intéressant de s’occuper d’un projet dans son intégralité, de commencer par la recherche en passant par la conception et jusqu’à la réalisation. Cependant nous aurions aimé que la réalisation finale corresponde davantage à l’idée que l’on avait de base  d’un panneau solaire transportable et que celui-ci fonctionne réellement. Malgré tout, ce projet était une belle expérience !

Alors, en espérant que ces explications t’aient plu, merci d’avoir pris le temps de lire cette page de blog !

Nous remercions particulièrement Adel Haddad pour nous avoir accompagnées tout au long de ce projet.

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Le Vélo-Bus

Bonjour à tous et bienvenue sur l’article du Vélo-Bus!

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Nous sommes un groupe de 4 étudiants en 2ème année de cycle préparatoire. Pour notre projet de semestre composé de 80 heures nous avons choisi de continuer le projet du vélo-bus qui avait déjà débuté l’année dernière sous l’encadrement et l’aide de Laurent Saintis. Le groupe précédent avait réalisé une première partie de la conception du véhicule que nous avons repris et modifié. Le projet du vélo bus est un projet de grande ampleur qui nécessite plus de 80h pour être fini: c’est pourquoi nous nous sommes concentrés sur la partie châssis du véhicule.

Qu’est ce qu’un vélo-bus ?

Le vélo-bus est un concept innovant. Il s’agit d’un véhicule de la taille d’un minibus qui avance grâce au pédalage de six personnes (maximum). La direction est assurée par un conducteur à l’avant du vélo-bus.

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(exemple de prototype d’un vélo-bus)

Quel est le but du vélo-bus ?

Son but est de permettre aux étudiants de Polytech Angers de se déplacer sur le campus de belle beille par groupe de 7. Il s’agit d’un réel besoin car la pause du midi est de 1h10, cela ne laisse pas beaucoup de temps pour se rendre au restaurant universitaire et manger : il faut compter dix bonnes minutes à pied. Il est de même lorsqu’il faut se rendre à l’IUT pour les travaux pratiques de certaines matières.

Etapes du projet

Notre Projet plutôt orienté sur une phase de réalisation et de fabrication, s’est déroulé en 3 étapes principales.

1.Conception

Avant de pouvoir débuter la fabrication, il était nécessaire de passer par une phase de conception. Cette phase s’est décomposée en 2 sous parties. La première d’entre elle consistait à récupérer et à nous approprier les éléments proposés par l’ancien groupe. Nous nous sommes rapidement rendu compte que de nombreux éléments n’avaient pas été judicieusement choisi et c’est pourquoi nous avons dû refaire une seconde modélisation du véhicule. Cette modélisation a le mérite d’être réalisable et modulable avec des éléments de récupération. Elle permet également d’être plus envisageable pour une réelle construction.

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(Modèle 3D du châssis sur SolidWorks)

2.Prise de mesure et tests

Bien que nous avions peu d’éléments sur lesquels nous baser pour réaliser des tests et prendre des mesures, cette étape était nécessaire pour nous permettre le dimensionnement du véhicule. Nous avons donc réalisé plusieurs tests sur les éléments à notre disposition pour nous permettre d’avoir une conception 3D fiable et réaliste.

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(Prise de mesure de l’écartement des différents vélo)

3.Réalisation

Cette partie fût la plus gratifiante pour l’ensemble des membres de notre projet. En effet, cette dernière nous a permis de fabriquer et de manipuler les différents éléments préalablement conçus.
Nous avons utilisé d’anciens vélos sur notre véhicule où nous avons décidé de scier l’arrière du cadre pour obtenir une forme plus esthétique et plus compacte.

IMG_20190403_163640 (2)(test de sciage de l’arrière d’un cadre de vélo)

Nous avons également dû extraire toutes les pièces inutiles sur nos vélos. En effet nous avons seulement utilisé les cadres, les pédales et le pédalier; c’est pourquoi la fourche, les roues, le guidon etc… ont du être désassemblés.

(Timelapse désassemblage vélos)

Pour la réalisation du bâti nous avons décidé de le construire avec des profilés en aluminium. En effet il s’agit d’un matériau léger, solide et accessible financièrement. De plus, nous avons réussi à trouver un fournisseur qui permettait d’obtenir ces profilés déjà coupés et dimensionnés. Nous avons donc reçu notre commande et l’avons assemblée.

(Timelapse assemblage châssis)

Conclusion
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Après 4 mois de travail sur le projet du vélo bus, nous sommes fiers du travail accompli. Nous sommes partis du cahier des charges étudié l’année dernière par un autre groupe pour aujourd’hui proposer un prototype de châssis et de nombreux autres éléments du vélo-bus. Grâce à ce projet, nous avons pu mettre en pratique de nombreux éléments théoriques appris durant nos 2 ans d’étude.
Ce type de projet nous a permis de nous rendre compte de la difficulté de ce type de projet mais également de nous confronter au monde du travail auquel l’ingénieur doit faire face.

Projet : Suiveur solaire

Bonjour et bienvenue à tous !

Dans le cadre des projets de deuxième année, nous avons été amené à concevoir un suiveur solaire. Ce projet avait été commencé l’année précédente par d’autres élèves (lien vers leur article). Nous l’avons donc poursuivi.

  • A quoi ça sert?
    Le but de ce projet était de créer un support pour panneau photovoltaïque qui fonctionne comme un tournesol en suivant le soleil. La position du soleil évolue au cours de la journée et selon les saisons, or, pour avoir un rendement maximal il faut que les rayons du soleil soient perpendiculaires au panneau. Le suiveur solaire est donc un bon moyen pour optimiser la production d’électricité.

  • Conception du bâti
    Pour commencer, nous avons construit le bâti du panneau solaire en bois. L’idéal aurait été de pouvoir faire varier l’inclinaison du panneau selon les saisons. Cependant, nous avons fait le choix de le fixer à 30°, ce choix nous a permis de simplifier la création du support. Le bâti est monté sur roulettes afin de lui permettre de se déplacer pour suivre le soleil au cours de la journée.

    Notre suiveur solaire

    Notre suiveur solaire

  • Programmation de la commande du moteur

    Ensuite, nous avons procédé à la conception de la partie électronique du système à partir d’un moteur d’essuie-glace, fourni par notre tuteur.
    Tout d’abord, nous avons programmé une carte arduino avec une carte monster shield, qui permettent de faire tourner le moteur inverseur, dans un sens et dans l’autre.

      Pour la suite, nous avions besoin de capteurs pour orienter le panneau face au soleil. Après avoir récupéré trois cellules photovoltaïques que l’on a placé en pyramide, nous avons imprimé puis étamer une carte permettant de récupérer l’information de ces capteurs. La carte a été imprimée avec la machine de LPKF Laser&electronics à l’ISTIA et elle a été étamée chimiquement à l’IUT.

      Les 3 cartes De gauche à droite : carte imprimée, arduino, monster shield

      Les 3 cartes
      De gauche à droite : carte imprimée, arduino, monster shield


      Après avoir fait cela, il ne restait plus qu’à souder ces différents composants, à la plugger sur les 2 autres cartes, puis finalement réaliser le montage suivant avec les capteurs et le moteur.
      Montage électronique

      Montage électronique

    • Comment fonctionne le suiveur?
      Pour résumer, les capteurs renvoient une tension aux cartes, et selon la valeur reçue, le programme commande la rotation du moteur (dans un sens ou un autre).

      Ce projet nous a beaucoup appris, malheureusement nous n’avons pas eu le temps d’installer le système électronique ainsi que le moteur sur le bâti.
      Nous souhaitons remercier notre tuteur Hassan Bouljroufi qui nous a été d’une grande aide, ainsi que François Jouet et Benoît Landry qui nous ont aidé dans la réalisation du bâti.

      Camille Bertrand et Anne-Céline Riou

    • Projet panneau solaire

      Dans le cadre de notre deuxième année du cycle préparatoire de l’ISTIA, nous devions réaliser un projet encadré. Nous avons choisi le projet panneau solaire. Ce dernier nous a permis de travailler en groupe, de passer du théorique à l’expérimental et d’acquérir de l’autonomie.

      Après nous être documentés, nous avons établi le cahier des charges :

      • Créer un panneau capable de suivre la trajectoire du soleil horizontalement et verticalement. En effet, le soleil est plus bas en hiver qu’en été. De plus, pendant une journée de 24 heures, le soleil décrit un mouvement circulaire de l’est vers l’ouest.

      Trajectoire du soleil

      Trajectoire du soleil

      • Protéger le panneau à l’aide d’une structure.

      • Installer un système électrique permettant d’assurer la rotation du panneau.

      Nous savons que le rendement d’un panneau est maximal lorsque les rayons de soleil sont perpendiculaires à ce dernier. De plus, pour suivre la trajectoire du soleil, nous avons décidé de régler manuellement l’angle d’inclinaison du panneau par rapport au sol. En hiver, l’angle doit être de 30° et en été de 60°. Concernant la rotation, nous avons placé un motoréducteur sur la structure qui permet de suivre la trajectoire du soleil.

      La structure permet d’assurer la stabilité du panneau ainsi que sa rotation. Elle doit être résistante afin de supporter le poids du panneau et de ses composants.Notre tuteur de projet nous a fourni une structure en aluminium. Deux membres du groupe sont allés découper la structure à l’IUT d’Angers. De plus, nous souhaitons que la batterie et le régulateur de charge soient intégrés à la structure. C’est pourquoi, nous avons fixé une planche à celle-ci. L’énergie produite est stockée dans une batterie reliée directement à un régulateur de charges. Nous avons branché ce dernier au panneau à l’aide de câbles solaires et de connecteurs MC3.

      Structure avec la batterie et le régulateur de charges

      Structure avec la batterie et le régulateur de charges

      Nous désirons également que le panneau soit protégé. C’est pourquoi, après découpe, nous avons entouré le panneau avec des barres en aluminium.

      Réalisation de la découpe

      Réalisation de la découpe

      Les barres découpées

      Les barres découpées

       

      Nous avons aussi placé des joints entre le panneau et les barres en aluminium afin de le protéger au maximum.De plus, pour assurer la solidité du montage, nous avons décidé de placer des barres en diagonales qui soutiennent les profilés.

      Panneau solaire avec le montage de protection

      Panneau solaire avec le montage de protection

      Barres avec les joints

      Barres avec les joints

       

      Concernant la rotation du motoréducteur, nous avons utilisé une carte Arduino avec des capteurs thermiques : le principe est de récupérer les deux valeurs des capteurs, de les comparer et faire tourner le panneau pour que les valeurs des capteurs soient égales. Voici l’algorithme simplifié :

      Algorithme simplifié

      Algorithme simplifié

      Nous tenons à remercier notre tuteur Mr Bouljroufi ainsi que le mécanicien de l’IUT pour leurs aides.

      BOGDAN Valentin, COUERON Romain, ESCURAT Anaelle, PHILISTIN Serena