Voiture solaire | Science Club

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Voiture solaire
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Nous allons construire une voiture solaire
1. Introduction
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Construire une voiture solaire. C’est facile !
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1.1 La source d’énergie
Le soleil est une source d’énergie quasiment inépuisable. Chaque année environ 1000 kWh d’énergie solaire (Sol,
latine: le soleil) sous la forme d’énergie thermique et de la lumière frappent chaque mètre carré du Luxembourg.
Cela correspond à une puissance d’irradiation de 1000 W / m 2.
1.2 Les cellules photovoltaïques
Les cellules photovoltaïques permettent la conversion directe de l’énergie lumineuse en énergie électrique. Dans
le langage courant on appelle cette énergie: énergie solaire.
Chaque année, l’ensemble de surface terrestre est frappé par l’équivalent de 1.540.000.000.000.000.000 kWh
sous forme rayonnement solaire. Ce qui correspond à 15.000 fois la consommation mondiale en électricité. Le
soleil nous apporte donc 15 000 fois plus d’énergie que nous n’en consommons actuellement sous forme de
combustibles fossiles et d’énergie nucléaire.
2. La voiture solaire
Une voiture solaire, à l’aide de plaques photovoltaïques, convertit l’énergie solaire en courant électrique. Ce
courant, quant à lui, alimente le moteur électrique qui fait tourner les roues. Lors de la conception de ta voiture tu
dois absolument te concentrer sur:
Le poids: Une voiture solaire doit être le plus légère possible. Il est préférable d’utiliser des matériaux
légers comme du polystyrène, du balsa, du carton …. Il faut essayer de trouver le meilleur compromis
possible entre la stabilité et un poids réduit de la voiture.
Il faut un moteur électrique puissant avec une bonne efficacité énergétique électrique. Utilisez de
préférence un moteur brushless. Ils ont une meilleure efficacité que les moteurs ordinaires. De plus, ils sont
plus légers.
Les cellules photovoltaïques sont chères. Afin de faire des économies, il faut les disposer de manière à
ce qu’elles captent un maximum de rayons solaires. De cette façon, tu auras besoin de moins de cellules
pour alimenter le moteur.
2.1 Matériel
Construire une voiture solaire n’est pas difficile. Il te suffira d’avoir le matériel suivant:
cellules photovoltaïques (disponible dans les magasins d’électronique), qui fournissent l’énergie nécessaire
1 électromoteur à transmission (1.5 – 3 V) (disponible dans les magasins spécialisés dans les
modèle réduit)
bois, balsa, styropor, carton (disponible dans les magasins de loisirs créatifs) pour faire la
carrosserie
4 ronds de bois (disponibles dans les magasins de loisirs créatifs) pour les roues;
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une tige de 3mm de diamètre (disponible dans les magasins spécialisés dans les modèle réduit) pour l’axe;
vices, colle à bois, fil de fer, interrupteur;
2.2 Supercondensateur
Le grand désavantage d’une voiture solaire c’est qu’elle ne fonctionne que quand le soleil brille. Afin de remédier à
ce problème, il faut monter un condensateur en parallèle aux cellules photovoltaïques. Ce dernier accumule de
l’énergie et la libère en cas de besoin. Pour les engins fonctionnant à l’énergie solaire, on utilise des
supercondensateurs. Ces derniers ont de nombreux avantages: Ils peuvent être rechargés et déchargés un grand
nombre de fois. Ils peuvent emmagasiner plus d’énergie que les condensateurs traditionnaux. Ils disposent d’un
dispositif qui l’empêche de se décharger entièrement et ne nécessitent pas d’entretien. Avec un condensateur, la
voiture continue à avancer même lorsque le soleil est brièvement masqué par un nuage. Attention!: Quand on
relie un condensateur à un circuit électrique, il faut relier le pôle négatif du condensateur au pôle négatif
au pôle négatif de la cellule photoélectrique.
2.3 Le circuit reliant le moteur aux cellules photoélectriques
2.3.1 Quatre cellules photoélectriques de 0.5 V et 800 mA chacune
Pour une voiture solaire, nous montons en série 4 cellules photoélectriques (de 0.5 V chacune, 4 x 0.5 V= 2 V).
Cette-fois le pôle négatif de chaque cellule photoélectrique doit être relié au pôle positif de la cellule suivante. Les
cellules montées en série sont reliés au moteur. Nous avons inclus dans le circuit un interrupteur afin de pouvoir
éteindre le moteur.
Ci-dessus est représenté le circuit avec le supercondensateur:
2.3.2 Trois cellules photoélectrique de 2 V et 200 mA chacune
Une deuxième possibilité est de monter 3 cellules photoélectriques (de 2 volt chacune) en parallèle (3 x 200 mA=
600 mA). Cette-fois le pôle négatif de chaque cellule photoélectrique doit être relié au pôle positif de la cellule
suivante. Les cellules montées en parallèle sont reliés au moteur. Nous avons inclus dans le circuit un interrupteur
afin de pouvoir éteindre le moteur.
Ci-dessus est représenté le circuit avec le supercondensateur:
2.4 Transmission
A l’aide d’une transmission, la voiture solaire pourra rouler plus vite. Avec une transmission d’une maquette
disponible dans le commerce, il est possible de créer de nombreux rapports de transmission en jouant sur la taille
des roues dentelées afin de sélectionner la configuration optimale.
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Dans le cas, où c’est la petite roue qui transmet le Dans le cas, où c’est la grande roue qui transmet
mouvement à la grande roue, il y a une perte de le mouvement à la petite, il y a une perte de
vitesse mais un gain en puissance.
puissance mais un gain en vitesse.
2.5 Carrosserie
Lors de la fabrication de la carrosserie, tu peux laisser libre court à ton imagination. Toutefois, il existe une seule
contrainte : La voiture doit être aussi légère que possible. Ta voiture solaire, une fois terminé pourrait
ressembler à cela !!!!!!!!!!
3. Contact
Patrick Delhalt (Coordinateur Science Club, Musée national d’histoire naturelle du Luxembourg)
4. Liens internet
Manifestation avec des voitures solaire
World Solar Challenge (Australien) – www.wsc.org.au
Véhicule solaire éclipse (Canada) – www.ele.etsmtl.ca/eclipse/
Solarcar der fachhochschule Bochum (Deutschland) – www.fh-bochum.de/solarcar/
Modèle de voiture solaire
Sur ces sites, tu trouveras les plans les photos, etc de voitures solaires.
Wilhelmsgymnasium (Deutschland) – www.wgkassel.de/online-museum/comenius/05_solarauto1.html
SolaR/C Cup (Frankreich) – http://fixion.net.free.fr/
Solarmodell-Autorennenn in Stuttgart (Deutschland) – www.rtg.wn.bw.schule.de/ags/energie/solarmob.htm
Das Lichtauto (Deutschland) – www.wgkassel.de/online-museum/comenius/06_solarauto2.html
Honda Dream, Gewinner des World Solar Challenge als Modell nachbauen – www.schneeflocke.net/solar
/bauanleitung.html#solar
Magasins spécialisés
Sur ces sites, tu pourras commander des cellules photoélectriques, des moteurs solaires, des
supercondensateurs, etc.
Topsolar (Luxembourg) – www.topsolar.lu
Lemo-Solar (Deutschland) – www.lemo-solar.de/
Conrad (Deutschland) – www.conrad.de
Schaller Electronics (www.schaller.lu)
5. Pour en savoir plus…
Faszination Solartechnik” de Werner Lehnert, ISBN 3-00-012305-9. Dans ce livre, que tu peux commander
via www.lemo-solar.de, tu trouveras entre autre différents plans de construction comme p.ex. celui d’une
voiture solaire.
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