Données techniques VES CERN Solar Club

avril 2011
Données techniques des véhicules électriques, électrosolaires
et autres réalisations du et en collaboration avec le CERN Solar Club
CERN
SOLAR
Club
Historique du Club
Le SOLAR Club du CERN fait partie de l’Association du Personnel du CERN (Organisation
Européenne pour la Recherche Nucléaire, souvent appelé aussi « Laboratoire européen pour la
physique des particules ») et qui est situé à Genève. Le SOLAR Club du CERN s'est tout d'abord
appelé Club Electrosolaire quand, en 1986, s'est constituée « officiellement » une équipe de
passionnés d'énergie solaire : Jacques Dupin - premier secrétaire et Otmar Bohner, auxquels se sont
joints Jean-David Pahud - 1er président - et Jean Donnier, puis deux professeurs de l'école de
mécanique de Genève Roland Bourgeois et Christian Lacroix. Tout avait commencé avec l’appel de
Radio Cité à Genève pour participer en juin 1985 au 1er Tour de Sol avec le 1er véhicule électrosolaire
« caisse-à-savons » et qui fut par la suite remplacé avec la construction du PHOTON. Sous réserve de
l’accord de son Comité, le CERN SOLAR Club est ouvert à des membres externes à l’Organisation.
PHOTON
Construction: 1986 CERN SOLAR Club et Ecole Technique et de Métiers (ETM) de Genève
Caractéristiques principales :
Aile « neutre » (sans portance) photovoltaïque 27 modules x 18 cellules Si monocristallin
ɳ 10-12% ≈ 540 Wc & 200 Vdc, surface 5,7 m2 (1,6 m x 3,6 m )
Batterie Lithium-Polymère (Li-Po) 40 Ah x 200 V = 8 kWh (70 kg)
Variateur INFRANOR SMT-CD1/a-400/70
Moteur MAVILOR MA55 Synchrone 4,4 kW
Poids total (sans pilote): 220 kg
Dimensions hors tout: longueur 4 m largeur1,65 hauteur 1,35 m
Vitesse nominale: 85 km/h
Consommation @ 72 km/h: ± 4 kWh/100 km
Consommation @ 40 km/h: ± 3 kWh/100 km
Autonomie @ 72 km/h, batterie seule: ± 200 km
Autonomie @ 72 km/h, batterie +PV: ± 240 km
Autonomie @ 40 km/h, batterie + photovoltaïque: > 300 km (Bruxelles => Paris…) .
PHOTON-IV
(25 ans d’âge !)
fut le plus rapide
sur le circuit !
Equipe du Solar Club du CERN avec le PHOTON-IV au
Cyprus Institute Solar Car Challenge 2010 -Daytona race track Nicosia/Cyprus(de gauche à droite : Jean Donnier, William van Sprolant, Paul Gelissen)
Le PHOTON a également participé à de nombreuses courses de véhicules solaires, en Suisse (Tour de
Sol 1985 à 92), en Autriche, France, etc. Il fut 1er à Paris en 1989 (EUROSOL) ! Le PHOTON est
immatriculé au Service des autos de Genève (GE 33066).
http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2010/25/News%20Articles/1271704?ln=fr
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DYANE ELECTRA :
Concepteur/constructeur: Jean Donnier (date de construction 1997/1998)
La Dyane Electra est conçue sur la base d’une Citroën Dyane-6 de 1973, offrant 4 places et
consommant jadis 5 à 6 litres d’essence /100 km. Le moteur à essence et tous ses accessoires (filtre à
air & huile, démarreur, alternateur, pots d’échappement, réservoir de carburant, etc.) ont été remplacés
par un moteur/générateur électrique triphasé asynchrone de 12 kW-200 Hz. Chose importante,
l’embrayage, la boîte-à-vitesses, le différentiel et la transmission sur les roues-avant sont gardés
d’origine !
La liaison électrique entre le moteur/générateur et la batterie de traction Lithium-Polymère (Li-Po) est
assurée par un module de régulation et de contrôle bidirectionnel de puissance (45 kW) permettant
aussi bien la marche du véhicule que la récupération d’énergie de freinage.
La Dyane Electra a maintenant 13 ans et a parcouru 70'000 km avec une consommation moyenne de
10 kWh électrique les 100 km, soit l’équivalent de 1 litre d’essence ! Par rapport à la version
« thermique » d’origine (6 Lit./100 km), la Dyane Electra a ainsi déjà économisé, 4'200 litres
d’essence et évité l’émission de 10 tonnes de CO2 (2,5 kgCO2/litre d’essence)!
Elle atteint une vitesse de 125 km/h et a une autonomie de 100 km avec sa nouvelle batterie LithiumPolymère (Li-Po) d’une capacité énergétique de 10 kWh et d’un poids de 81 kg. Le véhicule est
équipé d’un chargeur de batterie à brancher au réseau électrique (contrat électricité renouvelable SIG
Vitale Vert). La Dyane Electra est homologuée et immatriculée depuis 1998 au Service des Autos de
Genève (GE 331 641).
Col de la Bonette (2802 m) dans le Parc national du Mercantour, le plus haut col routier d’Europe !
La Dyane Electra a participé à divers manifestations et rallyes en faveur du Développement Durable
tel que le salon е’mobile à PALEXPO Genève en mai 2007, le Solar Event 2009 au Bourget du Lac
(Haute-Savoie), les 4eme et 5eme Traversées des Alpes en véhicules électriques (septembre 2009 et 2010) où à
la dernière elle fût Médaillée d’OR !
Remise du 1er prix sur la place Masséna à Nice par Mme Paquis adjointe au Maire de Nice en charge
du Développement Durable de la ville et de la Mobilité Electrique.
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« … Jean Donnier et William van Sprolant sur Dyane Electra transformée Li-Po. Ils sont suisses
(Club Solar du CERN). 72 points obtenus à l'épreuve de l'élastique… (1er)».
Source : http://www.auto-magique.com/5eme-traversee-des-Alpes-Les-Diplomes.htm
Actuellement Jean Donnier construit pour sa Dyane Electra –Solaire une Aile Photovoltaïque Amovible
(APE) de 7 m2 et 425 cellules monocristallines à 22% (puissance crête 1,4 kWc). Ces cellules PV ainsi
que la batterie Li-Po sont identiques à ceux de l’avion solaire Solar Impuls !
E-push :
Concepteur : Robert Becker (construction 2007/2008)
Moteur roues « poussette » amovible : sans balais ni capteur, 250 W, BAFANG (Chine)
Réducteur planétaire intégré dans le moteur-roue.
Batterie : PANASONIC, capacité 9 Ah x 36 V = 324 Wh
Vitesse : 25 km/h (limite réglementaire)
Autonomie : 35-60 km
Pas de récupération au freinage (inutile à 25 km/h) mais roue libre.
L’E-Push fut gratifié du Prix du Développement Durable 2008 du Canton de Genève !
Actuellement Robert Becker prépare la fabrication d’une présérie de cinquante d’E-Push.
Fontaine Solaire
Concepteur : William van Sprolant (2001)
La Fontaine Solaire a été conçu en 2001. Elle a pour but de promouvoir de façon ludique les énergies
renouvelables, en l’occurrence ici celle issue directement du Soleil par la voie photovoltaïque. Elle n’a
aucune vocation commerciale et est librement reproductible.
La Fontaine Solaire est constituée d’un trépied en aluminium supportant, par une double articulation
et une barre de manœuvre, un panneau photovoltaïque de 40 Watts qui alimente une petite pompe
électrique qui puise dans un bac de l’eau glycolée (antigel). Le jet d’eau propulse alors une balle en
plastique dans un tube en plexiglas à une hauteur proportionnelle à la puissance électrique produite par
le panneau solaire. Un arceau de sécurité évite de se prendre dans la tête le panneau articulé
d’orientation (Azimut horizontal journalier sur 180° et Inclinaison verticale saisonnière sur 90°).
Le panneau photovoltaïque provient de l’animation de la Chambre à bulles Grégory, tandis que le tube
central en plexiglas et la petite pompe sont (étaient) nouveaux. Pour la promotion du recyclage, la
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Fontaine Solaire est fabriquée essentiellement de matériel de récupération du CERN sortant de la
zone de stockage et de tri de pièces d’anciennes expériences, constitués de cuivre, d’aluminium,
d’acier inoxydable et d’autres composants électriques.
Depuis 10 ans maintenant, la Fontaine Solaire est installée devant la terrasse du restaurant principal
du CERN, sous les fenêtres et le regard bienveillant du Directeur Général du Laboratoire, où elle
reproduit, été comme hiver et en miniature, le Jet d’Eau de Genève au CERN.
La Fontaine Solaire fait également des déplacements dans des préaux d’écoles, des manifestations
publiques pour la science et pour l’environnement comme, la Nuit de la Science 2003 à la Perle du Lac
à Genève, les Journées du développement durable à Genève en juin 2004, ou encore le Solar Event
2009 au Bourget-du-Lac en Haute-Savoie. Avec tout le monde qui passe au CERN, on reçoit
régulièrement des demandes pour reproduire la Fontaine Solaire, ce que l’on encourage évidemment
(Portugal, France, etc.). Pour cela, un dossier technique complet est librement disponible sur notre site
web : www.cern.ch/solar-club .
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Animation de la Chambre à bulles B. Grégory
Bernard Grégory (1919-1977), ingénieur physicien français, fut directeur général du CERN de 1966 à
1971. Il a construit cette petite « chambre à bulles » de 80 cm à Saclay (Laboratoire de physique des
particules en région parisienne). Inventé par Donald A. Glaser en 1952, c’est un détecteur de particules
élémentaires qui forment sur leurs trajectoires des bulles de gaz dans de l’hydrogène en limite de
l’ébullition et qui sont alors photographiées pour être analysées par la suite. Ce type de détecteur de
particules est depuis remplacé par des détecteurs à fils et autres dispositifs électroniques nettement
plus aisés et rapides pour la détection et le traitement de l’information.
Cette chambre à bulles est aujourd’hui exposée près du bâtiment principal du CERN et sur un lieu de
passage très fréquenté. Dans les années 90, le Solar Club a réalisé une animation électrosolaire dans
cette chambre. A l’aide d’un flash lumineux, placé derrière un authentique cliché photographique de
l’époque, sont visualisées les trajectoires des particules traversant la dite chambre à bulles. Le
panneau photovoltaïque, qui alimente la chambre, est placé sur un pied (matériel de récupération) à
une soixantaine de mètres, mieux exposé au soleil. En effet, à l’origine de l’installation, le panneau
photovoltaïque était placé sur la face arrière de la chambre à bulles et fut progressivement masqué par
la poussée de la haie. C’est du reste ce panneau qui a servi par la suite pour la Fontaine Solaire !
Nouveau panneau photovoltaïque d’alimentation
Chambre à bulles B. Grégory
Finalement, un contrôleur de charge, une batterie 12 V tampon et une minuterie permettent à la fois le
fonctionnement temporaire sans soleil de l’éclateur (flash) et un arrêt programmé en fin de journée.
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Récupérateur d’Hydrocarbures à Rouleaux Oléophiles « DOROTHEE »
Concepteur : William van Sprolant (construction 2001)
Genèse du projet
A l'époque du naufrage de l'Amoco Cadiz sur les côtes bretonnes (1978), j’avais imaginé un
dispositif rotatif d’écumage des hydrocarbures mais qui était restée qu’au stade de dessin. Bouleversé
par celui du Jessica aux Galápagos en 2001, j’avais proposé au Solar Club de construire cette
machine pour la mettre en oeuvre aux Galápagos ; ce que l’on a fait en moins d’un mois après les
heures de travail officiel et les WE…
Interview par le vice-président du Solar Club du CERN, Yves Renaud, en 2001 (avant les essais
au CEDRE): http://solar-club.web.cern.ch/solar-club/portraits/portraitWvS.html
Concept de la machine
Elle est formée de deux cylindres insubmersibles et contrarotatifs. Leur rotation, par deux moteurs à
air comprimé (anti-explosion), entraîne par adhésion le film d'hydrocarbures dérivant sur la surface de
l'eau. Le film d'huile adhérant est alors intercepté par un racleur qui le dévie dans le bac de
récupération au centre de la machine qui flotte sur l'eau. Une conduite souple relie le bac à la pompe
de vidange d’un débit nominal de 10’000 litres/h. Un capot de couleur jaune évite encore que les
vagues viennent tomber dans le bac central. Hormis les deux moteurs à air comprimé en fonte d’acier,
la machine est entièrement en aluminium. Elle a un poids de 200 kg, fait 2,6 m de longueur, 1 m de
largeur et seulement 40 cm de hauteur. Ici aussi, les rouleaux proviennent de cylindres de
l’ancienne expérience neutrino « CHARM-1 » au CERN.
Essai concluant dans le centre spécialisé du CEDRE
Le 22 et 23 octobre 2001, au Centre d’Expérimentations de Documentation et de Recherche sur les
pollutions accidentelles des Eaux (CEDRE) situé à Brest dans le Finistère, notre « DOROTHEE » a
été testée avec succès dans de l’eau de mer avec du pétrole de même consistance que celui du Jessica.
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La capacité de récupération de pétrole atteignait l’honorable débit de 10'000 litres par heure avec
moins de 5% d’eau résiduelle, mesuré par les techniciens du CEDRE sur leur banc (bain) d’essais.
Les performances de DOROTHEE rivalisaient voir dépassaient ceux de certaines machines
commerciales.
Encore aujourd’hui, 10 ans après, sur la page de présentation générale du site web du CEDRE se
trouve une photo (ci-dessous) du hall d’essais avec la machine DOROTHEE, juste reconnaissable dans
le bassin par une partie de son capot jaune caractéristique émergeant du pétrole noir (www.cedre.fr ) !
Aujourd’hui la machine DOROTHEE est mise à disposition et prête à partir sur sa nouvelle
remorque dans la Caserne des Sapeurs Pompiers du CERN.
DOROTHEE sur sa nouvelle remorque
et essai de mise à l’eau dans le port Choisseul au bord du lac Léman (mars 2010)
Caractéristiques principales pour la mise en œuvre :
Type of machine: twin drum oil skimmer (with trailer) Nickname: DOROTHEE
Capacity: 63 barrels/h oil or 1’500 barrels /day (10 m3/h), < 5% water !
Domain of operation: offshore (little waves), harbours, estuaries, wetlands, coasts, lakes, rivers.
Shallow draught: ½ ft (16 cm) !
(skimmer alone): 8,5 ft (2,6 m) length 3,3 ft (1 m) wide 1,3 ft (0,4 m) high weight 440 lb. (200 kg)
(with trailer ): 10,2 ft (3,1 m) length 4,9 ft (1,5 m) wide 3 ft (0,9 m) high weight 772 lb. (350 kg).
Handling: beside the launching of the skimmer from the trailer by only 1 person (see fig. 1),
with his lifting-bar can also lifted by forklift, crane or helicopter (see fig. 4).
Local needs: compressed air for the two pneumatic motors to drive the drums (6 bars), auto-feeding
pump (screw, piston or membrane type) 63 barrels/h (10 m3/h), storage cisterns.
Location (garage): CERN (fire-brigade station), Geneva, Switzerland
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