Panneau solaire

Objectifs

Les élèves vont développer un système de panneau solaire qui ajuste l’angle du panneau solaire par rapport au soleil pour obtenir un rendement optimal. En utilisant un approche basée sur l’enquête, les élèves vont enquêter et trouver l’angle optimale entre la source de lumière et le panneau solaire.

Planning

Pour commencer avec ce projet, le professeur doit avoir les outils suivants prêts avant le cours:

  • Un module d’articulation Fable
  • Des panneaux solaires
  • Voltmetre
  • Ampèremètre
  • Une ampoule ou une resistance  
  • Optionnel: des briques de LEGO pour construire un support pour le panneau solaire
  • Une ampoule puissante halogène (500 w) au cas où il n’y a pas de lumière du soleil
  • Feuille de mission

Activités d’apprentissage

Avant le projet, la classe devrait travailler avec des sources d’énergie alternatives pour que les élèves sont au courant des technologies variées qui existent. C’est aussi important que les élèves savent comment utiliser un ampèremètre et un voltmètre, et qu’ils peuvent construire des circuits électroniques simples. La classe est divisé en groupes de 2-4 élèves. Avant que les groupes commencent à programmer et à développer leur système, ils doivent faire des recherches sur les conditions pour un rendement optimale du panneau solaire. L’efficacité d’un panneau solaire est le meilleur quand les rayons du soleil frappe sur le panneau d’une angle perpendiculaire. Les élèves doivent relier ce fait à l’emplacement du soleil dans le ciel et l’orientation du panneau solaire. Le système doit aussi être capable de distinguer entre l’été et l’hiver, vu que la hauteur du soleil varie au cours de l’année. Pour examiner le rendement de leur système, les élèves mesurent le courant et le voltage/tension de leur montage. C’est important que l’ampoule ou la résistance approprié est inclus dans le circuit pour que les élève puissent mesurer le courant dans leur système de panneau solaire. La taille de l’ampoule dépend du puissance produit par les panneaux solaires et le nombre de panneaux solaires utilisé dans l’expérience. Ceci doit donc être étudié avant que le matériel ne soit utilisé.

Fable est ensuite programmé pour être sur que le panneau solaire reçoit un maximum de lumière du soleil. Les élèves ici doivent être capable de décrire le chemin optimale à suivre pour le panneau solaire. Ici, c’est aussi possible de différencier la tâche. Le système peut être simplifié en ne prenant en compte que l’heure de la journée à laquelle le soleil est à son point le plus élevé (zénith). Ensuite le groupe construit un système de contrôle électronique qui prend en compte la position du soleil dans le ciel en hiver et en été. L’illustration du projet montre l’emplacement du soleil (a zénith) au dessus de Copenhague en été et en hiver.

Pour augmenter la difficulté du projet, la fonctionnalité du système peut être développer pour que le système est capable d’ajuster l’angle du panneau solaire, matin, midi et soir en été et l’hiver respectivement.

Les étudiants peuvent également choisir un autre endroit du monde pour développer le système. L’almanach en ligne trouvé à http://www.torbenhermansen.dk/almanak/solhojde/solhojde.php peut être utilisé pour trouver la hauteur du soleil au courant de l’année. Notez que les élèves devraient faire en sorte de rester dans l’hémisphère du nord, parce que sinon toute les directions vont devoir êtres inversées.

Finalement, les élèves préparent une présentation de leur système. Donc c’est important que les groupes documentent leur travaille le long du projet.

Matière: Physique/chimie

Niveau Scolaire: 5eme-4eme

Durée: 6 cours (6 x 45 minutes)

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