Approche système, bilan énergétique et application à un ... · PDF...

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Les modules autonomes
Approche systme, bilan nergtique et application
un petit systme photovoltaque
Julien Werly, ingnieur plateau technique

CONFIDENTIEL Les modules autonomes / Julien Werly 2
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2010 CRESITT Industrie
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Nos axes de dveloppement :
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Les modules autonomesUn module autonome, en nergie et en action, est un systme capable de raliser des taches sans aucune assistance extrieure.
Il doit pour cela rpondre 2 critres :L'automatisation des taches effectuerL'autosuffisance nergtique

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Les modules autonomesPour concevoir un systme lectronique complet, il faut :
Le cahier des charges : Quel est notre besoin ?
Systme :Comment va-t-on le raliser ?
Dans le cas du systme autonome :Comment et combien je consomme ?
Le bilan nergtique

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Sommaire1) Approche systme
2) Bilan nergtique
3) Exemple d'un systme autonome

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1) Approche systme
2) Bilan nergtique

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Approche systme

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Approche systme
Stockage d'nergie
Source d'nergie
Conversion de l'nergie
Systme intelligentconsommant de l'nergie

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1) Approche systme
2) Bilan nergtique

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Approche systme
Stockage d'nergie
Source d'nergie
Conversion de l'nergie
Systme intelligentconsommant de l'nergie
Le bilan nergtique consiste dterminer la quantit ainsi que la faon de
consommer de l'nergie

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Bilan nergtique
I Les modes de fonctionnement du systmeII Frquence et dure d'utilisationIII Calcul de la consommation nergtiqueIV Qu'est-ce qu'un systme autonome performant ?

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Bilan nergtiqueBUT : valuer la consommation d'un systme dans
son fonctionnement global
DONNEES NECESSAIRES :- Les modes de fonctionnement des lments- Consommation des lments dans chaque mode- Dure de fonctionnement
OBJECTIF : Dterminer la puissance et la nature des sources d'nergie ncessaires l'alimentation et l'autonomie du systme

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Bilan nergtiqueLes modes de fonctionnement du systmeUn mode de fonctionnement est une phase o la consommation du systme est constante
0 Ampre !!!
D'une dizaine de nA au A
Diffre en fonction de la tache accomplie
Arrt
Veille
Actif

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Bilan nergtiqueLes modes de fonctionnement du systme
Mode arrtLe systme est totalement non aliment. Seule une action manuelle / externe peut le faire entrer en fonctionnement :
- Bouton - Relais- Tag RFID
Mode veilleLe systme attend un vnement pour se rveiller :
- Bouton / Relais / Tag RFID- Temps de veille coul- Changement d'tat d'une entre du controleur- ...

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Bilan nergtiqueLes modes de fonctionnement du systme
Mode actifCe mode ralise des actions dfinies lors de la rdaction du cahier des charges. Il peut raliser par exemple :
l'acquisition des valeurs des capteurstraiter des informationstransmettre des donnes
Il y a donc plusieurs modes actifs.

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Bilan nergtiqueFrquence et dure d'utilisation
Motifs de consommation
Squences de fonctionnement
Modes du systme

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Modes du systme
tat du systme lors de la ralisation d'une tache

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Modes du systme
Courbes reprsentant la consommation du systme lors de ses diffrentes phases de fonctionnement

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Modes du systme
Srie d'actions se renouvelant une certaine frquence et dans un ordre dtermin.

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Bilan nergtiqueFrquence et dure d'utilisationExemple de systme autonome :
Capteur de temprature et de luminosit indoor avec transmission radio
Cahier des charges simplifi:
Mesures ralises une fois par seconde.Traitement des donnes (moyenne des 10 valeurs) et transmission par liaison radio toutes les 10s.
Panneau solaire amorphe
Capteur deluminosit
Antenne radioCapteur de temprature

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Les modes de fonctionnement sont :
Mode veille Mode actif 1 : Acquisition des donnes Mode actif 2 : Traitement de l'information Mode actif 3 : Transmission radio

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Motif 1 : Acquisition des donnes Motif 2 : Acquisition et transmission radio
Squence de fonctionnement qui dure 10 secondes
Acquisition des donnes
Traitement de l'information
Veille Transmission des donnes
Traitement de l'information

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Bilan nergtiqueFrquence et dure d'utilisationPour acqurir la consommation des lments composant les systme, il existe 2 mthodes :
La lecture des datasheets des composantsLa mesure, mais sans perturber le systme o le moins possible.

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Bilan nergtiqueFrquence et dure d'utilisationNous venons de dfinir 3 notions :
Squence de fonctionnementMotif de consommationMode du systme
Il faut que l'unit de mesure de la dure soit la journe

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Bilan nergtiqueCalcul de la consommation nergtiquePour calculer cette consommation il faut au pralable connatre la consommation de chaque lment dans chacun des motifs de consommation du systme
Exemple pour le mode : Transmission radioPmode = 121mW , Tmode = 0,007hnergie consomme par jour = 0,85mWh/jour
Energie= TmodePmode Wh HeureWatt heure Watt

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Bilan nergtiquelment influenant le systme : l'environnement
Trois paramtres interviennent principalement :La tempratureL'humiditLe vieillissement
Modifient les facteurs suivant :Rendement des panneaux solairesRendement des alimentationsCapacit et performance des rserves d'nergieConsommation des lments composant le systmeCot et fiabilit...

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Bilan nergtiqueQu'est-ce qu'un systme autonome performant ?
Une formule1 n'est pas une voiture performante dans le dsert !
Vitesse / PrcisionVitesse / Prcision
CotCot
ConsommationConsommation
Performance=
Compromis
Performance=
Compromis
RobustesseRobustesse

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1) Approche systme
2) Bila

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