Sujet Sciences de l'Ingénieur — Terminale — Polynésie — Bac 2020

20SISCPO1 SOLAR IMPULSE Constitution du sujet 1 3 2 Documents 16 3 Document 18 Le sujet comporte 25 questions. Le document réponse DR1 page 18 est à rendre avec la copie. Page 2 sur 18 20SISCPO1 Présentation du projet Solar Impulse L’objectif du projet Solar Impulse était de montrer qu’il était possible de voler de manière perpétuelle sans une goutte de carburant et sans émission directe de polluants. Bertrand Picard imagine le projet en 2003 après un premier tour du monde en ballon sans escale. Rejoint par André Borschberg, ils font appel pour l’étude à la société d’ingénierie Altran et à l’école polytechnique fédérale de Lausanne. En juillet 2010, le premier prototype SI1 effectue un premier vol de 26 heures démontrant qu’il est possible de voler jour et nuit sans carburant. Pour faire définitivement la preuve de la viabilité du concept technologique, un nouvel avion SI2 effectue un tour du monde en 11 étapes au départ d’Abou Dabi et réalise ainsi un vol sans escale de 118 heures de Nagoya (Japon) à Hawaï en juillet 2015 (figure 1). Figure 1 : trajet de SI2 autour du monde Stratégie adoptée pour le vol Le principe retenu pour le vol est d’utiliser et de stocker l’énergie solaire de façon optimale. La figure 2 page 4 présente la stratégie retenue pour atteindre l’objectif du vol « perpétuel ». Durant le jour, les panneaux photovoltaïques produisent l’énergie nécessaire à alimenter les moteurs et à recharger les batteries. Le surplus d’énergie est stocké sous forme d’énergie potentielle (montée en altitude de l’avion). L’énergie potentielle est restituée par descente de l’avion dès le début de la nuit, puis ce sont les batteries qui prennent le relais jusqu’au lever du jour suivant. Page 3 sur 18 20SISCPO1 Altitude (pieds) Charge (%) Charge batteries Niveau de vol Zone de jour temps (heure : min) Figure 2 : évolution du niveau de vol et de la charge des batteries sur 24 heures Problématique générale de cette étude La réussite du projet Solar Impulse dépend d’une gestion optimale de l’énergie solaire. Le questionnement qui suit a pour but de mettre en évidence les stratégies qui ont permis d’optimiser la gestion de l’énergie tout en gardant un niveau de sécurité et de confort acceptable pour les pilotes. Les calculs et les interprétations des mesures serviront à renseigner un modèle multiphysique qui permettra de valider ou non un plan de vol autre