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Accueil > Epreuve écrite Spécialité Sciences de l’Ingénieur 2025 – Centres étrangers - Jour 1 – « Hydrolienne de canalisations d'eau »

publié le 11 Juil 2025 par Olivier TOURVIEILLE [1]

SI 2025 - Hydrolienne de canalisations d'eau [2]
SI 2025 - Hydrolienne de canalisations d'eau [3]
SI 2025 - Hydrolienne de canalisations d'eau [4]

Groupe principal

Description

Mise en situation

Dans la quête de sources alternatives d’énergie pour remplacer les énergies fossiles, l’exploitation d’énergie à partir de l’eau en mouvement conduit à des avancées technologiques majeures.

Le plan d’action climatique de la ville de Portland exige que les bâtiments de la ville tirent leur énergie de sources renouvelables : l’énergie hydroélectrique produite représente 50% des sources d’énergie depuis 2007. Les énergies solaires, éoliennes, biomasse/biogaz et géothermiques sont également utilisées.

Pour respecter ces nouvelles contraintes écologiques, la ville de Portland a mis en place un système permettant de récupérer l’énergie de l’eau en mouvement dans le réseau de distribution de l’eau.

Cette solution technique innovante utilise la puissance développée par le mouvement de l’eau dans les tuyaux de canalisation du réseau d’eau potable pour actionner une hélice en rotation autour d’un axe vertical. Celle-ci est reliée à une génératrice qui convertit l’énergie mécanique de rotation en énergie électrique afin d’alimenter le réseau général. Cette solution permet une production d’énergie continue et propre afin d’alimenter les foyers avoisinants en électricité.

Le système est constitué de 4 turbines placées successivement et reliées à des génératrices en souterrain afin d’éviter toute nuisance visuelle et sonore et d’optimiser l’encombrement en ville.

 


 

Sous-partie 1

Validation de l’exigence sur la production d’électricité

L’objectif de cette sous-partie est de calculer la puissance récupérée au niveau de la génératrice afin d’en déduire le nombre de foyers qui peuvent être alimentés par l’hydrolienne.

 

Sous-partie 2

Étude de l’optimisation de la production d’énergie électrique

L’objectif de cette sous-partie est d’étudier la régulation de la vitesse de la génératrice afin d’optimiser la production d’énergie électrique.

 

Sous-partie 3

Validation des exigences en termes d’instrumentation du tunnel hydraulique

L’objectif de cette sous-partie est de vérifier que la mise en place de l’instrumentation du tunnel hydraulique assure le pilotage en temps réel du système d’hydrolienne pour sa maintenance et son optimisation.

 

Compétences évaluées
  • Référentiels par compétences [5]
    • Bac Scientifique [6]
      • Spécialité SI-Sciences de l'ingénieur [7]
        • C2 - ANALYSER [8]
          • C2.1 - Analyser le besoin l’organisation matérielle et fonctionnelle d’un produit par une démarche d’ingénierie système [9]
          • C2.2 - Caractériser la puissance et l’énergie nécessaire au fonctionnement d’un produit ou d’ un système [10]
          • C2.3 - Repérer les échanges d’énergie sur un diagramme structurel [11]
          • C2.5 - Analyser le traitement de l’information [12]
          • C2.7 - Analyser et caractériser les échanges d’information d’un système avec un réseau de communication [13]
          • C2.9 - Analyser les principaux protocoles pour un réseau de communication et les supports matériels [14]
          • C2.10 - Analyser le comportement d’un système asservi [15]
          • C2.11 - Analyser les charges appliquées à un ouvrage une structure [16]
          • C2.12 - Analyser des résultats d’expérimentation et de simulation [17]
          • C2.13 - Quantifier les écarts de performances entre les valeurs attendues, les valeurs mesurées et les valeurs obtenues par simulation [18]
          • C2.14 - Rechercher et proposer des causes aux écarts de performances constatés. Valider les modèles établis pour décrire le comportement d’un objet [19]
        • C3 - MODÉLISER ET RÉSOUDRE [20]
          • C3.1 - Proposer et justifier des hypothèses ou simplification en vue d’une modélisation [21]
          • C3.2 - Caractériser les grandeurs physiques en entrées/sorties d’un modèle multi-physique traduisant la transmission de puissance [22]
          • C3.3 - Associer un modèle aux composants d’une chaîne de puissance [23]
          • C3.4 - Traduire le comportement attendu ou observé d’un objet [24]
          • C3.6 - Modéliser sous une forme graphique une structure, un mécanisme ou un circuit [25]
          • C3.7 - Modéliser les mouvements et les actions mécaniques [26]
          • C3.8 - Caractériser les échanges d’informations [27]
          • C3.9 - Associer un modèle à un système asservi les capteurs [28]
          • C3.10 - Utiliser les lois et relations entre les grandeurs effort et flux pour élaborer un modèle de connaissance [29]
          • C3.12 - Déterminer les actions mécaniques (inconnues statiques de liaisons ou action mécanique extérieure) menant à l’équilibre statique d’un mécanisme, d’un ouvrage ou d’une structure [30]
          • C3.13 - Déterminer les grandeurs géométriques et cinématiques d’un mécanisme [31]
          • C3.14 - Déterminer la grandeur flux (vitesse linéaire ou angulaire) lorsque les actions mécaniques sont imposées [32]
          • C3.15 - Déterminer la grandeur effort (force ou couple) lorsque le mouvement souhaité est imposé [33]
          • C3.16 - Quantifier les performances d’un objet réel ou imaginé en résolvant les équations qui décrivent le fonctionnement théorique [34]
        • C5 - COMMUNIQUER [35]
          • C5.1 - Présenter un protocole, une démarche, une solution en réponse à un besoin. Présenter et formaliser une idée [36]
          • C5.2 - Rendre compte de résultats [37]
          • C5.3 - Collecter et extraire des données. Comparer, traiter, organiser et synthétiser les informations pertinentes [38]
          • C5.7 - Adapter sa communication au public visé et sélectionner les informations à transmettre . Scénariser un document suivant le public visé [39]
          • C5.8 - Communiquer de façon convaincante [40]
Fichiers et liens
Icône PDF Sujet SI Centres étrangers 2025 - J1 - Hydrolienne de canalisations d'eau [41]

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Liens
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