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STI2D
Centre d’examen : Polynesie
Matiere : Ingenierie, innovation et developpement durable – Innovation technologique et eco-conception
Annee : 2026
Session : Normale
Duree : 3 heures 30
Repere : 26-2D2IDITECPO1
Calculatrice : autorisée avec mode examen actif OU calculatrice sans mémoire type collège
PARTIE COMMUNE (14 points)
Station hydro-éolienne de l’île d’El Hierro
Mise en situation :
El Hierro est une île volcanique des Canaries, aux pentes abruptes et escarpées, façonnée par le vent et aux versants balayés en permanence par celui-ci. D’une surface de 278 km², elle est peuplée de 10 700 habitants et reçoit environ 2 500 touristes par mois.
Avec la profondeur des fonds sous-marins autour et même entre les îles des Canaries, El Hierro est totalement isolée d’un point de vue électrique.
La consommation annuelle de l’île est de 42 GW·h avec des appels de puissance variant de 2,5 à 7,5 MW.
Jusqu’en 2014, la production électrique était intégralement assurée par une centrale thermique fonctionnant au diesel. Depuis juin 2014, une station hydro-éolienne a été implantée pour réduire la dépendance de l’île au diesel importé.
Ce site de production d’électricité renouvelable comprend un parc éolien constitué de cinq éoliennes et une centrale hydroélectrique qui tire profit du dénivelé rapide de l’île volcanique. En effet, deux réservoirs de rétention d’eau ont été creusés pour alimenter la centrale. Le réservoir supérieur est rempli grâce à des pompes qui remontent l’eau du réservoir inférieur. C’est un système de Station de Transfert d’Energie par Pompage (STEP).
Travail demandé :
Partie 1 – Pourquoi la station hydro-éolienne s’inscrit-elle dans une démarche de développement durable ?
Question 1.1, 1.2, 1.3 sur la vérification de la capacité du réservoir supérieur
Partie 2 – La centrale hydroélectrique de la station répond-t-elle aux appels de puissance électrique de l’île ?
Questions 2.1 à 2.5 sur l’énergie potentielle, le rendement de turbinage et la puissance maximale
Partie 3 – La station hydro-éolienne permet-elle d’atteindre les objectifs fixés par les exploitants ?
Questions 3.1 à 3.4 sur les gains environnementaux et la réduction des émissions de CO2
Partie 4 – La technologie V2G peut-elle répondre à l’accroissement de l’autonomie énergétique de l’île ?
Questions 4.1 à 4.4 sur l’utilisation des véhicules électriques pour accroître l’autonomie de 2 jours supplémentaires
Partie 5 – Comment le système d’information permet-il la supervision du parc éolien ?
Questions 5.1 à 5.4 sur l’architecture réseau et la surveillance des températures
PARTIE SPÉCIFIQUE (6 points)
Parc éolien de l’île d’El Hierro
Mise en situation :
L’éolienne Enercon E-70 qui constitue le parc éolien de l’île d’El Hierro, est un système qui permet de transformer l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique à l’aide de ses pales, qui mettent en rotation un rotor. Cette énergie mécanique est ensuite transformée en énergie électrique grâce à un alternateur dans la nacelle.
Afin de garantir une production optimale et de répondre aux besoins énergétiques de l’île, il est essentiel de s’assurer du bon fonctionnement de ces éoliennes. Pour cela, une attention particulière est portée aux systèmes de réglage du pas des pales et d’orientation de la nacelle, tout en vérifiant la tenue mécanique de la structure des éoliennes face aux conditions climatiques de l’île d’El Hierro.
Partie A – Comment dimensionner les vérins hydrauliques dédiés au réglage du pas des pales des éoliennes ?
Questions A.1 à A.4 sur les liaisons, le débattement angulaire, la course et le dimensionnement des vérins
Partie B – Comment valider la solution électromécanique dédiée au positionnement de la nacelle ?
Questions B.1 à B.3 sur les servomoteurs, le rapport de réduction et le couple transmis
Partie C – Comment vérifier que le mât de l’éolienne résiste aux efforts mécaniques sur l’île d’El Hierro ?
Questions C.1 à C.3 sur les efforts aérodynamiques, les sollicitations mécaniques et la simulation statique