Fixation de panneaux photovoltaïques sur un trike steintrikes mungo

Pour équiper mon trike de PV, je vais utiliser 2 panneaux Sunpower de 170Wc. Ces panneaux ont 2 défauts: La boite de jonction est au dessus et il y a une zone sans cellules de longueur non négligeable au niveau de la boite...
Je vais donc changer la boite de jonction de coté et en profiter pour raccourcir le panneau de 9cm cela fera 18 cm de gagné sur la longueur totale qui va ainsi passer de 230cm a 212cm (gain de 8%)
Reportage photo de la modif:

Le panneau à l'origine:


La boite de jonction:


On ouvre le capot:


On enlève la résine d'empotage (facile a enlever):


On dessoude les 2 lamelles de raccordement:


On enlève la boite de jonction en passant une lame de cutter dessous:


Marquage du futur trait de coupe du panneau à 9cm du bord:


On perce quelques trous:


Qui sont transformés en découpe pour pouvoir faire changer de face les lamelles (plus tard):


Un fer a souder à panne ciseau va être utilisé à 220°C pour dégager le dessus des lamelles (sous le panneau)


Le dessus est enlevé (un éclairage par le dessous aide à visualiser la zone à découper:


La lamelle passe à travers le trou pour la changer de coté:


La première lamelle est décollée en utilisant le fer


Et de 2. On remonte les lamelles jusqu'à 11 cm du bord.


Prochaine étape: couper le panneau à 9cm du bord et coller une boite de jonction (je ne sais pas si je vais conserver celles d'origines)

Ca va l'alléger aussi.

Oui ! entre 5 et 8% de gain estimé soit 400g en tout (plus la structure moins longue...). A ajouter aussi le gain sur la boite de jonction que je vais changer et le câble...

La boite de jonction qui va remplacer celle d'origine:

Première boite installée, je l'ai collé avec du mastic à pare-brise qui me restait.



La masse enlevée:



Remplacée par:



Soit un gain de 270g par panneaux

Bien la boite.
Pour les cables de panneau, je n'utilise que des cables noirs pour une question d'esthétique.

J'ai fait au plus simple... Cette boite est pas mal: https://fr.aliexpress.com/item/32970435686.html
Je ne voulais pas attendre 3 semaines...
En faisant une recherche avec la référence gravé sur le couvercle on trouve le modèle de la boite ! ici: https://grabcad.com/library/pv-bx0803-solar-junction-box-5w-20w-2
Converti en STL avec solidworks et imprimé en ABS à l'échelle 1:1 avec cette disposition:



Les retouches après impression ont juste consistés à limer un peu les gorges de la boite pour que le couvercle coulisse 'gras'.

Et au final:



Je vais pouvoir commencer la structure. Le tour sera fait avec du profilé alu en équerre, les 7 nervures en profilé alu en T et la rigidité longitudinale avec un tube carbone central de 40mm de diamètre. Les panneaux seront collés au double face sur la structure alu.
La liaison entre le tube carbone et les profilé en T seront faites avec des pièces imprimées en ABS.

En simulant les efforts avec rdm7 (gratuit), ce tube devrait avoir une rigidité suffisante, avec 80 kg répartis uniformément (accélération de 12 g) la déformation maximale aux extrémités est de moins de 5mm



Tous les détails des paramètres (si j'ai une donnée fausse, je suis preneur !)

Code:



+-----------------------------+
| Flexion d'une poutre droite |
+-----------------------------+

Utilisateur : Silicium

Nom du projet : simu tube carbone 40mm 2
Date : 8 avril 2021


+---------------------+
| Données du problème |
+---------------------+


+-----------+
|  Matériau |
+-----------+

Nom du matériau = Carbone
Module de Young = 120000 MPa
Masse volumique = 1550 kg/m3
Limite élastique = 1500 MPa

+----------------+
|  Noeuds [ mm ] |
+----------------+

Noeud  1 :  x =    0.000
Noeud  2 :  x =  500.000
Noeud  3 :  x = 2160.000
Noeud  4 :  x = 1500.000

+-----------------------+
|  Section(s) droite(s) |
+-----------------------+

Noeuds 1 --> 3

  Rond creux : D = 40.0 t = 2.0 (mm)
  Aire = 2.39 cm2
  Moment quadratique : Iz = 4.32 cm4
  Fibre supérieure : vy = 20.00 mm   Wel.z = 2.16 cm3
  Fibre inférieure : vy = 20.00 mm   Wel.z = 2.16 cm3

Poids de la structure = 7.99 N (g = 10.00 m/s2)

+-----------------------+
|  Liaison(s) nodale(s) |
+-----------------------+

Noeud  2 : Flèche = 0
Noeud  4 : Flèche = 0

+-------------------+
|  Cas de charge(s) |
+-------------------+

Charge linéairement répartie : Noeuds = 1 -> 3    pyo = -0.40   pye = -0.40 N/mm



+-----------+
| Résultats |
+-----------+


+----------------------------------+
| Déplacements nodaux [ mm , rad ] |
+----------------------------------+

Noeud      Flèche       Pente

  1    -2.003E+000    4.407E-003
  2     0.000E+000    2.800E-003
  3    -4.465E+000   -7.689E-003
  4     0.000E+000   -3.993E-003

Dy maximal = 6.59931E-001 mm , x = 1075.000 mm
Dy minimal = -4.46476E+000 mm , x = 2160.000 mm

+-------------------------------------+
| Efforts intérieurs [ N  N.mm  MPa ] |
+-------------------------------------+

Ty = Effort tranchant    Mfz = Moment fléchissant   Sxx = Contrainte normale

Noeud       Ty          Mfz          Sxx

  1        -0.00        -0.00        0.00
  2       200.00    -50000.00      -23.14

  2      -162.88    -50000.00      -23.14
  4       237.12    -87120.00      -40.32

  4      -264.00    -87120.00      -40.32
  3        -0.00         0.00        0.00

Moment flechissant maximal = 0.00 N.mm à 2160.000 mm
Moment flechissant minimal = -87120.00 N.mm à 1500.000 mm

Contrainte normale maximale = 40.32 MPa à 1500.000 mm
Contrainte normale minimale = -40.32 MPa à 1500.000 mm

+----------------------------------+
| Action(s) de liaison [ N  N.mm ] |
+----------------------------------+

Noeud  2   Fy =     0.00
Noeud  4   Fy =     0.00


+----------------------------+
| Informations sur le calcul |
+----------------------------+

Pivot minimal =  7.85740882596022E+0003



J'ai reçu le tube carbone de 2m en 40mm de diamètre. C'est très très rigide ! Aucun doute que c'est suffisant... J'aurai probablement pu me limiter à 30mm

On doit avoir à peu près 2/3 de la rididité d'un tube acier de même dimension. Donc effectivement ca doit être raide!

Salut,
Je suis sur le même projet, a part que l'on trouve plus de ces panneaux à un bon prix puisque SunPower a arrêté sa production. J'ai fait le choix de 2 panneaux Courtois Energie de 180w mono PERC Shingled souple-flexible ETFE qui optimise la surface des cellules.Ils ont un rendement honorable de 900W/h par jour. Ta poutre de 40mm fait combien en intérieur? Quelle est l'épaisseur de la paroi?
J'hésite avec du 30mm et 25mm en intérieur où 30mm et 26mm intérieur, tubes en drapage de carbone rectifiés avec finition résine, très solide.Quand penses-tu?J'ai déjà fait les supports imprimés 3D en Asa, en 30mm de diamètre.Je n'ai pas envie de les faire de nouveau en 40mm.Cela sera plus léger.Je peux aller jusqu'à des diamètre de 20mm intérieur mais cela sera beaucoup plus lourd.Au début j'avais acheté de l'alu de 30mm en 26mm interieur.Mais j'aimerais encore gagner du poids. Sportivement Patrick

Patszen a écrit:Salut,
Je suis sur le même projet, a part que l'on trouve plus de ces panneaux à un bon prix puisque SunPower a arrêté sa production. J'ai fait le choix de 2 panneaux Courtois Energie de 180w mono PERC Shingled souple-flexible ETFE qui optimise la surface des cellules.Ils ont un rendement honorable de 900W/h par jour. Ta poutre de 40mm fait combien en intérieur? Quelle est l'épaisseur de la paroi?
J'hésite avec du 30mm et 25mm en intérieur où 30mm et 26mm intérieur, tubes en drapage de carbone rectifiés avec finition résine, très solide.Quand penses-tu?J'ai déjà fait les supports imprimés 3D en Asa, en 30mm de diamètre.Je n'ai pas envie de les faire de nouveau en 40mm.Cela sera plus léger.Je peux aller jusqu'à des diamètre de 20mm intérieur mais cela sera beaucoup plus lourd.Au début j'avais acheté de l'alu de 30mm en 26mm interieur.Mais j'aimerais encore gagner du poids. Sportivement Patrick

Mon tube fait 36mm intérieur. Je pense que du 30/26 ça doit suffire, mais je reste évidemment en 40mm. Dommage si Sunpower à arrêter la prod des 170 Wc !

Le diamètre intervient ^4 dans la rigidité:  Ig=Pi()/32x(D^4-d^4)
Le tube de 30 sera 2,5x moins rigide que le tube de 40 et 27% plus léger.

On obtient le même gain de masse sur le 40 avec 1,5mm au lieu de 2 sans avoir une perte de rigidité conséquente.

Bonjour,
Si c'est 2,5x moins rigide que le 40mm en 2mm,alors il vaut mieux que je prenne du 30mm en 2,5?
Patrick

Patszen a écrit:Bonjour,
Si c'est 2,5x moins rigide que le 40mm en 2mm,alors il vaut mieux que je prenne du 30mm en 2,5?
Patrick

On perd 50% de rigidité et on gagne 10% sur la masse.
Tableau comparatif

Merci pour ce tableau explicite.
Patrick

Le support des panneaux étant constitué de cornière en T perpendiculaire au sens de roulage, j'ai tenté de faire une petite étude aérodynamique de la structure pour évaluer la trainée engendrée par 9 surfaces successives de 15mm de haut et de la largeur des panneaux.
Après avoir modélisée la structure sous solidworks, j'ai utilisé flow simulation (un module de sw) pour essayer d'obtenir des résultats. Voici un deuxième jet (je pense que j'avais trop réduit le volume de l'étude au premier test) après 4 h de calcul...


L'effort résultant sur l'axe x est donné à 3N par une simulation à 36 km/h (10 m/s)

Question au(x) spécialiste(s): Peut on utiliser la relation P=F.V pour déterminer la puissance 'perdue' soit 3 x 10 = 30W ?

Oui, 3N a 10 m/s, cela fait bien 30 watts.
Le résultat du calcul aero ne semble pas trop mal par rapport à ce que l'on peut observer avec un vrai panneau.

Merci pour la confirmation
J'ai lancer une autre simu à 5 m/s
J'obtiens 0,9 N de résistance soit 4,5 W

ça donne envie de faire des essais en soufflerie (ou sur une galerie de voiture ) pour vérifier les valeurs !

On remarque que l'écoulement est plus turbulent par endroit

Silicium81 a écrit:
ça donne envie de faire des essais en soufflerie (ou sur une galerie de voiture   ) pour vérifier les valeurs !

C'est vrai qu'une galerie de voiture  ne serait pas une mauvaise idée pour faire des mesures aérodynamiques. On peut assez facilement réaliser une galerie instrumentée.

J'ai imprimé les quelques pièces qui vont être utilisées pour lier la structure des panneaux au tube carbone.
C'est imprimé en ABS à plat pour maximiser la résistance mécanique en cisaillement entre la cornière et le tube. Ces pièces servent d'interface entre de la cornière 16x16x1mm et le tube carbone de 40mm (sauf une des pièces d'extrémité formant bouchon qui se raccorde sur un tube de 35,9mm insérés dans le tube principal qui est trop court)
La pièce sera fixée avec deux rivets pop sur les cornières et maintenue sur le tube carbone avec un boulon de 4mm traversant au niveau de la fibre neutre.



Pour ceux que cela intéressent les fichiers au format solidworks: (attention, c'est fait de façon peu cavalière car je débute avec ce logiciel...): fichiers cao