Conception de pavés solaires en plastique recyclé : un projet urbain issu des déchets de la ville - Ker Thiossane

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Atelier physiquement organisé sur le sujet (à partir de la liste des ateliers gratuits publiés) Conception de pavés solaires en plastique recyclé : un projet urbain issu des déchets de la ville
Durée de l'atelier 2 jours
Objectifs de Développement Durables concernés (ODD)
  • Égalité entre les sexes
  • Énergie propre et d'un coût abordable
  • Villes et communautés durable
  • Consommation et production responsables
  • Lutte contre les changements climatiques
Défis Résilience des territoires ADEME (si applicable)
  • Urbanisme Circulaire
Objectifs pédagogiques
  • sensibilisation aux différents types de déchets plastique et à leur réemploi
  • apprentissage des techniques de broyage, pressage et chauffe
  • apprentissage des techniques de soudure et d'assemblage électronique de kits solaires simples
  • introduction à ARDUINO et au codage d'objets interactifs
  • co-réalisation d'un dispositif interactif à l'aide d'un capteur piezo
  • réalisation d'un pavé complet
  • sensibilisation au partage des savoirs, à la philosophie opensource et aux creative commons
  • compréhension des outils d'un fablab et des possibilités de prototypage 
Outillage Coût total de l’équipement pour la conception des pavés : 1’364’500 FCFA soit 2’079 euros (1 euro = 655, 957 FCFA)

image outils.png (92.2kB)

La broyeuse et le four à compression ont été conçus sur le modèle proposé par Precious Plastic :

Broyeuse plastique (Precious Plastic) monophasée avec moteur 2,2kW motoréducteur : pour couper le plastique en petits flocons
Important : notre espace n’est pas équipé en triphasé, il est important que le moteur soit adapté en monophasé. Un moteur de broyeuse végétale peut être utilisé.
rIEN Rie
Four à compression (Precious Plastic) : pour chauffer le plastique et mouler les pièces avec la presse intégrée

image materiel_paves.png (5.1MB)
Matériaux Pavé classique :

  • HDPE et PP (bouchons et couvercles) : 250g par pavé
  • 1,5m2 plaque de plexiglas 4mm transparent (pour 40 pavés)
  • moule et contremoule en métal
  • colle à plexiglas
  • mastic SIKAFLEX pensé pour usage extérieur
  • kit solaire à souder :
1 Circuit imprimé (PCB) 63 mm équipé de Qx5252?
3 LEDs blanches
1 LED verte
2 Interrupteurs à glissière
1 Interrupteur à bascule, 2 pôles
1 Résistance 100 ohm
1 Inducteur 56 µH
1 Inducteur 220 µH
1 Porte-piles simple Taille "AA", UM-3X1
1 Pile NiMH? 600 mAh, 1,2 V
1 Panneau solaire circulaire 50 mA @ 2V
3 Séparateurs en plastique
1 jumper rouge
1 jumper noir


image kit_plastique.png (1.8MB)
image evolution_plastique.png (2.2MB)
image composants_kit_solaire.png (0.2MB)
image kit_solaire.png (1.9MB)




Matériaux spécifiques aux pavés interactifs

Lot de 3x100 jumpers
15 ARDUINO Nano
5 ARDUINO MICRO
Lot de 10 capteurs Piezzo 3,7cm
Lot de 30 capteurs Piezzo 2,7cm
Lot de 10 modules solaires ronds 2V diamètre 36mm
Lot de 10 modules solaires rectangulaires 2 à 5V
Lot de 20 accumulateur 3,7 V
Lot de 10 cartes PCB pour circuit imprimé
Kits de 200 transistors
fils de raccordement électriques rouleau 10m
Kit de 8 diodes Shottsky
Kit de 560 résitances
Lot de 50 grosses LEDS
LED plates rondes
Lot de 10 convertisseurs de charge
Lot de 5 powerbooster
Lot de 10 interrupteurs
1 relais 5V

image materiel_interactif.png (2.5MB)
Local/Lieu Kër Thiossane et son Fablab Defko ak Niep, Villa 1695, rue LIB 269, Dakar, Sénégal
Équipe
  • Klaus Löhmann, Maker franco-allemand en résidence pour la conception des pavés
  • Marion Louisgrand, directrice
  • Estelle Demarcke, coordinatrice
  • Serigne Diouck, chargé de communication et production
  • Oumar Kante, animateur Fablab
  • Moustapha Dione, animateur Fablab
  • Momodou Mbengue, animateur Fablab
  • Daouda Kote, intendant
  • Mame Sambou, cuisinière
  • Georges Yameogo, vidéaste
Normes/Sécurité
  • Gants anti chaleur
  • Masques de protection
  • onduleurs
Financement
  • Travaux de préparation : sourcing des matériaux, prototypage, modélisation 3D du moule et contremoule
  • Achats d'outils : moule et contremoule + matière première et main d'oeuvre
  • Animation de l'atelier
  • Coûts de réception : accueil café, goûter, repas
  • Défraiement des participants de banlieue
Communication 3 posts sur les réseaux de Kër Thiossane (Facebook, Instagram et Twitter) pour annoncer l'événement
Emailing sur la base de données de Kër Thiossane (300 personnes)
Accueil Atelier de 2 jours organisé les vendredi 4 et samedi 5 novembre 2022 de 10h à 17h chez Kër Thiossane

Programme du vendredi : 10 participants dont 2 femmes
- sensibilisation aux différents types de déchets plastique et à leur réemploi
- apprentissage des techniques de broyage, pressage et chauffe
- sensibilisation au partage des savoirs, à la philosophie opensource et aux creative commons
- compréhension des outils d'un fablab et des possibilités de prototypage
- visite du Jardin du Jet d'eau où seront installés les pavés
- rencontre avec des acteurs du recyclage à Dakar

Programme du samedi : 15 participants dont 3 femmes
- apprentissage des techniques de soudure et d'assemblage électronique de kits solaires simples
- introduction à ARDUINO et au codage d'objets interactifs
- co-réalisation d'un dispositif interactif à l'aide d'un capteur piezo
- réalisation d'un pavé complet
- sensibilisation au partage des savoirs, à la philosophie opensource et aux creative commons
- compréhension des outils d'un fablab et des possibilités de prototypage
Consignes
  • respect des normes de sécurité concernant le port des gants et de masques lors de la manipulation du four
Préparation des Matériaux/Kits Nous avons utilisé comme matière première un stock de HDPE constitué de bidon de savon liquide pré triés et débarrassés de leur étiquette papier. Les morceaux de bouteille plastique coupée sont lavés à l’eau et au savon pour éliminer toutes traces d’impureté.

Le plastique est ensuite broyé en copeaux qui constitueront la matière première.

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Pauses Programme du vendredi 4/11/22 :

  • 10h - 10h30 : Accueil café de 10h à 10h30
  • 10h30 - 11h : Tour de table et présentation des activités de la journée
  • 11h - 13h : conception des pavés en plastique et visite du Fablab
  • 13h - 14h15 : déjeuner et prière
  • 14h15 - 15h : visite du jardin du Jet d'eau et échange avec les acteurs du recyclage
  • 15h - 16h30 : conception de pavés
  • 16h30 - 17h : débriefing

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Programme du samedi 5/12/22 :

  • 10h - 10h30 : Accueil café de 10h à 10h30
  • 10h30 - 11h : Tour de table et présentation des activités de la journée
  • 11h - 13h : assemblage de kits solaires
  • 13h - 14h15 : déjeuner
  • 14h15 - 16h30 : initiation à ARDUINO, exercices et analyse du code et de l'assemblage du pavé interactif
  • 16h30 - 17h : débriefing
Fabrication/Assemblage Conception des pavés :

  • quantité de granulats plastique : 270g (soit 31 bouchons)
  • température du four : 195 degrés
  • temps de cuisson : 30 minutes en cuisson ouverte (moule rempli en haut, contremoule vide en bas avec le fond du contremoule côté)
  • temps de refroidissement et compression : 5 compression à froid dans l’eau
  • démoulage
  • séchage

image MOSAIQUE_PLASTIQUR.jpg (0.4MB)




Assemblage des kits solaires :


On va assembler les composants du kit solaire sur la plaque électrique.

Soudure de la cellule photovoltaïque :
  • On soude 2 fils au module solaire :
  • le fil rouge pour les bornes + positives
  • le fil noir pour le GROUND

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Soudure des composants sur la plaque
  • On commence par souder les résistances ;
  • une de 100 Ohm, qui permet de limiter le passage du courant électrique dans le circuit pour éviter les surcharges de courant
  • une seconde de 56 uH et la 220 uH qui protègent les LED du courant qui passe

image soudure_composants_plaque_.png (0.5MB)

On soude ensuite les interrupteurs qui permettent de paramétrer les modalités d’allumage des LED. il y a 4 modes de paramétrage, c’est le FULLPOWER qu’on utilise pour que les LED ne s’allument que le soir venu.

image resistances.png (0.9MB)

On soude ensuite le support de batterie dans lequel on pourra ajouter une pile rechargeable AA qui va accumuler l’énergie collectée pendant la journée pour la délivrer le soir.
image soudure_accumulateur.png (0.5MB)

Enfin, on soude les 4 LED. La LED verte, sur les 4 est la LED de test.
image soudure_led_.png (0.5MB)

Et le kit est prêt, il n’a plus qu’à charger quelques heures au soleil.
image kit_lumineux.png (0.4MB)





Assemblage du pavé interactif :


image ex_pave_interactif.png (0.7MB)

Le pavé interactif sur lequel on travaille utilise un capteur de vibration et s’allumera lorsque les gens marcheront dessus ou le toucheront.

Paramétrage du module solaire en série
On prend 3 panneaux solaires 2V qu’on câble en série pour obtenir une puissance de 6V, capable d’alimenter l’ARDUINO qui fonctionne en 5V.
image solaire_en_serie.png (0.6MB)

Pour permettre le déclenchement d’actions avec un capteur (piezzo dans notre cas), il est nécessaire d’utiliser un ARDUINO NANO, carte électronique dédiée à l’IoT?. Celui-ci fonctionne en 5V et doit être alimenté par une source au moins égale à cette puissance.
image accu.png (0.9MB)

Or de nombreux panneaux solaires miniatures délivrent du 2V, ce qui implique qu’on doit en utiliser plusieurs pour délivrer au moins 5V à l’arduino.
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Préparation de l’alimentation électrique et du système de charge
On connecte les panneaux solaires au convertisseur de charge que l’on connecte au module de charge afin que le courant soit plus stable.

Le module de charge (accumulateur 3 à 7V) stockera l’énergie accumulée durant la journée pour la restituer la nuit tombée.
Connexion à l’ARDUINO
On connecte l’OUTPUT (+) du module de charge avec le VIN de l’ARDUINO, et le GROUND du module avec le GROUND de l’ARDUINO afin qu’il y ait une terre sur le système.

Connexion des LED
On connecte 1 LED RGB à l’arduino (3 connectiques) :
(ground - ground)
le 5V au 5V de l’arduino
la PIN numérique de la LED avec (ici) la PIN 4 de l’arduino

INFO ARDUINO :
Les PIN numériques sont les OUTPUT où le courant électrique dirigera l’alimentation.
Connexion du capteur
On connecte le capteur PIEZZO (capteur de vibration) à l’ARDUINO de la même manière que la LED :
(ground - ground)
la PIN analogique au PIN A0 de l’arduino

INFO ARDUINO :
Les PIN ANALOG servent à lire les valeurs des capteurs dans le code.
Assemblage final du pavé :
On colle le module solaire directement centré sur le plexiglas afin qu’il capte un maximum d’énergie. Ainsi que le capteur PIEZZO pour qu’il ressente les vibrations et puisse générer l’allumage des LEDS.

On colle l’ARDUINO au fond du pavé sur un des côtés et la LED RGB au milieu pour que sa lumière se diffuse au maximum.

image pave_interactif.png (1.1MB)

On recouvre ensuite le pavé de son couvercle en plexiglas que l’on fixe avec une couche de silicone.
Etapes avec les participants 10 participants dont 2 femmes le vendredi
15 participant dont 3 femmes le samedi

Des profils variés : étudiants, designers, makers, acteurs du solaire, acteurs du recyclage

Les participants ont pu voir toutes les étapes de la conception des pavés en plastique, de l’assemblage des kits solaires, et du pavé interactif. Ils ont également vu l’ensemble des machines et équipements nécessaires au broyage, fonte et compression du plastique.
En parallèle, ils ont pu visiter le fablab et voir l’ensemble de ses équipements, comprendre la philosophie OPENSOURCE.

image mosaique_atelier.jpg (0.4MB)
Rangement Une séparation des outils de chaque catégorie au sein du fablab :
  • petit outillage : fers à souder, bobines d’étain, balances, verre doseur
  • matériel électronique : résistances, transistors, accumulateurs
  • matériel solaire : kits solaires simples et LEDS
  • gros équipements : broyeuse, four, presse hydraulique..
  • matière première : plastique broyé, bouchons
Photo de Groupe Groupe du vendredi 4 novembre :
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Groupe du samedi 5 novembre :
image photo_de_groupe_samedi_.png (3.1MB)
Communication La documentation complète de conception sera publiée sur le site de Kër Thiossane www.ker-thiossane.org
Contact documentation Ker Thiossane Dakar - kerthiossane@gmail.com