CTES 2023/2024 P18

Première partie : Définition du projet

Partie à compléter avant le 13 septembre 2023

Généralités

Titre du projet

Le fameux : Hydrofields

Nom de l'équipe et photo

Membres de l'équipe

• Lisa GC
• Nathan GBA
• Lilian SE
• Yann 2IA
• Solène IS
• Maxime Mécanique

Description-résumé (20 lignes max)

Ce projet consiste à répondre à la problématique de l'utilisation de l'eau dans le milieu agricole. L'objectif est de réduire la consommation d'eau en gagnant en précision lors de l'arrosage des cultures, en utilisant des systèmes d'arrosage par capillarité. L'eau qui permet d'irriguer les plantes provient de la source d'eau du producteur, elle est distribuée par un réseau de tuyaux couvrant le champ. Il y a un réseau principal avec des tuyaux qui servent à transporter l'eau (grand diamètre), et un réseau secondaire (petit diamètre) relié à ce premier réseau de tuyaux contenant des cordes. Cela permet d'arroser la plante directement à la racine par capillarité.

Organisation de l'équipe & Rédaction du concept

Répartition des rôles et charte de travail

La composition de l’équipe :

• Chef de projet : Maxime

• Équipe technique : Lilian et Solène

• Équipe Business Plan : Nathan et Yann

• Équipe communication : Lisa

La charte de travail :

• Communication, rigueur, entraide

• Les modes de fonctionnement/ organisation

• Les droits de chaque participant

• Les devoirs de chaque participant

• La performance : Nous avons bien travaillé ensemble si ....

Déposer votre charte au format PDF ici. Fichier:Charte de Travail gr18.pdf Notre charte de travail

Économie du projet

• Les clients ciblés sont des petits producteurs, type maraîcher, souhaitant agir en faveur de la transition écologique tout en réduisant leurs coûts d'exploitation.

• Récolte de fonds auprès de l'Etat, mairie, diverses associations dans le but de créer un dispositif éco-responsable à petit budget.

• Service d'installation, production en France avec matériaux recyclés et recyclables.

Positionnement par rapport à deux concurrents

• IrriFrance : conçoit, fabrique et commercialise du matériel d'irrigation : enrouleur, pivots, rampe, etc ...

• Netafim : leader mondial de système irrigateur agricole, irrigation de champ, sous serre

• Nos différenciations : système par capillarité, utilisation moindre d'eau, matériaux recyclé, accessibilité à tous
  

Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé

• Notre utilisateur type serait un maraîcher qui a besoin d'un nouveau système d'irrigation a petit budget et qui ne gaspille pas trop d'eau, car il fait attention à l'environnement.

• Nos utilisateurs commanderaient notre système d'irrigation, que notre équipe technique viendrait installer directement dans la zone de culture, sans endommager le champ. L'agriculteur pourra ensuite l'utiliser facilement et ainsi irriguer ses cultures au compte goutte et avoir un bon rendement agricole.

Vous résumerez votre scénario par la photo d'un strip (dessins plus texte) de quelques cases.

Réponse à la question difficile

• Question : Notre dispositif réussira-t-il à satisfaire le besoin en eau de toutes les plantes ?

• Votre réponse argumentée : Pour répondre à cette question il faut d'abord connaître le volume d'eau nécessaire à une plante. Prenons l'exemple de la tomate : selon un article de Terrevivante (https://www.terrevivante.org/contenu/arrosage-potager-besoin-eau-legumes/), une tomate a besoin d'entre 4 et 6 litres d'eau par jour et par m^2 de plantation, prenons donc une moyenne de 5l/m^2/j. Pour trouver le débit que nos cordes pourront fournir à la plante, nous avons du procéder à des expériences pour, en utilisant la loi de Darcy, déterminer des paramètres constants caractéristiques à notre corde. Les détails de l'expérience sont expliqués dans la partie "réalisation du POC". Avec les valeurs des paramètres obtenues, nous pouvons ainsi, à l'aide de la formule Q = P x Vpore x A, trouver une surface minimum et donc un rayon minimum de corde pour obtenir un débit suffisamment élevé pour approvisionner notre "m^2 de tomate". En prenant comme débit minimal donc 5l/j soit 500cm^3/86400s soit 0,0058cm^3/s et avec comme valeur de porosité P=0,5 et Vpore = 2,8.10^-2 cm/s. On trouve un rayon minimal de corde de 0,36 cm soit un diamètre minimal de 7,2mm pour délivrer 5l d'eau par jour. Sachant qu'une corde ne couvrira pas 1m^2 de plantation, notre dispositif sera largement capable de fournir assez d'eau pour nourrir les plantes.

Analyse du projet

Choix justifié du POC

Préciser ce que vous allez réaliser pour montrer l'intérêt de votre proposition.

Le POC doit pouvoir, pour notre projet, prouver que le principe de capillarité fonctionne et peut subvenir aux besoins d'eaux de toutes plantes, il est donc nécessaire d'approcher le POC d'un modèle réaliste. Nous choisissons donc d'approcher un modèle réaliste à l'aide d'une bouteille d'eau et d'une corde dans un tuyau lié à cette bouteille d'eau. L'objectif est d'avoir un bon débit qui permettrait de nourrir en continue une plante.

Premier essai POC

Préparation du POC

Décrire l'ensemble des matériaux nécessaires à la fabrication de votre POC.

La préparation de ce POC ne nécessite pas beaucoup de matériel et pas beaucoup "d'usinage", nous n'avons besoin que d'un conduit d'eau et de ramifications avec des cordes dedans. C'est pour cela que l'on a choisi de prendre une bouteille d'eau, que l'on a a percé au FABLAB, ainsi qu'un tuyau, emprunté dans une salle de TP des GBA et la corde a été apporté par un membre de l'équipe.

Seconde partie : Réalisations

Partie à compléter pour le mercredi 27 septembre 2023.

Dossier technique de la preuve de concept

Compte-rendu de la réalisation du POC

Déposer les documents que vous avez produit (plan, spécification, dessin technique) et les éventuelles ré-orientations de votre travail en fonction des obstacles rencontrés.

Dans le cadre de notre POC nous avons utilisé une corde qui n'a pas été choisie pour ses performances, mais car elle nous a été facilement accessible. Cependant, en perspective d'une réelle exécution du projet Hydrofields, nous devrions choisir intelligemment le type de corde utilisé.

Pour cela nous allons aussi utiliser les lois de la physique pour expliquer et comprendre comment ce système fonctionne. Premièrement différentes hypothèses doivent être faites: L'eau est un fluide incompressible et nous sommes dans le cas d'un écoulement stationnaire. Cela nous permet d'utiliser la loi de Darcy, qui va lier: Q (le débit volumique en m3/s), K (le coefficient de perméabilité en m/s), A (la surface étudiée, ici c'est la section de notre corde en m²), ΔH (la différence de hauteur entre les deux sources d'eau en m) et puis L (la longueur étudiée en m).

Ici, on cherche à obtenir un débit suffisant pour subvenir aux besoins de la plante, c'est pourquoi il faut un coefficient de perméabilité K le plus élevé possible. Et donc pour justifier le choix d'une corde par rapport à une autre il faut pouvoir mesurer ce coefficient de perméabilité.

Par chance, nous pouvons retrouver ce coefficient de perméabilité par une mesure par injection, le principe consiste en l'injection d'un fluide à pression (P1) dans le matériau à mesurer, puis il suffit de mesurer un débit de sortie du fluide (Q) et la pression du fluide en sortie (P2), et en connaissant les dimensions de notre corde (longueur et diamètre) il est possible d'en déduire le coefficient K.

Une autre possibilité que nous avons eu pour pouvoir mesurer le débit de notre corde, toujours en utilisant la loi de Darcy, est d'utiliser la relation : Vdarcy = Q/A = Vpore x P. Ici Vdarcy est la vitesse de Darcy (cm^3/s/cm^2), Q le débit (cm^3/s), A la section de la corde perpendiculaire au sens de propagation de l'eau dans la corde (cm^2), Vpore la vitesse de propagation de l'eau dans les pores de la corde (cm/s), et P la porosité (sans unité). la Porosité P est le rapport en le volume des pores de la corde et le volume total de la corde, il est donc compris entre 0 et 1. L'intérêt de cette relation est que nous allons pouvoir utiliser des constantes (Vpore et P) propre à la corde que nous allons évaluer à l'aide de petites expériences, l'objectif n'étant pas d'avoir de valeurs exactes mais d'ordre de grandeur pour obtenir un ordre de grandeur du débit que nous pourrions avoir en fonction de la section de la corde ( Q = A x Vpore x P).

Quels ont été ces expériences ?

-La première a consisté à mesurer la porosité, pour se faire nous avons peser notre morceau de corde à sec et étant mouillé (à l'eau), pour comparer la différence de masse et ainsi en déduire, grâce à la masse volumique de l'eau, que la masse d'eau contenu dans la corde occupe le volume des pores. En faisant cette expérience, nous obtenons que la porosité de notre corde est d'environ 0.5.

-La deuxième a consisté à mesurer Vpore, simplement en chronométrant la vitesse de propagation de l'eau le long de la corde par capillarité (à plat), en regardant en combien de temps l'eau est arrivé au bout de la corde. Nous avons trouvé que cette vitesse était égale à 2.8e-4 m/s soit 2.8e-2 cm/s, à noter que cette vitesse n'est pas précise et peut varier fortement, des expériences plus poussé sont nécessaires pour obtenir une valeur plus précise.

Grave à ces expériences nous avons pu obtenir un ordre de grandeur du débit en fonction de la section de la corde car évidemment, plus cette dernière est grande, plus il peut y avoir du débit. Nous avons donc pu estimer un débit de 0.01 cl/s soit 40 cl/h ou encore 9.5 l/j, pour une corde de diamètre = 1cm. Ce sont des valeurs rassurantes qui permettent de satisfaire le besoin de nombreuses plantes.

Résultats et Bilan

L'objectif de ce POC est tout d'abord de démontrer que la capillarité fonctionne, mais aussi de démonter qu'elle est capable de fournir assez d'eau pour subvenir aux besoins de différentes plantes.

Grâce à cette réalisation, nous avons pu déduire que notre système est viable avec une simple corde, et qu'une plante peut largement être satisfaite en eau avec ce système.

Business Model Canvas

=== le BMC

Le document central est le business model canvas : Notre Business Model Canvas.

Il est toutefois demandé d'ajouter quelques éléments dans les sous-sections suivantes.

Le marché

L' utilisation et l'économie d'eau sont des enjeux très importants dans l'agriculture telle qu'on la connaît aujourd'hui. Beaucoup de producteurs, situés dans des régions victimes de sécheresses et de peu de précipitations, cherchent à se procurer des systèmes d'arrosage efficaces et aboutis afin de conserver un rendement agricole correct et ainsi aboutir à de meilleurs profits. Les irrigateurs font partie intégrante de ses innovations. Ils jouent un rôle essentiel dans l'agriculture mondiale en assurant la disponibilité d'eau nécessaire à la croissance des cultures dans les zones sèches. De nos jours, 40% de la production de nourriture mondiale est engendrée par une agriculture irriguée. Ce marché a une importance stratégique tant du point de vue économique que de celui de la sécurité alimentaire mondiale. Notre projet est d'introduire dans ce marché très compétitif, un produit accessible aux petits producteurs et maraîchers en accentuant nos efforts sur l'aspect de l'économie de l'eau pour répondre aux enjeux environnementaux actuels.

Etude de marché :

Concurrents :

Qui sont-ils ?

Irrifrance

Où sont-ils ?

France

Que proposent-ils ?

Systèmes d’irrigation de toutes sortes : rampes, pivots, enrouleurs, goutte à goutte.

A quels prix ?

Entre 10 000 euros et 60 000 euros.

Comment vendent-ils ?

Site internet

Résultats financiers ?

En 2022, chiffre d’affaires de 25 millions d’euros.

Comment communiquent-ils ?

Site internet détaillé

Avantages concurrentiels ?

Large gamme, implantés depuis longtemps.

Part de marché ?

Leader français

Les clients sont-ils satisfaits ?

Quelques problèmes de fiabilité, problème de réactivité depuis le gain de clients considérable.

La stratégie industrielle

Nous savons pertinemment que le marché de l'irrigation est déjà bien rempli. Beaucoup d'alternatives existent pour irriguer son champ, mais souvent, ces alternatives sont onéreuses et/ou d'une grande envergure. Notre ambition est de se démarquer sur ce marché saturé en proposant un produit qui mise sur l'économie d'eau sur le long terme et un faible coût dès le départ. Notre valeur ajoutée réside donc dans le fait que notre produit ne gaspille pas 30 à 60% de l'eau distribuée à la plante, comme c'est le cas pour toutes les autres irrigateurs qui ne fonctionnent pas au goutte à goutte, mais aussi dans le fait que notre produit est peu cher et accessible aux petits producteurs, qui ne peuvent pas investir dans un système d'irrigation onéreux. La responsabilité environnementale et l'accessibilité sont les maîtres mots de notre stratégie industrielle.

Les moyens (équipe, matériel, prestataires et fournisseurs)

Pour ses débuts, notre entreprise sera constituée de deux trésoriers qui s'occuperont essentiellement de gérer les différentes commandes et de faire les comptes. Une autre équipe de deux personnes qui s'occupera de l'aspect communication (publicités, gestion d'un site internet et des réseaux sociaux) et administratif. Pour finir, il est nécessaires de recruter des gens compétant pour la fabrication et l'assemblage de notre produit. La dernière équipe sera donc composée de deux ingénieurs et 5 techniciens.

Pour le matériel, deux éléments nous sont essentiels pour mener à bien notre projet. Pour rappel, le système d’irrigation que nous souhaitons créer se base sur le principe de capillarité. Les deux principaux matériaux que nous allons utiliser sont des cordes en fibre de chanvre ( fibre végétale très résistante) et des tuyaux en PVC recyclables qui constitueront le squelette de notre système. Le tout sera stocké dans un entrepôt qu'on aura préalablement loué.

Nos deux fournisseurs principaux sont français. Dyka est une entreprise spécialisée dans la gestion des eaux s'établissant dans le nord pas de calais. Les tuyaux en PVC proviendront de cette entreprise. Les cordes nous seront fournies par Websilor situé dans l'Est de la France à Thionville. L'objectif sera de créer un partenariat avec ces deux entreprises pour réduire les coûts de fabrication.

Supports de communication

les arguments du pitch

Pitch

Avez-vous une idée de la quantité d’eau gaspillée pour l’irrigation par les agriculteurs chaque année ? Clairement trop. On estime que 30 à 60% de l’eau utilisée s’évapore et ne profite pas aux plantations.

Et nous le savons, nous sommes de plus en plus nombreux sur Terre. La quantité d’eau utilisée pour l’irrigation s’élève déjà à 3 milliards de m3 par an en France et ne va donc cesser d’augmenter. Mais comment subvenir à ces besoins dans un contexte où le réchauffement climatique va favoriser les périodes de sécheresse ?

Nous avons donc réfléchi à ce problème afin de proposer une solution à tous les agriculteurs : Hydrofields.  

Hydrofields est respectueux de l’environnement. Il est composé en grande partie de matériaux recyclés, fabriqués en France

Grâce à son tuyau et ses ficelles, les plantes seront irriguées directement à la racine, ce qui évite toute perte d’eau. L’avantage principal ? La plante utilise uniquement l’eau qui lui est nécessaire, pas plus, pas moins.

Afin de financer notre projet, nous souhaitons effectuer une récolte de fonds auprès de l'État, des mairies, et de diverses associations dans le but de créer un dispositif éco-responsable à petit budget.

En effet, notre objectif est de rendre accessible à tous les agriculteurs un moyen d’irrigation respectueux de l’environnement, plus économe en eau et donc moins coûteux. Agreencorp souhaite notamment rendre hydrofields accessible aux petits agriculteurs afin de favoriser les circuits courts. En effet, la majorité de nos concurrents proposent des systèmes très coûteux uniquement accessibles à des producteurs de grandes exploitations.

la vidéo de présentation du POC

Fichier:Hydrofields.pdf

Derniers documents

Partie à compléter pour le 29 septembre 2023.

Bilan Carbone

bilan carbone du projet

Compte rendu de votre rencontre avec le référent-école

Vous devez rédiger un compte rendu de votre rendez-vous final avec votre tuteur en vue de préparer la soutenance.

Notre compte-rendu