Exercice N°1: rendements

Remarque: l'exercice est disponible en version "interactive" sur l'intranet du lycée (Moodle) dans la rubrique (cours) "1STI - Révisions I2D"

 

Rendements : voiture thermique / voiture électrique

 

Durée prévue : 0h45

Problématique :  Analyser, du point de vue énergétique, l’utilisation d’un produit industriel (ici l’automobile)

Objectifs : Mise en œuvre de la notion de rendement

Prérequis : Notions fondamentales sur l’énergie

Plan de l’étude :

• I. La voiture traditionnelle (thermique)
• II. La voiture électrique
  
• III. ??? $¼Θ⅛↨☺☻☼ ???

 
On se propose de comparer deux types de véhicules (thermique et électrique), du seul point de vue énergétique et dans la seule phase d’utilisation. Ainsi on ne tient pas compte de l’énergie nécessaire à leur fabrication (énergie grise), ni à leur recyclage.

 
I. La voiture traditionnelle (thermique)

On va partir d’un litre de pétrole consommé dans une automobile. On cherche à calculer le rendement total (global) de cette voiture.

 

Chaîne énergétique :

1. Calculer le rendement du moteur thermique.
2. Calculer l’énergie disponible E4 pour déplacer la voiture (pour 1L de pétrole consommé).
3. Calculer le rendement de l'extraction/transport/raffinage du pétrole η1.
4. Calculer le rendement global de la chaîne énergétique par 2 méthodes différentes.

 

 

II. La voiture électrique

Chaîne énergétique :

 

1. Calculer la puissance électrique P4 nécessaire pour que la voiture fournisse sa puissance nominale (max) P5.
2. Calculer le rendement η3 du moteur électrique.
3. Calculer le rendement η2 de l’électronique de commande .
4. Calculer la puissance P1.
5. Calculer le rendement global de la chaîne énergétique par 2 méthodes différentes.

 

 

III. ??? $¼Θ⅛↨☺☻☼ ???

 

Et si on réfléchissait un peu!!!!!

C’est bien beau de chercher le rendement d’une automobile mais est-ce bien suffisant pour comprendre les enjeux énergétiques ? Imaginons une voiture autonome qui se déplace sans personne dedans. Quelque soit le rendement de la voiture, le déplacement est aberrant car inutile. En effet le but de la voiture est de déplacer des personnes. Une voiture vide qui se déplace doit avoir une rendement nul, non ?

Donc au lieu de se focaliser sur la voiture, on va prendre du recul et on va s’intéresser à l’action « se déplacer ». Cette action tiendra compte du véhicule mais aussi du rapport de poids entre les personnes transportées et le poids du véhicule. Ainsi, si une personne de 60kg se déplace sur une moto de 50kg, on utilise seulement 54,54 % de l’énergie pour déplacer la personne (les 45,46 % autres pourcents sont perdus à déplacer la moto). Le rendement devient : poids passager / (poids passagers + poids véhicule)

 

On va appliquer ça à nos deux voitures précédentes.

On va prendre une voiture moyenne (1400 kg à vide), contenant 2 adultes (65+65=130 kgs).

 

1. Calculer le rendement global de la fonction « déplacer » pour la voiture à moteur thermique et pour la voiture à moteur électrique.
2. Qu’en pensez-vous ?