Exercice : La comparaison des modes de déplacement en zone urbaine
Objectif de cette partie : justifier la pertinence écologique et économique de l’utilisation du vélo facile en analysant les rejets de CO2 ainsi que l’autonomie de la batterie d’accumulateurs.
L’étude porte sur un trajet type d’une distance de 2 870 mètres à l’aller et elle considère que le parcours est effectué 5 jours par semaine et 45 semaines par an.
Question
A l’aide du graphique sur les émissions de CO2 des différents moyens de transports (voir document DTR1), CALCULER l’émission de CO2 en gCO2, pour un trajet aller-retour, avec une voiture en milieu urbain et le vélo facile.
CALCULER la différence d’émission de CO2, sur une année, en phase d’utilisation.
Question
COMPLÉTER la chaîne d’énergie du vélo facile ci-dessous en indiquant les différentes fonctions manquantes en reprenant les verbes proposés : transmettre, convertir, distribuer, alimenter
Question
A l’aide des caractéristiques de la batterie d’accumulateurs (figure 2), CALCULER l’énergie stockée en W·h. En fonction de la technologie (DTR4) de cette batterie d’accumulateurs PRÉCISER sa masse en kg sachant que l’énergie stockée est proche de 420 W·h.
A l’aide du diagramme des exigences (DTR2), JUSTIFIER si la technologie est bien adaptée.
Indice
L'énergie stockée dans une batterie : \(\mathbf{E=U \times Q}\) avec \(\left\lbrace\begin{array}{lll}\text{E : Énergie en Watt·heure (W·h)}\\\text{U : tension de la batterie en Volt (V)}\\\text{Q : capacité de la batterie en Ampère·heure (A·h)} \end{array} \right.\)
Indice
La masse d'une batterie : \(\mathbf{m = \frac{\text{Énergie}}{\text{ Densité}}} \) avec \(\left\lbrace\begin{array}{ll} \text{Énergie en Watt·heure (W·h)}\\\text{Densité (W·h·}kg^{-1})\end{array} \right.\)
Le trajet type comprend des pentes importantes allant jusqu’à 5,2 % sur le parcours étudié (figure 3).
Les résultats d’une simulation du parcours en milieu urbain (aller - retour) ont été consignés dans le tableau ci-contre.
Question
A l’aide du tableau 1 et de la figure 2, CALCULER l’énergie fournie par la batterie d’accumulateurs pour effectuer un trajet aller-retour.
Pour éviter la décharge profonde, l’énergie disponible dans la batterie d’accumulateurs est limitée à 375 W·h, INDIQUER le nombre de trajet aller-retour effectué par le cycliste sans recharger la batterie d’accumulateurs ainsi que l’autonomie du vélo en km sachant que l’énergie consommée durant un aller-retour est de 41,4 W·h.
A l’aide du diagramme des exigences (DTR2), JUSTIFIER que le critère d’autonomie est bien respecté.
Indice
L'énergie électrique : \(\mathbf{E=P \times t = U \times I \times t}\) avec \(\left\lbrace\begin{array}{lll|}\text{E : Énergie en Watt·heure (W·h)}\\\text{U : tension en Volt (V)}\\\text{I : intensité du courant en Ampère (A)}\\\text{t : temps de fonctionnement en heure (h)} \end{array} \right.\)
Le cycliste possède une voiture de type citadine fonctionnant à l’essence avec un réservoir de 50 L. En milieu urbain l’autonomie de ce type de véhicule est estimée à 600 km.
L’autonomie du vélo facile est de 50 km pour une énergie stockée de 375 W·h. Durant une année, la distance sur le trajet type du cycliste est de 1291,5 km.
Question
MONTRER que pour le trajet type la consommation annuelle d’essence est de 107,62 litres et la consommation électrique est de 9,68 kW·h.
Sachant que le coût de l’énergie électrique 0,14 € le kW·h et le coût de l’essence est de 1,56 € le L.
CALCULER le coût annuel pour ces deux moyens de transport.
EN DÉDUIRE les économies que le cycliste fait lorsqu’il privilégie l’utilisation du vélo.