Esparron Alexis, Ponson Robin, Pratoussy Martin 1èreS2 Lycée Blaise-Pascal
Dépenses énergétiques de quelques moyens de transport
La marche
La marche entraîne une consommation d'oxygène de 3 ml (millilitre) par kg, par minute et par km/h. Une personne de 70 kg consommera donc environ 210 ml d'oxygène par minute et par km/h
La puissance développée totale est alors égale à :
0,210 * 21000 / 60 = 73,5 Watts par km/h.
La puissance mécanique utile avec un rendement de 20% est environ égale à 15 Watts par km/h.
L'énergie dépensée pour 1km parcouru est de : 73 Watts-heure (Wh). On est proche de 1 Wh par kg de poids.
Il est difficile d'être très précis car de nombreux facteurs interviennent tels que le poids, le rendement musculaire, l'économie de locomotion, etc…
Le vélo sur terrain plat
Il est plus difficile en comparaison avec la marche de calculer l'énergie dépensée pour un km parcouru sur terrain plat par un cycliste car de nombreux facteurs entrent en jeu: le poids du vélo, les pneus (largeur et pression), le poids de la personne, l'état de la route, le vent, etc… Mais on peut tout de même donner des ordres de grandeur. Les puissances utiles développées en vélo (en aérobie) vont de quelques dizaines de Watts à 450 Watts pour les cyclistes professionnels.
Prenons le cas d'une balade où le cycliste développe une puissance utile de 100 Watts :
Le rendement musculaire est de l'ordre de 20 à 25%.
La puissance totale développée au niveau de l'organisme est donc égale à :
100*5= 500 watts (si je prends le plus faible rendement).
On peut donc imaginer que le cycliste va parcourir en une heure à cette puissance un minimum de 20km sur le plat.
L'énergie dépensée pour 1 km parcouru = 500/20 = 25 Wh (ordre d'idée)
La voiture
Prenons une voiture qui consomme en moyenne 6 litres au 100 km.
L'énergie dépensée pour 1km parcouru pour 1 passager : 6*9000/100 = 540 Wh
Le coût énergétique d'une voiture est entre 6 et 10 fois plus élevé que la marche, et plus de 20 fois plus élevé que le vélo.
Le bus
Prenons les hypothèses suivantes : consommation au 100km : 40 litres. Nombre moyen de passagers : 20
L'énergie dépensée pour 1km parcouru par passager: 40*9000/20 = 180 Wh
Le TGV
Il est difficile de donner des chiffres précis pour la consommation des TGV, car il y a plusieurs générations de TGV et donc des puissances motrices et des capacités en voyageurs différentes. Les motrices du TGV Atlantique encadrant une rame offrent une puissance maximale de 8800 kW. Elles ont une capacité de 500 personnes environ.
Prenons un taux d'occupation moyen de 70% (350 personnes).
Pour le TGV Atlantique l'énergie consommée est de l'ordre de 20 000 kWh pour 100 km parcourus.
L'énergie dépensée pour 1km parcouru par passager: 20000*1000/350/100 = 57 Wh
On observe un facteur proche de 10 environ avec la voiture en faveur du TGV.
Cette donnée varie néanmoins selon la configuration du train, des motrices utilisées, et du taux d'occupation.
L'avion
La consommation par passager se situe autour de 4 à 5 litres au 100km, les avions récents pouvant descendre en dessous de 4 litres.
L'énergie dépensée pour 1km parcouru par passager : 4*9000/100 = 360 Wh
L'avion consomme moins que la voiture au km/passager mais il faudra compter 1000 litres de carburant sur un trajet aller/retour de 25 000 km.
*1 kilowattheure (KWh) ou 1000 watts-heure (Wh) =
Energie consommée par un appareil d'une puissance de 1000 watts fonctionnant pendant 1 heure.
Aussi équivalent à 3600 kilojoules (kJ): 1000*3600 secondes
*1 litre essence=
9 kWh ou 9000 Wh en moyenne: tout dépend de la qualité du carburant