Споживання енергії транспортним засобом від ходьби до польоту
Вміст на цій сторінці оптимізовано для надшвидкого завантаження через Google Amp. Щоб отримати доступ до мобільного сайту, натисніть тут
Без енергії, яку може використовувати людина, немає промисловості, немає послуг, немає опалення, немає житла, немає транспорту, менше їжі тощо. Без енергії ніщо неможливо, оскільки це основа всього процесу трансформації.
Вітер, припливи, відливи, річки, природне світло представляють форми енергії, що походять від одного джерела: нашого сонця. Вони невичерпні, і вони, безумовно, становитимуть важливу роль у енергетичній суміші завтрашнього дня.
Споживання енергії продовжує зростати в глобальному масштабі завдяки викопному паливу, якого все ще багато в глобальному масштабі і яке залишається відносно недорогим, незважаючи на епізодичне зростання цін.
Тож у світі, де енергія всюди присутня, необхідна для всіх наших щоденних дій, хіба не цікаво мати на увазі деякі орієнтири чи порядки індивідуального споживання енергії відповідно до наших способів подорожі.
Тому я пропоную в цій статті навести кілька орієнтирів щодо енергетичної жадібності наших основних видів транспорту (пішохідний, велосипедний, автобусний, автомобільний, поїзд, літак). Я вказую, що мова йде про кількісне порівняння незалежно від елементів, пов'язаних із використанням викопного палива, таких як забруднення або вироблення СО2, що сприяє збільшенню парникового ефекту, оскільки я включаю прогулянки та їзду на велосипеді, які зазвичай не забруднюють навколишнє середовище.
Перш за все, нагадування про деякі енергетичні еквіваленти
1 кіловат-година (КВт-год) або 1000 Вт-година (Вт-год) = енергія, споживана приладом потужністю 1000 Вт, що працює протягом 1 години. Також еквівалентно 3 600 000 Джоулів (1000 * 3600 секунд).
1 літр бензину еквівалентний 9 кВт-год або 9000 Вт · год (приблизно! Все залежить від якості продукту). Ви можете зустріти дещо інші цифри в літературі .
1 літр споживаного людиною кисню забезпечує тілу енергією приблизно 21 кілоджоуль (21000 Джоулів) (все залежить від споживаного енергетичного субстрату: ліпідів або вуглеводів). М'язова ефективність знаходиться в діапазоні від 20 до 25%. При витраті одного літра кисню на хвилину організм забезпечує в кращому випадку корисну потужність 87 Вт (лампочка!). Найкращий спортсмен може споживати 5 літрів кисню на хвилину в аеробному режимі (навіть трохи більше).
Побачимо тепер споживання основних видів транспорту. Для узгодження результатів я буду використовувати ват-годину (Вт-год), а споживання буде пов’язано з пройденим км та на одного пасажира. Оскільки більшість результатів будуть обертатися приблизно на кілька десятків або сотень Вт-год, досить легко уявити їх, уявивши, що ваша стара лампа на 100 Вт, яка горіла протягом 1 години, споживала б 100 Вт.
Ходьба
Ходьба передбачає споживання кисню приблизно 3 мл (мілілітр) на кг, на хвилину та на км/годину
Отже, людина вагою 70 кг споживатиме приблизно 210 мл кисню на хвилину та на км/год.
Тоді загальна розвинена потужність дорівнює: 0,210 * 21000/60 = 73,5 Вт на км/год
Корисна механічна потужність з ефективністю 20% приблизно дорівнює 15 Вт на км/год
Енергія, витрачена на 1 км проїзду: 73 Вт-год. Ми близькі до 1 Вт/год на кг ваги
Звичайно, не потрібно бути надто точним, оскільки тут задіяно багато факторів, таких як вага, працездатність м’язів, економія руху та ін.
Біг
Потреба в енергії на 1 км проїзду не сильно відрізняється від ходьби. Споживання кисню досить близько 3,5 мл на кг/хв/км/год. Тому необхідно вважати на 15-20% більше, ніж ходьба
Велоспорт на рівній землі
Порівняно з ходьбою важче розрахувати енергію, витрачену на кілометр, пройдений велосипедистом по рівному майданчику, оскільки в силу входить багато факторів: вага велосипеда, шини (особливо ширина та тиск), вага людина, стан дороги, вітер і т. д., але ми все одно можемо віддати порядки.
Корисні потужності, що розвиваються у велосипеді (аеробно), коливаються від декількох десятків ват до 450 ват для професійних велосипедистів (набагато менше в 70-х, 80-х!).
Візьмемо до прикладу поїздку, коли велосипедист розвиває корисну потужність 100 Вт. М'язова потужність становить близько 20-25%, отже загальна потужність, що розвивається на рівні організму, буде дорівнювати 100 * 5 = 500 Вт (якщо брати найнижчу потужність). Ми можемо обґрунтовано уявити, що за цю годину велосипедист подолає мінімум 20 км по квартирі.
Енергія, витрачена на 1 пройдений км = 500/20 = 25 Втч (ідея)
Автомобіль
Візьміть машину, яка споживає в середньому 6 літрів на 100 км.
Енергія, витрачена на 1 км проїзду на 1 пасажира: 6 * 9000/100 = 540 Вт · год
Енергетична вартість автомобіля в 6-10 разів вища, ніж ходьба, і в 20 разів вища, ніж їзда на велосипеді.
Автобус
Візьмемо такі припущення: витрата на 100 км: 40 літрів. Середня кількість пасажирів: 20
Знову ж таки, немає необхідності шукати точність, особливо для цього виду транспорту!
Енергія, витрачена на 1 км проїзду на пасажира: 40 * 9000/20 = 180 Вт · год
TGV
Важко дати точні цифри споживання TGV, оскільки існує кілька поколінь TGV (TGV Sud-Est, TGV Atlantique,) і, отже, різні рушійні сили та пасажиромісткість.
Блоки живлення TGV Atlantique, що оточують поїзд, забезпечують максимальну потужність 8800 кВт. Вони вміщають близько 500 людей. Візьмемо середню завантаженість 70% (350 осіб).
Для TGV Atlantique споживана енергія становить близько 20 000 кВт-год на 100 пройдених км.
Енергія, витрачена на 1 км проїзду на пасажира: 20 000 * 1000/350/100 = 57 Вт/год
Ми спостерігаємо коефіцієнт, близький до приблизно 10 з автомобілем на користь TGV.
Насправді ми можемо визначити діапазон від 60 до 100 Вт · год, залежно від конфігурації поїзда, використовуваних двигунів та коефіцієнта заповнення.
Літак
Витрата на одного пасажира становить близько 4-5 літрів на 100 км. Останні літаки можуть опускатися нижче 4 літрів.
Енергія, витрачена на 1 км проїзду на пасажира: 4 * 9000/100 = 360 Вт · год
Літак споживає менше автомобіля на одного КМ/пасажира, але на зворотну подорож 25000 км йому знадобиться 1000 літрів пального! Набагато більше квоти, наданої нам для уникнення глобального потепління.
Як бонус: Rafale
З усіх видів транспорту (я виключаю ракету) Rafale має всі шанси отримати ціну досконалості у споживанні енергії: тут знову немає потреби прагнути до точності. Все залежить від висоти, швидкості та ваги брутто. Його споживання може легко піднятися до 4000 літрів пального на годину на відстані, що проїжджає більше 1800 км (вона може літати на 2 Маха). Візьміть цю гіпотезу.
Енергія, витрачена на 1 км проїзду: 4000 * 9000/1800 = 20 000 Вт · год
(В 30-40 разів більше, ніж наш автомобіль, вивчений вище).
Зауважте, що ці цифри не враховують усіх попередніх процесів, що ведуть до готового продукту, таких як літак або TGV (дослідження, виробництво, майданчики тощо), а також подальших процесів знищення або переробки кінцевого продукту. об'єкти життєдіяльності, а також процеси технічного обслуговування обладнання та інфраструктури (залізничні лінії, станції, аеропорти). Це означає, чи слід вживати великих запобіжних заходів, коли ЗМІ публікують порівняльні дослідження енергетичних витрат того чи іншого обладнання або видів транспорту.
Ідеальний транспорт:
Якщо ваш маршрут становить від 1 до 3 км, ідеально пішки, тому що час витягувати велосипед, надувати його та одягати замок, ми вже прибули!
Якщо ваш маршрут від 3 до 20 км, ідеальним варіантом буде велосипед. Якщо цього не вдасться, автобус, метро, поїзд.
Якщо ваш маршрут становить від 20 до 100 км, я вагаюся, можливо, ідеальним є поїзд. Але, безсумнівно, машина матиме останнє слово!
Якщо ваш маршрут становить від 100 до 1000 км, а якщо ви один, ідеальним є поїзд.
Якщо ваша подорож становить 10 000 км і більше, ідеально залишатися вдома, адже 10 000 км літака - це 400 літрів гасу! не корисний для природи.
Якщо ви поспішаєте, якщо у вас багато грошей, якщо ви недалеко від військової бази, якщо знаєте самовдоволеного пілота, якщо вам байдужа природа, візьміть Rafale (мінімум 30000 євро від? ? години!). Але будьте обережні, щоб не поїхати до Австралії, оскільки сфера її дії обмежена, а комфорт не гарантований.!