Витрати енергії на транспортне досьє
Досьє - Енергія у всіх її формах
П’єр Маніль
Інженер з досліджень CEA
Опубліковано 31.01.2019
Змінено 08.02.2019
Опубліковано 31.01.2019 - Змінено 08.02.2019
Енергія пронизує наш світ, всюди присутній у нашому повсякденному житті та в публічних дискусіях. Без цього ні руху, ні життя. Які енергії на завтра? Який вплив на клімат? Які технічні проблеми, які ризики? Ось декілька відповідей.
Енергія у всіх її видах
Що таке енергія? ?
Людське тіло, ресурс енергії
Енергія вдома: розумне споживання
Витрати енергії на транспорті
Енергетика у Франції та в усьому світі
Парниковий ефект та глобальне потепління
Сонячна енергія, альтернативне та невичерпне джерело
Енергія вітру: енергія вітру та Сонця
Енергія води та ґрунту: гідравлічна, припливна, геотермальна
Атомна енергетика: як працює електростанція
Зберігання енергії: екологічна проблема
Йти далі: Енергія у всіх її видах, книги, адаптовані П’єром Манілом
Подорожі є важливим елементом у нашому рахунку за енергоносії. У Франції частка транспорту в кінцевому споживанні енергії становить 32%, що значно перевищує частку промисловості (21%). З 25 км щоденних місцевих подорожей середньостатистичного француза 16 км проїжджають на машині, 2 км на громадському транспорті, 0,7 км на велосипеді та 5,6 км пішки.
Автомобіль
Для прискорення автомобіля потрібно подавати енергію. Енергія, необхідна для досягнення швидкості, що має напрямок та інтенсивність, представлена вектором, вектором швидкості. Відносна швидкість - це швидкість одного тіла відносно іншого або відносно еталона. "Data-image =" https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/3/1/ 9/319daf63f4_77541_leibniz-dp .jpg "data-url ="/science/definitions/physique-speed-324/"data-more =" Читати визначення "> задана швидкість пропорційна масі автомобіля та його швидкості на Таким чином, це займає чотири рази більше енергії для досягнення 100 км/год, ніж для досягнення 50 км/год. Прискорення від 0 до 100 км/год вимагає стільки палива, скільки проїзд 1 км по шосе, або 15 км. Поїзд справді порівняно важкий, але відносно економічний, коли руху .
Запуск на постійній швидкості, автомобіль повинен боротися проти певного опору. Завдання двигуна полягає в тому, щоб надати машині саме ту силу, яку потрібно для подолання цього опору. Тому саме цей опір визначає витрату палива. Це пов’язано з двома явищами: опір коченню, майже повністю спричинене деформацією шин на дорозі, та опір повітря, або опір, який залежить від аеродинаміки автомобіля.
Малюнок вище порівнює ці два ефекти для автомобілів середнього розміру. На низьких швидкостях домінує опір коченню. У цьому випадку, очевидно, краще мати легкий автомобіль, який споживатиме менше енергії під час багатьох циклів зупинки-перезапуску. На автострадах переважає опір повітря. Ми віддаємо перевагу низький і вузький автомобіль, з невеликою фронтальною площею. Тому аеродинаміка є дуже важливою. І оскільки опір повітря зростає з квадратом швидкості, швидкість руху значно збільшує витрату палива.
Гібридний автомобіль використовує два двигуни для підвищення ефективності - звичайний тепловий двигун та електродвигун. Енергія походить виключно від бензину або дизеля - вся гібридна технологія використовує цю енергію ефективніше, ніж у звичайному автомобілі. Це гарне рішення для міських подорожей.
Повністю електричний автомобіль тепер можливий лише на короткі відстані, оскільки ефективність діючих акумуляторів не дозволяє завантажувати достатньо енергії. Однак їх автономності достатньо для більшості поїздок по дому та в офіс. Якщо технологія акумуляторів прогресує, можна припустити, що електромобілі в кінцевому підсумку долатимуть відстані, порівнянні з тими, які покривають поточні машини згоряння.
Автобус і поїзд
Для тривалих поїздок повний автобус втричі ефективніший за автомобіль. У місті, коли потрібно багато зупинок, автобуси та машини відносно порівнянні.
Поїзди відчувають більший опір повітря, ніж автомобілі, але вони перевозять значно більше пасажирів. Завдяки своїм металевим колесам та сталевим рейкам поїзди також мають набагато менший коефіцієнт опору коченню, а тому є особливо конкурентоспроможними.
Однак на високій швидкості поїзди приречені бути енергоефективними: опір повітря зростає із збільшенням квадрата швидкості. Тому їзда вдвічі швидша, отже, вимагає в чотири рази більше енергії. Опір коченню стає незначним із швидкості близько 300 км/год. На практиці TGV споживає приблизно в п’ять разів більше енергії, ніж звичайний магістральний поїзд. На щастя, висока заповнюваність грузових автомобілів підвищує їх ефективність на одного пасажира. Не забуваємо, що TGV працює з електрикою, а не з викопним паливом. "data-image =" https://cdn.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/1/9/1/19101d2e63_46125_def-fossile-nardino-flickr.jpg "data-url ="/planete/definitions/paleontologie-fossile-1091/"data-more =" Детальніше "> скам'янілість .
Літак
Літак приблизно такий же ефективний, як і наполовину заповнений автомобіль. Однак деякі фактори, такі як вантажні перевезення, ускладнюють порівняння. Багато літаків перевозять набагато більше вантажу, ніж просто пасажирський багаж. Тому їхню загальну ефективність важко оцінити з точністю.
Велосипед
Велосипед є найбільшим переможцем, якщо поглянути на кількість витраченої енергії на кілограм перевезеної маси та на одиницю відстані. На відміну від ходьби, центр ваги велосипедиста залишається нерухомим. Коефіцієнт опору коченню дуже схожий на коефіцієнт опору коченню автомобіля. Коефіцієнт опору повітря сильно варіюється від випадку до випадку, залежно від положення велосипедиста. Тому аеродинаміка є важливою для досягнення високої швидкості.