L'essence libère environ 12 kWh par kilogramme, une batterie…

Exercice d'entraînement · niveau 2 · physique (première), chapitre 5 — Aspects énergétiques des phénomènes électriques · Charges, débit, énergie stockée

Énoncé

L'essence libère environ $12$ kWh par kilogramme, une batterie lithium-ion en stocke environ $0, 25$ kWh par kilogramme.

Calculer le rapport brut des deux densités d'énergie.
Le moteur thermique convertit environ $25 %$ de cette énergie en travail mécanique, la chaîne électrique environ $90 %$ . Recalculer le rapport sur l'énergie utile.
Que conclure sur l'autonomie des véhicules électriques ?

Corrigé

1. $\frac{12}{0 , 25} = 48$ : l'essence est, à masse égale, presque cinquante fois plus « énergétique ». <br> 2. Utile pour l'essence : $12 \times 0, 25 = 3, 0$ kWh/kg. Utile pour la batterie : $0, 25 \times 0, 90 = 0, 225$ kWh/kg. Rapport $\frac{3 , 0}{0 , 225} = 13$ . <br> 3. L'écart réel n'est pas de $48$ mais de $13$ : le meilleur rendement de la chaîne électrique rattrape près des trois quarts du handicap. Il reste néanmoins considérable — c'est pourquoi une batterie de $400$ kg n'offre que l'autonomie d'un réservoir de $30$ kg d'essence.

Contrôle : $48 \times \frac{0 , 25}{0 , 90} = 13$ ✓, le rapport brut corrigé par le rapport des rendements.

Piège : comparer deux technologies sur la seule énergie stockée. Ce qui fait avancer un véhicule, c'est l'énergie utile : tout bilan honnête se fait après les rendements.

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.