Race for water, bac S Antilles 2019. En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts. . . Race for water est le nom donné à un navire révolutionnaire, capable de se déplacer sur de longues distances en utilisant exclusivement des énergies issues de ressources renouvelables : solaire et éolienne. Par ailleurs, l’électricité produite peut être stockée dans des batteries ou par production de dihydrogène stocké lui mêmedans des bouteilles. masse molaire moléculaire du dihydrogène : M(H2) = 2,0 g.mol-1 ; énergie : 1 Wh (wattheure) = 3 600 J ; au voisinage du sol, une surface horizontale de 1 m2 reçoit de la part du Soleil une puissance moyenne égale à 500 W lors d’une journée ensoleillée – une journée ensoleillée a une durée de 12 h en moyenne ; besoin énergétique moyen quotidien pour l’équipage du navire (éclairage, cuisine, appareillages scientifiques, etc.) : 100 kWh. Questions préliminaires. 1. Montrer que, en l’absence de vent, les besoins journaliers en énergie électrique (moteurs et besoins de l’équipage) correspondent à 340 kWh. Le navire est équipé de deux moteurs électriques. Chacun nécessite une puissance de 5 kW pour pouvoir faire avancer le navire à la vitesse de 3 noeuds. Les moteurs sont alimentés par les batteries. 5 x2 x24 = 240 kWh. Besoin énergétique moyen quotidien pour l’équipage du navire (éclairage, cuisine, appareillages scientifiques, etc.) : 100 kWh. Total : 240 +100 = 340 kWh. 2. Montrer que la valeur de la quantité maximale d’énergie que peut stocker le navire (sous la forme électrique dans les batteries et sous la forme chimique en lien avec le dihydrogène stocké dans les bouteilles) vaut environ 3 400 kWh. Les quatre batteries au lithium ont une masse totale de 2 tonnes. Chacune peut stocker jusqu’à 188,5 kWh. 188,5 x4 =754 kWh. Une masse totale de 200 kg de dihydrogène peut être stockée sous pression dans le navire. 200 x1000 / 2 = 1,0 105 mol. En mode générateur, la pile à combustible consomme du dihydrogène pour produire de l’énergie électrique. Elle peut produire 26 Wh par mole de H2. 26 105 Wh = 2,6 103 kWh. Total : 3,354 103 ~3,4 103 kWh Problème. Les réserves d’énergie du navire ont-elles pu retrouver, à la fin des 11 jours de la partie du voyage étudiée, leur niveau de départ ? On suppose qu’au départ (le matin du 21 mai) le navire a stocké la quantité maximale d’énergie. Besoin énergétique moyen quotidien : 340 kWh. Soit pour 11 jours : 340 x11 = 3,74 103 kWh. 3 jours de vent à 10 noeuds : Avec un vent de vitesse 10 noeuds*, le kite peut tracter le navire à la vitesse de 3 noeuds sans utiliser les moteurs. Le système ne peut être utilisé que la journée, il reste plié durant la nuit. Energie liée au vent : 1,5 x 240 =360 kWh 2 jours de soleil : au voisinage du sol, une surface horizontale de 1 m2 reçoit de la part du Soleil une puissance moyenne égale à 500 W lors d’une journée ensoleillée – une journée ensoleillée a une durée de 12 h en moyenne. Panneaux solaires : couvrant une surface de 500 m2, les cellules photovoltaïques possèdent un rendement de 32 %. Energie électrique produite : 500 x 500 x 0,32  x24 = 1,92 106 Wh = 1,92 103 kWh. Total énergie produite : 2,28 103 kWh. Bilan énergétique : (2,28 -3,74) 103 = -1,46 103 kWh. A la fin des 11 jours, les ressources énergétiques du navire sont inférieures à leur niveau de  départ.

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