Partie 3 - Questions 3.4 à 3.6 et 3.8 à 3.12 · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole remplacement - EE 2022

Partie 3: la capacité de stockage d’hydrogène du bateau est-elle suffisante pour assurer deux jours de navigation ?

L’étude précédente a montré que l’hydrogène vert est un combustible intéressant pour la propulsion du fret maritime. Pour utiliser une pile à combustible en tant que source d’énergie, il est nécessaire d’utiliser un système de propulsion électrique pour les navires.

Pour effectuer un voyage, il faut vérifier l’exigence 1.1 du document DT4.

Energy Observer part pour un voyage d’essais entre St Tropez et Minorque, décrit dans le document DT5.

La première phase de fonctionnement (jusqu’au coucher de soleil) se déroule de jour et il n’y a aucun vent. Le bateau fonctionne sur ses batteries avec l’apport d’énergie extérieure due à l’ensoleillement. Il s’agit du fonctionnement « éco » pendant lequel le système ne produit pas d’hydrogène.

Après le coucher du soleil et jusqu'à 3 heures du matin, le bateau est propulsé uniquement à l'aide de l'énergie des batteries. Il s'agit de la deuxième phase de fonctionnement décrite dans le document technique DT5.

Nous rappelons que la capacité de la batterie est de 112 kW·h.

3.4

Calculer la quantité d'énergie en kW·h cédée par les batteries.

kW·h

Les besoins en énergie pour l'activité du navire et la vie à bord (consommation de l'équipage) correspondent à 20% de l'énergie produite par les batteries.

3.5

À partir du diagramme précédent, calculer l'énergie effectivement utilisée par la motorisation pour la propulsion.

3.6

Calculer en heure la durée de cette deuxième phase de navigation.

En déduire la puissance moyenne dissipée utilisée par le moteur pour maintenir cette allure.

h

La puissance moyenne dissipée en mode « éco » est de 10,8 kW.

3.8

Calculer, sur une durée de 2 jours, l'énergie totale consommée par le bateau.

3.9

Relever sur le DT5 l'énergie totale consommée lors de la navigation de St Tropez à Minorque. Commenter le résultat.

kW·h

La quantité d'énergie stockée dans 1 kg de H 2 est de 33 kW·h.

3.10

Calculer la masse en kg d'hydrogène nécessaire pour alimenter en énergie un trajet de deux jours sans vent et sans ensoleillement (le bateau est uniquement propulsé par l'hydrogène).

kg

3.11

Lire sur le diagramme de définition des blocs (bdd) du DT2 la capacité et le nombre de réservoirs à hydrogène sur le bateau. En déduire la masse totale d'hydrogène embarquée.

kg

kg

3.12

Conclure sur la faisabilité du trajet en deux jours uniquement avec un apport d'hydrogène.