ENR810-Exercice C01

ENR 810 – ÉNERGIES RENOUVELABLES
EXERCICE C01-03
Problème no 1: Le corps humain
Comparaison batterie-essence-être humain
• Combien d’énergie faut-il à un être humain de 80 kg pour marcher de Chamonix – 1300m – au Dôme du Goûter – 3800m –
en 10 heures s’il porte un sac à dos de 10 kg?
• Combien coûte un ouvrier qui travaille 10 heures au salaire minimum en $/kWh?
• Quel est le coût d’un kWh d’essence si on utilise un rendement de combustion global de 27%?
• Quel est le rapport entre les deux?
Solution du problème de la semaine 1:
Mont-Blanc
Initial
Final
Dénivellé
g
Masse humain
Charge
Masse totale
É potentielle mgh
É potentielle mgh
Salaire
Durée
Coût
Coût énergétique
1300
3800
2500
9,81
80
10
90
J
0,61 kWh
2207250
$/h
10 h
120 $
195,7186544 $/kWh
12
Énergie annuelle (200 jours)
Coût énergétique
122,625
Densité énergie essence
Densité essence
Densité énergie essence
Coût
Coût énergétique théorique
Rendement
Coût énergétique réel
11,63
Coût pour remplacer un humain
Pendant un an
C'est donc 500 x + cher
m
m
m
m/s2
kg
kg
kg
kWh
24000 $
0,85
9,89
1,00
0,10
27
0,37
45,94
kWh/kg
kg/L
kWh/L
$/L
$/kWh
%
$/kWh
$
522 x + cher!
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2015-02-02
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ENR 810 – ÉNERGIES RENOUVELABLES
EXERCICE C01-03
Comparaison batterie-essence-être humain
• Quelle est la densité d’énergie du corps humain (métabolisme de base en Wh/kg/j)?
• Quel est alors le métabolisme quotidien d’un spécimen de 70 kg?
• Combien de tels individus sont requis pour produire autant d’énergie qu’un kg d’essence?
Solution
http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9tabolisme_de_base
Plusieurs formules ont été proposées pour effectuer le calcul du MB :
La formule de Harris et Benedict recalculée par Roza et Shizgal (1984) :
Femmes : MB = 9,740P + 172,9T -4,737A +667,051 [kcal]
Hommes : MB = 13,707P + 492,3T -6,673A +77,607 [kcal]
où
MB est le métabolisme de base en kilocalories,
P est la masse en kilogrammes,
T est la taille en mètres et
A est l'âge en années
Mais c'est la formule de Black et al. (1996) qui est actuellement la formule de référence, en particulier dans le cas des sujets en
surpoids et des personnes âgées (de plus de 60 ans) :
Femmes : 0,963P^0,48xT^0,5xA^-0,13 [MJ]
Hommes : 1,083P^0,48xT^0,5xA^-0,13 [MJ]
où
MB est le métabolisme de base en mégajoules,
P est la masse en kilogrammes,
T est la taille en mètres et
A est l'âge en années
Pour un homme de 29 ans, 80 kg et 1,80 m = 7,685MJ/j ou 4 kJ/kg/h
+++++++++++++
The human body has a basic energy consumption of about 4 kJ per kilogram of body weight and daily hour, regardless of whether you
are at work or asleep
4kJ est aussi 4000 J = 1,111Wh /kg par heure sur une journée 26,66 Wh, une batterie ordinaire au plomb pour le métabolisme de base.
The amount of energy your body burns is largely determined by your professional activity, add therefore the value below which is
relevant to you, in order to calculate your basic energy consumption. Seated work 1000-2000 kJ + une heure de vélo 1000 kJ
Pour un humain de 70 kg, pour une journée:
4*70*24 = 6720 kJ de métabolisme de base (1,8 kWh) + 3280 kJ activité (0,9 kWh) = 10 000kJ Approx 2500 cal ou
142 kJ /kg ou 142857J/kg ou 39,68 Wh
Une bonne batterie ordinaire au plomb
Au total on arrive à 1,8kWh de métabolisme de base ajouté de 0,9 kWh d’activités (on avait 0,6kWh pour le marcheur de Chamonix).
En fait le rendement du corps humain est de 18% environ donc des quelques 3 kWh d’énergie ingurgitée par jour on pourra produire
environ 0,6kWh.
On peut dire que 1kWh de travail mécanique est à peu près le maximum que peut fournir un individu.
A 0,0826$/kWh, ce travail ne vaut pas cher.
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39 Kcal par jour et par kg de poids corporel pour un homme ;
163kJ/kg/j
http://www.all-musculation.com/musculation/notions-physiologie/metabolisme-base.html
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Homme : MR (Kcal/j) = 13,75 x Poids (kg) + 500 x Taille (m) – 6,76 x Age (années) + 66
http://www.obesite-formation.fr/outils-pratiques/66-calcul-du-metabolisme-de-base
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