TPE: Pavegen!

[jsp 83]

Salut à Tous !

Je travaille sur un TPE sur le système du Pavegen !
Il me manque l'aspect "scientifique" de mon TPE, surtout les fameux calculs, passage obligatoire des TPE de séries S.
Nous ne savons pas trop comment nous y prendre avec mon groupe.
On pensé faire quelque chose avec l'Epp et l'Ec...

Avec une hauteur de 5mm et une personne de masse moyenne (~70kg). On peut faire passer 50,000 piétons sur ce système chaque jour! Sachant qu'il peut en subir 8 millions de pas.

L'énergie cinétique est une énergie que possède tout corps en mouvement. Techniquement, l'énergie cinétique de nos pas provient en partie de la gravité qui nous attire vers le sol. Lorsque quelqu'un marche sur un Pavegen, l'énergie cinétique de son pas est absorbée par une surface flexible et permet ainsi de produire jusqu'à 2,1 Watt d'électricité.
Comment faire pour démontrer que l'énergie cinétique peut apporter 2,1 Watts ?!?!?!?!



Edit de la modération,
conformément aux nouvelles consignes de la section TPE/TIPE,
cette discussion a été déplacée dans un forum technique/scientifique pour disposer de réponses plus précises.
Le lien traceur sera supprimé un mois après la date d'édition de ce message.
L'équipe de modération
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[invite93cd8550]

1°/ par conservation de l'énergie avec tes valeurs:
Ep => energie potentielle. Il te faut chercher les lois dans les bouquins de Ter.
Ep = mgh = 70 * 9.81 * 0,005 = 3,43 J

2°/Chute d'un corps libre => ???
Ec = 1/2 m V²

3°/ Attention l'énergie est en J joules. W c'est les Watts c'est la puissance qui exprime la capacité à fournir une énergie en une période de temps P = dE / dt.

Système interessant pour créer une autonomie d'un système isolé. J'ai encore appris quelqe chose avec vos TPE. Bravo et creusez.

[phuphus]

Bonjour à vous deux,

pas besoin d'aller à l'énergie cinétique, l'énergie potentielle suffit...

Le système peut donc, en supposant un rendement de 100% (et hop, déjà une hypothèse avantageuse...), fournir 3.43J à chaque pas. En supposant en effet qu'une dalle est foulée 50000 fois par jour (et hop, deuxième hypothèse avantageuse...), elle produit donc sur une journée 171 675 J. Une journée étant constituée de 86400 secondes, on obtient donc une puissance équivalente continue de :

171675 / 86400 = 1.99W

Première incohérence : un rendement de 100%, ça n'est pas possible. Il faut tenir compte du rendement réel, incluant le rendement de conversion, le rendement de stockage, le rendement de restitution, etc.

Deuxième incohérence : 50 000 piétons par jour revendiqués dans tous les articles de presse présents sur le site de l'inventeur, à raison apparemment d'un piéton toutes les 4 à 10s... Nous apprenons donc qu'en Angleterre, les journées font 97h et qu'il y a foule 97h/97h.

Petit rattrapage tout de même : la force nécessaire pour maintenir l'équilibre au sol pendant la marche est supérieure à masse * g (puisque la marche est une suite de chutes rattrapées...), ce qui permettrait peut-être de retomber sur les fameux 2.1W.

Mais bon, OK, supposons que chacun de ces trucs produise 2.1W avec 50000 pas par jour, soit un pas toutes les 1.7s.

Autre manière de le dire, en 1.7s on fait en moyenne 3 pas. C'est à dire qu'en marchant uniquement sur des Pavegen, chacun de nous devient une centrale de 6.3W en puissance (en marchant 24h/24...).

Supposons qu'à terme, 50% des chemins que nous empruntons tous les jours soient remplis de Pavegen (et hop, troisième hypothèse optimiste !). Supposons encore que nous marchions tous en moyenne, comme cela est recommandé, 30 minutes par jour, le tout en mangeant nos 5 fruits et légumes quotidiens. Nous deviendrions donc chacun des centrales de 6.3 * 50% / 48 = 0.0666 W (Diantre ! Nous serions les instruments du diable !)

Sachant qu'en France chacun a besoin de 1000W de production électrique (tout compté, le domestique, le professionnel, l'inutile, etc.), cela veut donc dire que paver 50% des surfaces foulées avec des Pavegen permettrait d'assurer ... 0.0066 % de la production électrique nécessaire.

Sacrée révolution !!!

Bon, allez, la question qui tue : les Pavegen ont pour l'instant 5 ans de durée de vie. Durée de vie pendant laquelle ils produiraient 92 kWh (toujours à raison de 2.1W par bidule). A votre avis, quelle est l'énergie nécessaire à la fabrication d'un Pavegen ? Plus que 92 kWh ???

[jsp 83]

Bonjour à Vous 2 !

Déjà, merci de vous intéressez à mon problème
et merci de m'apporter des "réponses".
Mais je crois que nous avons trouvé quelque chose de compatible !

>méca+: selon la doc du constructeur, c'est de l'énergie cinétique transformée en électricité! je retiens l'énergie potentielle (3,43 J)!

>phusphus: Les données constructeurs indiquent une production de 2,1 W par impact (par passage de personne).
Nous aurions un rendement de 2,1/3,4= 61%
Un impact toutes les 7 secondes, cela donne 3600/7=514 impacts soit 1079 W/h.
Un abribus est alimenté par 5 pavegens (recommandation constructeurs), soit 200W/h consommés avec des lampes basse consommation. Cela nous amène à une autonomie de 27h (1079x5/200). Nous sommes dans un techniquement possible!!!!

Par contre 50,000 piétons par jour, c'est le max que supporte le système. Ma maison est équipée de lampes basse consommation, je vais proposer à mon père d'installer un dance floor dans le salon, et puisque c'est bon pour la santé, de danser avec toute ma famille (plus de 3 personnes) 30 minutes par jour
Le cholestérol de mon père risque d'en prendre un coup (à la baisse)

[A voir en vidéo sur Futura]

[phuphus]

jsp 83,

je crois qu'il y a une légère confusion entre puissance et énergie dans tes derniers calculs... On va essayer de revoir tout cela.

Déjà, pourrais-tu donner le lien ou bien la documentation constructeur indiquant une production de 2.1W "par impact" ? D'un point de vue physique, cela n'a pas de sens.

Comme le précise méca+, chaque impact donne au système 3.43 joules (symbole J) d'énergie mécanique. C'est bien une énergie, et elle est bien exprimée en joules. Si tu préfères, cela représente le travail de la force exercée par un corps humain sur le Pavegen le long du trajet de 5mm. Le travail d'une force est bien une énergie, toujours exprimée en joules. Et ce travail est par définition égal à l'intensité de la force, en newtons, multipliée par la distance sur laquelle cette force a agi.

Pour la partie électrique, supposons que le rendement soit de 100% (attention à ton calcul de rendement, celui dans lequel tu trouves 61% ! Tu divises une puissance par une énergie, cela ne peut pas fonctionner !). Chaque pas fournit 3.43 J d'énergie mécanique au Pavegen, qui les convertit totalement en 3.43 J d'énergie électrique. C'est toujours une énergie, et elle est toujours en joules.

Par définition, une énergie est égale à une puissance multipliée par un temps (avec la puissance en watts, le temps en secondes et l'énergie en joules). Une ampoule de 20W qui fonctionne pendant 300 secondes a consommé :

NRJ = 20 * 300 = 600 joules

Sur les factures d'électricité, on préfère utiliser le kWh (donc kilowatts x heures et non pas kilowatts / heures !!!). Un moteur électrique de 2 kW qui tourne pendant toute une journée a consommé :

NRJ = 2 * 24 = 48 kWh

Que l'on peut d'ailleurs exprimer en joules, en convertissant tout en watts et en secondes :

NRJ = (2*1000) * (24*3600) = 172 800 000 J

Donc, à chaque impact le Pavegen reçoit 3.43 J d'énergie mécanique, que l'on supposera être transformées en 3.43 J d'énergie électrique (ce qui est aberrant, le rendement global du machin doit être assez médiocre, mais on fait juste l'hypothèse d'un rendement de 100% pour voir si l'on peut coller aux 2.1W revendiqués par Mr Kemball-Cook).

Si le Pavegen reçoit 50 000 impacts par jour, à raison de 3.43 J par impact, alors à la fin de la journée l'énergie électrique produite est de :

3.43 * 50 000 = 171 675 joules

(pour les calculs, j'ai repris la valeur exacte de l'énergie d'impact et non la valeur arrondie à deux décimales de 3.43)

On revient à notre définition de l'énergie : c'est une puissance multipliée par un temps. Autre façon de le dire, la puissance est une quantitée d'énergie divisée par un temps, avec les unités qui vont bien (joules, secondes, watts). Sachant que notre Pavegen a fourni 171 675 joules d'énergie électrique durant toute une journée, et qu'une journée dure 86400 secondes, alors nous pouvons calculer la puissance correspondant à notre générateur Pavegen :

Puissance = 171 675 / 86 400 = 1.99 W

Ce qui est un en en dessous des 2.1W revendiqués par le constructeur.

Bon, je vais m'arrêter là pour l'instant et ne pas redétailler la suite de mon précédent message (là où je sous-entends que le Pavegen fournit moins d'énergie que celle qui a servi à le construire, donc en gros que c'est anti-écologique). Dès que tu auras bien compris la manipulation des puissances et des énergies, alors je pourrai t'expliquer pourquoi je pense que le Pavegen est un gadget pour amuser la galerie et non pas un réel objet écologique.

En espérant ne pas t'avoir rebuté !

[invite9fa6e12d]

Salut a tous!

Alors la je ne comprend plus rien, je fais aussi un thème sur les systèmes de trottoirs électrique pour ma licence.
Alors voila pour commencer, je pense qu'il faut connaitre la production d'énergie d'un pas de l'homme, pour cela j'ai trouvé un forum interessant:
http://www.abcelectronique.com/forum...p/t-66812.html

Ensuite, je ne comprend pas pourquoi les 2.1w fournit ne sont pas à chaque pas exercé.
Lorsque l'on actionne le générateur, il y a une puissance crée (P=UI) avec une tension et une intensité non?

Et pour finir j'aimerais connaitre le rendement de cette fameuse dalles, entre la puissance fournie par un pas et la puissance réelle récupérée en sortie de ce pavé.

Voila je suis et je reste dans le flou. En attendant vos réponse merci d'avance.

[phuphus]

Alors voila pour commencer, je pense qu'il faut connaitre la production d'énergie d'un pas de l'homme, pour cela j'ai trouvé un forum interessant:
http://www.abcelectronique.com/forum...p/t-66812.html

Ensuite, je ne comprend pas pourquoi les 2.1w fournit ne sont pas à chaque pas exercé.

Bonjour flint25,

tu as toutes les réponses à tes questions dans les interventions précédentes.

S'il faut connaître l' ENERGIE d'un pas de l'homme, alors qu'est-ce qui te choque lorsque j'écris que cela n'a pas de sens de parler de 2.1W (une PUISSANCE !!!) par pas ??? Encore une fois :

energie = puissance * temps

Regarde bien d'abord dans ton cours ce qui est dit à propos de la puissance et de l'énergie, et tout deviendra clair...

[invite5af555b9]

BONJOUR, je suis en seconde année de classe prépa et je dois passer des TIPE (travaux d'initiative personnelle (ou pas)encadré)pour mes concours je travaille sur un système similaire qui s'appelle le sustainable dance floor. les informations précises sont plutôt difficile à obtenir sur ce système. IL est surtout utilisé dans les boites et utilise l'énergie produite par les danseur pour produire de l'électricité. Je pense qu'il serait intéressant pour mon travail d'étude de comparer les deux. jsp83 j'aurai voulu savoir où tu t'étais fourni les données du constructeurs du pavegen et d'autres infos utiles à mes concours.
Si jamais d'autres personnes ont des infos, n'hésitez pas!merci

[jsp 83]

[QUOTE=phuphus;3410347]jsp 83,

je crois qu'il y a une légère confusion entre puissance et énergie dans tes derniers calculs... On va essayer de revoir tout cela.

Déjà, pourrais-tu donner le lien ou bien la documentation constructeur indiquant une production de 2.1W "par impact" ? D'un point de vue physique, cela n'a pas de sens.

Comme le précise méca+, chaque impact donne au système 3.43 joules (symbole J) d'énergie mécanique. C'est bien une énergie, et elle est bien exprimée en joules. Si tu préfères, cela représente le travail de la force exercée par un corps humain sur le Pavegen le long du trajet de 5mm. Le travail d'une force est bien une énergie, toujours exprimée en joules. Et ce travail est par définition égal à l'intensité de la force, en newtons, multipliée par la distance sur laquelle cette force a agi.

Pour la partie électrique, supposons que le rendement soit de 100% (attention à ton calcul de rendement, celui dans lequel tu trouves 61% ! Tu divises une puissance par une énergie, cela ne peut pas fonctionner !). Chaque pas fournit 3.43 J d'énergie mécanique au Pavegen, qui les convertit totalement en 3.43 J d'énergie électrique. C'est toujours une énergie, et elle est toujours en joules.

Par définition, une énergie est égale à une puissance multipliée par un temps (avec la puissance en watts, le temps en secondes et l'énergie en joules). Une ampoule de 20W qui fonctionne pendant 300 secondes a consommé :

NRJ = 20 * 300 = 600 joules

Sur les factures d'électricité, on préfère utiliser le kWh (donc kilowatts x heures et non pas kilowatts / heures !!!). Un moteur électrique de 2 kW qui tourne pendant toute une journée a consommé :

NRJ = 2 * 24 = 48 kWh

Que l'on peut d'ailleurs exprimer en joules, en convertissant tout en watts et en secondes :

NRJ = (2*1000) * (24*3600) = 172 800 000 J

Donc, à chaque impact le Pavegen reçoit 3.43 J d'énergie mécanique, que l'on supposera être transformées en 3.43 J d'énergie électrique (ce qui est aberrant, le rendement global du machin doit être assez médiocre, mais on fait juste l'hypothèse d'un rendement de 100% pour voir si l'on peut coller aux 2.1W revendiqués par Mr Kemball-Cook).

Si le Pavegen reçoit 50 000 impacts par jour, à raison de 3.43 J par impact, alors à la fin de la journée l'énergie électrique produite est de :

3.43 * 50 000 = 171 675 joules

(pour les calculs, j'ai repris la valeur exacte de l'énergie d'impact et non la valeur arrondie à deux décimales de 3.43)

On revient à notre définition de l'énergie : c'est une puissance multipliée par un temps. Autre façon de le dire, la puissance est une quantitée d'énergie divisée par un temps, avec les unités qui vont bien (joules, secondes, watts). Sachant que notre Pavegen a fourni 171 675 joules d'énergie électrique durant toute une journée, et qu'une journée dure 86400 secondes, alors nous pouvons calculer la puissance correspondant à notre générateur Pavegen :

Puissance = 171 675 / 86 400 = 1.99 W

Ce qui est un en en dessous des 2.1W revendiqués par le constructeur.

Bon, je vais m'arrêter là pour l'instant et ne pas redétailler la suite de mon précédent message (là où je sous-entends que le Pavegen fournit moins d'énergie que celle qui a servi à le construire, donc en gros que c'est anti-écologique). Dès que tu auras bien compris la manipulation des puissances et des énergies, alors je pourrai t'expliquer pourquoi je pense que le Pavegen est un gadget pour amuser la galerie et non pas un réel objet écologique.

En espérant ne pas t'avoir rebuté ! [/QUOT

Bonjour à tous,
un peu tard pour répondre quelques années plus tard mais j'étais bien occupée.
Non Phuphus tu ne m'as pas rebuté,mais mes calculs ont été vérifiés par l'ensemble de mes professeurs;
D'ailleurs ma note de TPE (18) montre que je ne me suis pas trompée...
Merci en tout cas pour vos messages d'aide.

[jsp 83]

BONJOUR, je suis en seconde année de classe prépa et je dois passer des TIPE (travaux d'initiative personnelle (ou pas)encadré)pour mes concours je travaille sur un système similaire qui s'appelle le sustainable dance floor. les informations précises sont plutôt difficile à obtenir sur ce système. IL est surtout utilisé dans les boites et utilise l'énergie produite par les danseur pour produire de l'électricité. Je pense qu'il serait intéressant pour mon travail d'étude de comparer les deux. jsp83 j'aurai voulu savoir où tu t'étais fourni les données du constructeurs du pavegen et d'autres infos utiles à mes concours.
Si jamais d'autres personnes ont des infos, n'hésitez pas!merci

Bonjour IDKRIS,
désolée de répondre aussi si tard. j’espère que tu as pu intégré et que tu ne fais pas une cinq-demie.
J'ai demandé de la doc directement au constructeur et j'ai fouillée les recoins des blogs scientifiques anglais pour trouver ces infos.
Je suis aussi en CPGE et je pensais reprendre ce sujet pour mon TIPE.
Sur quoi avais-tu travailler sur le système du sustainable dance floor ?! je ne trouve pas vraiment de valeur à ajouter à ce système, j'aurais besoin de quelques idées.
Merci bien, JSP 83

[ns2013]

Bonjour,

Je fais également un TPE sur la technologie PAVEGEN et nous sommes confrontés au même problème: introduire des maths. Serait-il possible de voir ce que vous avez fait pour votre tpe ??

[jsp 83]

Bonjour ns2013 !
Pas de soucis ! Les calculs que nous avons réalisé sont expliqués dans mes posts précédents.
Mais pour c'est pour un TPE ou un PPE ?
Parce que pour le PPE c'est je pense un peu léger.
Bonne journée,
Jsp 83

[calculair]

Bonjour


Calcul à l'envers

Puissance recuieillie 2 W

Energie 2 J/S

Nombre d'impact par seconde 0,588235294 Pas /s

Masse moyenne du passant 70 kg

Energie à recurperer / pas 3,4 J

Hauteur du deplacement de la dalle 0,004951216 m

La dalle doit s'enfoncer sous le pas 5 mm

Et cela avec un rendement de 100 %

[ns2013]

Bonjours jsp 83 ,
Tout d'abord merci beaucoup de repondre ! Je dois avouer que je n'y croyais pas trop ... L'integralité de tes calculsest expliquée dans les messages prédents ? Et j'ai deux questions : sur le site pavegen ils revendiquent 7 watt par pas et sur d'autres non officiels 2,1 donc où as tu eu les informations ? Et finalement tu ne t'es pas servi de l'énergie cinétique du tout ?
Merci vraiment de tes réponses,
Ns2013

[calculair]

Je donne les détails du calcul ci dessous

Bonjour


Calcul à l'envers

Puissance recuieillie 2 W

Energie 2 J/S ( par defi,nition du Watt )

Nombre d'impact par seconde 0,588235294 Pas /s ( 1,7 pas par seconde soit 1 /1,7 )

Masse moyenne du passant 70 kg ( masse estimée du passant )

Energie à recurperer / pas 3,4 J comme on veut 2 J/s, il faut donc 2 J/s = Energie à récupérer * 0,588 )

Hauteur du deplacement de la dalle 0,004951216 m le travail a chaque pas 3,4 J = M g H = 70 *9,81* h d''ou h 0,0049 m

La dalle doit s'enfoncer sous le pas 5 mm ( arrondi à mm )

Et cela avec un rendement de 100 %

[ns2013]

Bonsoir Jsp 83,

Voila ce que j'ai trouvé sur un site au sujet du système :

Moyenne allumage par jour d’un lampadaire annuel : 12,5h
Nombre de jour en une année : 365,25j
=12.5x365,25
= 4565,625
Temps d’allumage d’un lampadaire en une année: 4565.625h
Consommation d’un lampadaire classique en une heure : 180Wh
=4565.625x180
=821812.5Wh
Soit 821,8125kWh
Consommation d’un lampadaire en une année : 821,8125kWh
Prix du kWh selon EDF : 9.2 centimes d’€
=821,8125x9,2
=7560.675 centimes d’€
Soit 75.6€
Prix de la consommation d’un lampadaire en une année : 75.6€

Calculs rentabilité dalle podo-électrique :
Donnés :
Pour 50 dalles avec 3600 pression : 500Wh
Fréquence passage piétons champs Elysée : 300 000 personnes
=300 000/3 600
=250/3
=500 x (250/3)
=41667Wh
Production de 50 dalles en une journée aux champs Elysée : 41667Wh
Consommation d’un lampadaire : 180 Wh
=41667/180
=231h
Temps d’allumage d’un lampadaire : 231h
Temps moyen d’allumage d’un lampadaire en une nuit : 12.5h
=231/12.5
=18
Nombre de lampadaire pouvant être éclairé par le biais de 50 dalles podo-électrique : 18
Rentabilité :
Prix d’une dalle : 100€
Nombre de dalle pour 18 lampadaires : 50
=100x50
=5000€
Prix des dalles qu’il faut pour 18 lampadaires : 5000€
Prix de la consommation d’un lampadaire en une année : 75.6€
Nombre de lampadaire pouvant être éclairé par le biais de 50 dalles podo-électrique : 18
=75.6x18
=1360.8€
Prix de la consommation de 18 lampadaires en un an : 1360.8€
X est le nombre d’année qu’il faut pour que ce système soit rentable
Soit 1360.8X > 5000
X > 5000/1360.8
X > 3.67
=0.67x12
=8
Soit 3 année et 8 mois pour que ce système soit rentable.
1360.8x10=13608
13608-5000=8608€
Soit une économie de 8608€ en 10 ans (sans compter la maintenance et d’éventuelle réparation)

Cela est il cohérent avec ce que vous aviez trouvé ??

[f6bes]

Consommation d’un lampadaire classique en une heure : 180Wh

Fréquence passage piétons champs Elysée : 300 000 personnes

Bonjour à toi,
Ce qui donne par lampadaire : ...180w (consommés) ( sur l'AVENUE .....desl Champs Elysées )
On ne pourra plus appelé PARIS..."Ville de lumiére" !!
J'aime bien cette façon de vouloir rattacher une "réponse" à un probléme, en prenant des Hyppothéses "non réalistes" !

A+