Société et développement durable 1STI2D enseignement transversal (RM)

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1 Société et développement durable 1STI2D enseignement transversal (RM) AUTOMOTRICE GRANDE VITESSE (AGV) contre TRAIN GRANDE VITESSE (TGV) NOM : Prénom : Date : Objectifs et compétences : CO2.2. Justifier les solutions constructives d un système au regard des impacts environnementaux et économiques engendrés tout au long de son utilisation. Lycée Guillaume Apollinaire Nice. 0/7

2 Problématique : Le transport de passagers, en dehors des critères de confort de voyage ou d agréments, doit se plier à des contraintes techniques, commerciales, économiques et écologiques notamment en termes d énergie consommée. Le transport ferroviaire à grande vitesse, à travers le T.G.V., se pose comme un moyen de satisfaire le marché du transport passager sur de longues distances. Une alternative au T.G.V. est désormais possible, il s agit de l A.G.V. (Automotrice à Grande Vitesse). Concernant ces contraintes, en quoi la rame A.G.V. s inscrit-elle dans cette démarche et améliore-t-elle l offre T.G.V.? Objectifs : Vérifier si les objectifs de l AGV en termes de consommation d énergie et de respect de l environnement sont remplis et calculer la vitesse moyenne à laquelle le train devra rouler pour concurrencer l avion. Les étapes clefs du développement de l AGV : Juin 2004 : lancement du programme de réalisation du prototype de l AGV, 3 avril 2007 : le TGV Duplex bat, avec les composants de l AGV, un nouveau record du monde sur rail (574,8 km/h), 17 janvier 2008 : Alstom et NTV (Nuovo Trasporto Viaggiatori, le premier opérateur privé sur les lignes italiennes à grande vitesse) signent le premier contrat AGV, 5 février 2008 : l AGV est officiellement dévoilé à la presse, Octobre 2010, livraison du premier exemplaire en Italie. Lycée Guillaume Apollinaire Nice. 1/6

3 Architecture : L'AGV adopte le principe de la motorisation répartie, tous les essieux pouvant être moteur (figure 1). moteur essieu réducteur Fig. 1 : Bogie moteur Cette disposition permet de gagner de l'espace «utile» dans les rames. Les équipements de traction (onduleurs notamment) sont installés sous le plancher voyageurs de chaque voiture. Les caisses d'extrémités peuvent accueillir des voyageurs. La capacité peut aller jusqu'à 460 places assises pour une rame de 200 m de long (figure 2). Lycée Guillaume Apollinaire Nice. 2/6

4 TGV actuel un niveau (200m) 13 bogies kw à 320 km/h tonnes 370 places AGV 11 un niveau (200m) Transformateur Traction Compresseur Essieu moteur 12 bogies kw à 320 km/h tonnes 466 places Fig. 2 : Rames Equipement électrique : Grâce à l'utilisation de convertisseurs de traction à IGBT refroidis à l'eau et de moteurs synchrones à aimants permanents, le rapport puissance/poids de l'agv est très élevé. L'ordre de grandeur de 22 kw/t permet de réduire la masse de 430 à 395 tonnes par rapport aux TGV actuels. De même l aérodynamisme est amélioré de 15 % et les coûts de maintenance de 30 % tout en augmentant la capacité à bord de 20 %. Particularité de la LGV : Le réseau électrique ferroviaire d'alimentation n'est pas le même partout en France. C est pourquoi, la chaîne d alimentation des machines synchrones doit répondre aux règles d interopérabilité. La pénétration sur les réseaux allemand et suisse oblige aussi de concevoir des rames tri tension (voir quadri tension) comportant en plus des tensions 25kV 50Hz et 1500V continu, la tension spécifique de l Allemagne et de la Suisse : le 15kV 16,7Hz. Il faut noter aussi que du 3kV continu est utilisé sur le réseau belge et italien. Lycée Guillaume Apollinaire Nice. 3/6

5 Travail demandé Donner succinctement les avantages de l AGV sur le TGV (trois critères suffisent). Travaillons avec un exemple simple : vous êtes parisien et souhaitez vous rendre à Marseille. Le trajet Paris-Marseille nécessite trois heures et la production d énergie électrique engage 50 grammes de CO 2 /kwh produit. Comparons l impact carbone d un TGV et d une AGV roulant à la même vitesse de 320 km/h. Calculer la consommation en kwh d un TGV sur ce trajet. Calculer la consommation en kwh d une AGV sur ce trajet. Calculer pour le TGV l équivalent carbone de ce trajet. Lycée Guillaume Apollinaire Nice. 4/6

6 Calculer pour l AGV l équivalent carbone de ce trajet. Comparer les valeurs obtenues et expliquez si les objectifs de l AGV en termes de consommation d énergie et de respect de l environnement sont remplis vis à vis du TGV. Poussons la comparaison plus loin. Une voiture compacte moderne rejette 140 grammes de CO 2 / km. Pour elle l équivalent carbone de ce trajet est de l ordre de grammes de CO 2. Si elle transporte 5 personnes à son bord. Calculer pour l automobile l équivalent carbone/passager de ce trajet. Calculer pour l AGV (avec le maximum de passagers) l équivalent carbone/passager de ce trajet. Comparer les valeurs obtenues et expliquer si les objectifs de l AGV en termes de consommation d énergie et de respect de l environnement sont-ils remplis vis-à-vis de l automobile. Lycée Guillaume Apollinaire Nice. 5/6

7 Laissons de côté l impact carbone et intéressons nous maintenant à la durée du trajet. Dans cette partie l auto n est plus concurrentielle Ce trajet en avion vous prendra 1h15 d aéroport à aéroport. Ceux-ci étant généralement à l extérieur des villes, il vous faudra en plus 35 minutes de navette pour aller de Paris gare de Lyon à Orly et 25 minutes de navette pour aller de l aéroport de Marseille à la gare Saint-Charles. A ceci s ajoute une petite marche intra aéroport voire un éventuel enregistrement de bagage : 10 min. La ligne Paris-Marseille est longue de 863 kilomètres. Calculer la vitesse moyenne à laquelle devra rouler un train de gare à gare pour concurrencer l avion. Lycée Guillaume Apollinaire Nice. 6/6