Interview de monsieur Jean Marc Rolland

               Nous avons interviewé monsieur Jean Marc Rolland, cadre chez ALSTOM. Cette entreprise conçoit, produit et maintient les matériels et équipements ferroviaires. Elle couvre la totalité des produits et services du marché. Monsieur Rolland travaillait auparavant chez Renault, une autre entreprise liée au transport (transport automobile).

 

L’entretien :

Quel est votre rôle au sein de l’entreprise ?

            Je supervise la direction des achats pour le projet de TGV aux USA.  Le projet couvre la conception de 28 trains et la maintenance de ces trains pendant 30 ans. Je suis cadre dirigeant pour être précis.

Pourquoi s’être installé à New York, quel est le projet ?

            Nous nous sommes implantés à New York étant donné que c’est ici qu’est situé le coeur du projet, et nous sommes proches de notre client. Les TGV vont rouler sur le corridor nord-est entre Boston et Washington. Notre client, Amtrak, est basé à Philadelphie, New York et Washington.

*Amtrak est une entreprise américaine de transports ferroviaire, sous instance gouvernementale. En août dernier, ALSTOM a signé un contrat historique pour la ligne de TGV reliant Boston et Washington, ndlr.

Pensez vous que le Maglev japonais puisse vous faire de la concurrence dans le futur ?

            Si le produit arrive à être fiabilisé et que son un coût de revient n’est pas trop élevé, oui. Mais aujourd’hui ce n’est pas le cas, le produit ne paraît pas viable économiquement.

Pensez vous que ce projet, arrivé à maturité, pourrait supplanter le train actuel ?

           Même réponse que la question précédente. Il faut de grosses infrastructures, le train à grande vitesse n’a pas ce problème, il est déjà implanté dans de nombreux pays surtout en Europe. Après, dans des zones où le TGV est beaucoup moins développé, le Maglev pourrait peut être faire de la concurrence, mais le coût des installations semble tout de même assez conséquent.

Sur quels critères vous basez vous pour élaborer de futurs trains ?

            C’est tout d’abord selon l’évaluation des besoins des clients, puis selon la facilité d’introduction sur le marché, la viabilité technique et économique….

Le critère de réduction de pollution est il important pour vous ? Par pollution, on entend surtout les infrastructures étant donné que le TGV est électrique.

              C’est un critère à prendre en compte, sachant que l’entreprise conçoit et fabrique. Ce sont les clients, les villes ou les pays qui decident si l’optique de la réduction de la pollution sera primordiale pour un produit.

Le critère d’économie d’énergie rentre-t-il en compte ?

            Encore une fois, c’est selon la demande client. De plus, l’économie d’énergie est déjà bien avancée par rapport aux autres moyens de transports, ce n’est donc pas un critère principal, en général.

Essayez vous d’améliorer la vitesse ? La sécurité ?

               Nous avons déjà le record de 2009 (de 574 km/h, ndlr), cela a prouvé les capacités de l’entreprise. De plus, l’équilibre entre le coût et l’apport de cette vitesse n’apparaît pas viable. On est déjà arrivé a un équilibre entre coût d’investissement et apport de la vitesse aujourd’hui. Pour la sécurité, c’est une obligation. Mais le train est déjà sûr, la plupart des accidents surviennent à cause d’erreurs humaines.

À t-on les bons moyens ? Pourrait-on utiliser la robotique ?

              La solution robotique ne semble pas meilleure aujourd’hui,  à ce niveau de performance, l’humain est plus fiable.

Donc, en général, quels sont les critères ?

             Ceux énoncés avant tout, la demande client. Après, il existe d’autres solutions, le tramway paraît également être un bon axe pour désengorger les autoroutes (ce que fait déjà le train). Et pour revenir sur la question de la pollution, le train pollue peut par rapport à l’avion ou à la voiture, ce qui fait que ce n’est pas un critère principal.

             Cette interview nous a permis de relativiser les observations faites auparavant, nous avons pu établir des liens avec les propos de notre autre Interview. De plus, messieurs Rolland et Pichet travaillent tout deux dans des entreprises liées au monde ferroviaire, ce qui nous a permis d’avoir une vue d’ensemble sur ce secteur. Nous remercions chaleureusement monsieur Rolland pour nous avoir fait bénéficier de son aide.

 

Interview de monsieur Arnaud Plichet

            Nous avons interviewé monsieur Plichet, cadre de la RATP régie autonome des transports parisiens), une entreprise spécialisée dans les transports ferroviaires. Nous nous sommes rendus à Manhattan, dans les bureaux de la RATP et avons effectué un entretien d’une heure. Nous avons discuté de différents sujets comme la place des transports ferroviaires dans le monde, l’importance de l’énergie dans le domaine des transports, et l’avenir des transports dans le monde. Cette interview est rédigée sous forme de questions/réponses.

Parcours professionnel:

             Arnaud Plichet a passé un Bac S et a fait une école d’ingénieur. Il est arrivé à la RATP, à Paris, en 2004. Il a commencé comme responsable de maintenance sur une ligne de tramway, puis a travaillé au centre de révision des rames de métros, Il est également devenu responsable d’exploitation d’une ligne. Il a par la suite travaillé sur des projets de transports à l’étranger, notamment au Maroc, en Afrique du Sud et aujourd’hui aux États-Unis. En Afrique du Sud il travaillait sur la mise en service d’un train interurbain reliant Johannesburg et Pretoria. Au Maroc, il était directeur du projet d’une ligne de tramway à Casablanca. Aujourd’hui donc, il est directeur technique pour les activités d’exploitation et de maintenance de RATP Dev en Amérique du Nord.

Le groupe RATP :

             Le Groupe RATP est constitué d’environ 60,000 personnes. La principale entité est la RATP (45,000 personnes) se charge de concevoir, exploiter et maintenir les bus, métros et certaines lignes de RER (A et B) de la région parisienne. En complément, plusieurs filiales de services en lien avec les transports font parties du groupe RATP. La plus importante se nomme RATP Dev et est dédiée à l’exploitation et la maintenance des systèmes de transports en dehors de l’Ile de France. RATP Dev est présent dans 15 pays dont les Etats-Unis où l’entité se nomme RATP Dev America et où elle exploite et maintient une trentaine de réseaux de bus (incluant les réseaux d’Austin, Charlotte, Augusta, etc.), des cars scolaires, des cars interurbains et deux tramways (Washington DC et Tucson). L’ensemble de ces activités mobilisent environ 3,500 personnes.

L’entretien : 

Quelle est votre analyse des besoins des transports dans le futur ?

         Les besoins sont très divers en fonction des pays et leur niveau de développement en matière de transport. Pour les pays en voie de développement, l’amélioration du réseau routier combiné à la réalisation de premiers systèmes de transport collectif capacitaires (type métro) sont une priorité pour faire face à l’accroissement rapide de la population urbaine. Pour les pays développés qui possèdent déjà un réseau de transport structuré, la tendance est plus vers le développement de systèmes complémentaires aux modes existants (tramways) et la recherche de solutions innovantes (projets de véhicules autonomes, auto partage).

La réduction de la pollution est une problématique importante pour votre groupe ?

          Le Groupe RATP entretient une relation étroite avec les acteurs locaux au service des politiques urbaines. Nous nous inscrivons dans une démarche de développement et de mobilité durables. Nous explorons des solutions nouvelles pour économiser l’énergie et lutter contre le changement climatique. Nous développons des échanges constructifs avec toutes les parties prenantes, fondées sur le respect et la transparence. L’exemplarité environnementale est pour nous un facteur différenciant.

Quelles sont les mesures prises pour réduire la pollution ?

       Nous projetons un renouvellement complet de la flotte de bus de Paris par des bus propres (bus électriques ou au gaz) à l’horizon 2025 (4,500 bus); un dispositif de captage géothermique dans les nouvelles stations de métro (récupération de l’énergie naturellement présente dans les sols pour alimenter la station en chauffage et climatisation mais aussi couvrir les besoins de bâtiments voisins); un renouvellement des matériels roulants par des matériels plus performants (récupération de l’énergie électrique de freinage); et enfin des bâtiments moins énergivores (panneaux photovoltaïques, toits végétalisés, isolation thermique) ainsi que de l’éco-conduite.

Quels sont vos projets concernant le développement des transports autonomes ? Quel est le projet qui vous semble le plus prometteur pour l’environnement ?

          Nous préparons des tests de navette autonome à Paris, tout d’abord sur les berges de la Seine en septembre 2016, puis prochainement entre les gares de Lyon et d’Austerlitz, ainsi que sur le site du commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) à Saclay dans l’Essonne.

Pensez vous qu’à terme, les transports autonomes remplaceront ceux actuels ?

           Oui, mais les impératifs de sécurité et l’intégration avec les autres modes de transport demanderont certainement encore plusieurs années de tests pour une utilisation à grande échelle de ces solutions innovantes.

Pensez vous que l’on gagnerait à améliorer la vitesse de nos moyens de transports, quels qu’ils soient ?

         La vitesse de déplacement constitue un enjeu majeur mais doit être considérée en fonction de l’environnement extérieur du mode de transport et des besoins des utilisateurs. Par exemple, une des clés du succès du tramway en France et dans de nombreux pays est l’amélioration de la vitesse commerciale (en comparaison des bus) grâce à la circulation en voie dédiée. Sur de plus longues distances, le choix d’une solution plus rapide doit être confronté avec le nombre d’arrêts souhaités et le coût additionnel de la construction (les lignes de TGV sont très coûteuses et ne se conçoivent qu’avec un nombre d’arrêts limités). En milieu urbain, la vitesse de circulation sera un des challenges pour que les navettes autonomes concurrencent les modes de transport classiques.

Est-ce que toutes ces possibles innovations, transports autonomes etc…, sont viables économiquement ?

            Les innovations (type transport autonome) sont généralement en partie financées par les laboratoires de recherches et les autorités publiques. Une fois la solution technique au point, ces innovations présentent un coût d’exploitation optimisé grâce à la flexibilité qu’elles offrent pour déployer les véhicules en fonction de la demande.

Enfin, comment envisagez vous l’évolution des transports dans le futur et leur impact sur l’environnement ?

               On se dirige vers des solutions de transports prenants toujours plus en compte les besoins environnementaux. Le déploiement des véhicules électrique est très représentatif des évolutions technologiques qui permettront de diminuer l’impact des transports publics sur l’environnement.

 

               Cet entretien avec monsieur Plichet nous a apporté un point de vue différent, celui des entreprises de transports, notamment sur les questions environnementales, et plus précisément les émissions de CO2, la production d’énergie et l’impact des énergie fossiles. Il a également été très enrichissent pour nous d’aborder l’impact qu’on les innovations technologiques sur les transports. Nous remercions donc chaleureusement monsieur Plichet pour nous avoir accorder de son temps pour répondre à nos questions.

Le Maglev

          Le Maglev est un train à suspension magnétique Japonais. Ce nom provient d’une contraction anglaise de « Magnetiquely Levitating Train ». Il s’agit du prototype de train le plus rapide du monde étant donné que le 21 avril 2015, il a battu le record du monde de vitesse ferroviaire avec une pointe à 603 km/h ( le précédent record de 530 km/h était détenu par le TGV français). Le premier tronçon de voie publique devrait bientôt voir le jour, entre Tokyo et Osaka (400 km), à parcourir en une heure. La chine a aussi développé une technologie de train magnétique et travaille sur un projet pour rallier Pekin a Shanghai (1300 km) en deux heures.

             Il existe déjà des tronçons courts de trains à suspensions magnétiques. Par exemple, la ligne du centre ville vers l’aéroport de Shanghai (30 km), sur laquelle circulent ces trains, à 430 km/h, soit 7 min de trajet. Imaginez rejoindre Paris et l’aéroport Charles de Gaulle en 7 min…

La suspension Magnétique : Comment Ca marche ?

             Comme vu lors de notre article concernant Les frottements , il s’agit de limiter le contact entre le train et les rails afin d’éviter la résistance au roulement et donc de minimiser les frottements. Le train utilise donc les forces magnétiques pour se déplacer.

             En simplifiant, des électro-aimants conducteurs dont la polarité est alternée sont placés sur les cotés verticaux de la voie en forme de U. Ces électro-aimants maintiennent le train en lévitation au milieu de la voie: le train inclut lui aussi des aimants, de façon à ce que les pôles du bas soient les mêmes et se repoussent, et que les pôles du haut soient opposés et s’attirent. Le train est propulsé grâce à un courant alternatif. C’est un système similaire à celui utilisé dans les moteurs électriques, avec les répulsions magnétiques entre les aimants fixés sur le train et ceux fixés sur la voie.

Coupe de la voie de déplacement montrant le système de lévitation 

1

Voie de déplacement du Maglev

maglev-track1

             Des aimants verticaux de même pôle maintiennent le train en suspension (Lévitation), et des aimants latéraux de pôles opposés attirent et pousse le train (Propulsion).

diagram-final

                  Le train peut avancer grâce au décalage entre les aimants, et grâce à une vitesse acquise avant la suspension magnétique, qui se met en place lorsque le train atteint une vitesse minimum. Le train est donc pourvu de roues.

Répulsions et attirances magnétiques

4

           Le freinage s’effectue en inversant la direction du champ magnétique et par aérofreins situés sur le train.

Vidéo expliquant les phénomènes:

 

Les Avantages du projet 

La Vitesse

     Grâce au système de lévitation, les frottements sont réduits et la vitesse incontestablement augmentée. Avec plus de 600 km / heure, il est le transport terrestre le plus rapide actuel. Il va plus vite que le TGV Français ou que l’Inter City Express (ICE) Allemand. La capacité d’accélération est aussi supérieure aux autres trains existants.

La réduction des nuisances sonores

            Grâce à l’absence de contacts avec les rails, le train est nettement moins bruyant que les autres trains et bien entendu que l’avion.

Impacts sonores du Transrapid (type Maglev) par rapport au TGV et au Train Rapide Allemand (ICE)

 

La sécurité

            La sécurité reste à démontrer lors d’une exploitation régulière, mais ce train ne devrait pas pouvoir dérailler et sa sécurité devrait être 700 fois meilleure que celle d’une voiture. La maintenance devrait être également ‘facile’ et ‘limitée’ du fait de l’absence de frottements donc d’usure. Néanmoins, l’accident du Transrapid Allemand sur la ligne d’essai le 22 septembre 2006, causant la mort de 23 personnes a soulevé des interrogations quant à la viabilité de ce type de train. Le projet du Transrapid, le plus important et le plus avancé sur le sujet , a été abandonné depuis, laissant place au Maglev.

L’impact écologique et énergétique

      Les deux graphes suivants montrent l’impact du Transrapid (Maglev) sur la consommation d’énergie et les émissions de CO2. Tous deux démontrent que l’impact écologique du maglev est sans aucun doute un de ses avantages par rapport aux autres trains rapides et à la voiture. Son impact au niveau du CO2 est par exemple réduit de moitié par rapport à la voiture.

Consommation d’énergie par rapport au Train rapide Allemand

 

Emissions de CO2 Par rapport à la voiture et à l’avion

 

Les Inconvénients

 Le coût

           C’est sans aucun doute son principal défaut. Le projet nécessite la création d’un réseau ferré spécifique, le Maglev ne peut circuler sur le réseau existant. Le coût estimé pour le projet chinois est de 40 Millions de dollars par km, soit 40 Milliards pour un trajet de 1000 km. Les investissements en infrastructures sont donc titanesques. Cela rend le projet peu viable économiquement notamment pour des trajets où des lignes existent déjà.

Si le produit arrive à être fiabilisé et a un coût de revient pas trop élevé, il peut être viable, mais il faut de grosses infrastructures, le train à grande vitesse n’a pas ce problème.      Jean Marc Rolland, ALSTOM

Un Impact sur la santé et un enjeu politique

           Certaines voix s’élèvent déjà contre les projets de ce type pour des raisons de santé publique. La théorie veut que l’être humain fonctionne avec un certain niveau électrique en équilibre. La perturbation de son environnement magnétique pourrait affecter ses fonctions vitales. Certaines études faites sur l’Homme ou l’animal révèlent l’apparition de troubles biologiques chez les individus exposés quotidiennement à ces champs électromagnétiques. Cela poserait notamment des problèmes politiques pour installer les voies, à cause des riverains qui pourraient ralentir, modifier, ou même empêcher certains projets de traverser certaines zones urbaines.

En Conclusion, le train du futur, pas si sûr…

           Ce train présente de nombreux avantages, à commencer par sa vitesse, mais aussi son confort, sa sureté et surtout un impact écologique positif. Son développement va néanmoins se heurter à des problèmes financiers et politiques. Il faudrait pour pouvoir évaluer pleinement sa viabilité, étudier son fonctionnement réel sur une ligne de longue distance et sur une longue période. Comme pour l’Hyperloop, il reste encore du chemin à parcourir.

       La question revient aussi à celle évoquée lors de notre article sur  la vitesse: est-ce un besoin fondamental ? Quel prix sommes-nous prêts à payer pour aller un peu plus vite ?

Sources :

La Navette Autonome

            Nous avons voulu étudier d’un peu plus près la navette autonome dont Arnaud Plichet, directeur technique, nous a parlé lors de notre interview.

“Pour les pays développés qui possèdent déjà un réseau de transport structuré, la tendance est plus vers le développement de systèmes complémentaires aux modes existants (tramways) et la recherche de solutions innovantes (projets de véhicules autonomes, auto partage).”

Arnaud Plichet

navette-autonome-ratp

        L’EZ 10, conçue par la société easyMile, permet depuis le 24 Janvier 2017, de traverser le pont Charles de Gaulle, entre la Gare de Lyon et la Gare d’Austerlitz, en navette autonome.

        L’idée est de créer un transport autonome sur un petit parcours ‘protégé’ et prédéfini, comme un parc, avec une capacité limitée à 12-14 passagers. La vitesse est aujourd’hui limitée à 40 km/heure. Le mini bus est équipé de capteurs lui permettant de ralentir, se diriger et de s’arrêter devant les différents obstacles. Il s’agit d’un projet concret et réel, permettant d’analyser l’impact d’un véhicule autonome (sans chauffeur).

         La société Easymile est une start-up Française ayant déjà mis en place de petites navettes de la sorte, notamment au Japon. Ce projet est intéressant car il permettrait un développement rapide dans des lieux privés ou sur des parcours délimités. On peut l’imaginer dans des gares, des campus universitaires, des parcs d’attraction, des campus militaires, des centrales nucléaires…

Navette RATP

visu_1416230057

             Il existe d’autres projets de la sorte, comme le projet Citymobil 2, expérimenté en Europe afin de mesurer les impacts sociaux de véhicules autonome pour éventuellement procéder à des installations urbaines et les adapter à la circulation. L’expérience s’est notamment déroulée à  Lausanne (Suisse) et La Rochelle (France). En France, la mise en circulation de véhicules sans chauffeur est interdite, il y a donc eue une dérogation dans le cas d’une expérience Européenne. Ainsi, 6 véhicules à propulsion électrique allant jusqu’a 15 km/h ont transportés plus de 14 000 passagers en 4 mois. Les bus étaient connectés à un système de pilotage, et étaient équipés d’un système de cartographie laser et d’un GPS. L’expérience à été concluante, aucun accident n’a été déploré.

            L’implantation de la navette autonome donc possible dès aujourd’hui, et ce sans que des infrastructures importantes soient réalisées. Le coût demeure pour l’instant assez élevé, de l’ordre de 200.000 à 250.000 dollars l’unité. La société prévoit néanmoins 70 commandes à travers le monde en 2017. Le véhicule autonome, ce n’est donc pas pour demain, mais aujourd’hui !!!

Sources:

La consommation excessive d’énergie

           La consommation d’énergie est un facteur important dans le secteur des transports. L’énergie est ce qui nous permet de nous déplacer, mais cette énergie coûte cher, pollue, et n’est pas illimitée. De nos jours les transports fonctionnent principalement avec des énergies fossiles (avion: kérosène; bateau, voiture et camion: pétrole et gasoil).

        Cette production d’énergie s’effectue en plusieurs étapes: énergie primaire, énergie secondaire et énergie finale.

  • L’énergie primaire est la matière brute, extraite ou produite à partir d’énergies fossiles (le charbon, le pétrole, le gaz naturel, l’uranium) ou renouvelables  (énergie hydraulique, énergie éolienne, énergie marémotrice, énergie géothermique et énergie solaire).
  • L’énergie secondaire est l’étape de raffinement, de transformation de l’énergie brute  pour la transformer en carburant ou en électricité.
  • L’énergie finale est ce qui résulte du raffinement, c’est l’énergie que nous consommons au jour le jour. Cette énergie est le produit de l’énergie primaire à laquelle on soustrait toutes les pertes énergétiques qui ont eu lieu au cours de sa transformation.

 

        Le problème, c’est que ces transformation conduisent forcement à une perte d’énergie à chaque étape du processus: l’énergie secondaire consomme de l’énergie primaire. Cette consommation énergétique est de plus en plus alarmante. Pour fabriquer une unité donné d’énergie finale, on consomme 60% d’énergie primaire. On a donc la perte de 2/3 d’énergie primaire à chaque fois que l’on produit de l’énergie finale. En 2012, la consommation mondiale d’énergie était de 9 milliards de tonnes, mais en contre partie, la fabrication de cette énergie a nécéssité la consommation de 13,4 milliards de tonnes d’énergie brute.

Tableau des pertes d’énergies par secteurs en 2012

screen-shot-2017-01-31-at-3-56-04-pm

             Un des facteurs majeurs qui influence la consommation d’énergie est le P.I.B. (produit intérieur brut). Celui-ci  permet de mesure la valeur monétaire de l’ensemble des biens et services finaux produits dans un pays. On constate que la consomation d’énergie est nécéssaire pour la production et consomation de biens dans tous les secteurs (Primaire, Secondaire et Tertiaire), ainsi on voit une corrélation nette entre le P.I.B et la consommation excessive.

Consommation d’électricité en fonction du P.I.B.

nuage_zoom

            La consomation excessive est due en partie à la croissance démographique. Les pays de l’O.C.D.E (organisation de coopération et de développements économiques) ayant terminé leur industrialistion, leur croissance s’effectue maintenant sans consommation d’énergie considérable. En revanche les pays en voie de développement voient leur industrie en constante expansion, ce qui demande une consommation très importante et en constante augmentation.

La consommation d’énergie finale suivant les pays ou organisations mondiales, en millions de tonnes

evolution-consommation-finale-par-region_zoom-1

          La consomation d’énergie finale des différents pays ou organisations mondiales, s’analyse à l’aide de l’unité suivante: «l’intensité énergétique» qui s’exprime par  unités d’énergie consommée sur le PIB. Le graphique ci-contre nous montre que l’intensité énergétique  mondiale diminue de 1% par an en moyenne, ce qui représente une amélioration dans la façon de l’usage de l’énergie, mais que cette amélioration n’est pas suffisante pour conpenser les pertes d’énergies.

intensite-energetique-monde_zoom

         En France, le secteur des transports utilise 32% de l’énergie finale totale, ce qui correspond à 50 Mtpe. Les transports routier monopolisent 80% de cette consommation, le transports aérien 13%, le transports maritime 5%, et le transports ferroviaire 2%. Cette consomation d’énergie représente plus de 35% des émissions de  CO2 du pays. On constate aussi que ces fortes émissions sont dues à l’utilisation massive du pétrole comme énergie: 46,5 Mtep sur les 50 Mtep consommés par le secteurs des transports. Sa consommation pour les transports représente aujourd’hui 70% de la consommation finale de pétrole du pays. Cette consommation massive d’énergie pourrait être limitée par l’adoption de nouveau carburants comme les biocarburants qui polllue moins, ou par l’adoption de véhicule électrique qui ne rejette pratiquement aucun CO2.

2

            On réalise que la consomation excessive d’énergie pose des problèmes à long terme, la demande d’énergie augmente d’environ 1,5% par an à cause de la croissance démographique mondiale. De plus, la mondialistion elle aussi participe majoritairement à la consomation massive d’énergie. La volonté d’agir contre le réchauffement climatique doit être prise en compte dans la production et la consomation d’énergie pour réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre. Ainsi l’utilisation de nouveaux carburants ou de véhicules électriques pourrait considérablement réduire les émissions de gaz à effet de serre. La consommation excessive d’énergie dans le secteur des transports pourrait être ainsi dimminuer en changeant l’énergie finale utilisée. De plus, sur le long terme, les énergies fossiles vont s’épuiser, ce qui nous forcera à un moment ou un autre à faire évoluer l’utilisation des énergies…

Sources:

« La consommation d’énergie finale dans le monde »: http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/consommation-d-energie-finale-dans-le-monde-0

La consommation d’énergie: https://www.lenergieenquestions.fr/les-transports-consommation-denergie-et-facture-petroliere/

Les énergies renouvelables: http://breuilletnature.blogspot.com/2015/11/les-energies-renouvelables-2-les_6.html

Conclusion

Rappel de la problématique: Dans quels domaines les transports peuvent-ils être améliorés pour répondre à nos besoins ?

            La croissance de la population mondiale combinée à la modernisation de la société va entrainer une augmentation significative et régulière de la demande de transports. L’augmentation de cette demande en transports liée à la croissance de la population engendre des problèmes fondamentaux pour la société: le réchauffement climatique, auquel les transports participent activement en rejetant une grande quantité de CO2 dans l’atmosphère, mais aussi la consommation excessive de l’énergie.

             À cause de ces problèmes, les transports vont devoir se moderniser pour répondre à nos besoins. En premier lieu, il faut réduire les émissions de CO2 et la pollution en général afin d’éviter des catastrophes telles que la monté du niveau des eaux. Ensuitela “capacité” des transports, notamment dans les transports en commun, va devoir être revue afin de répondre à la croissance exponentielle de la population. Il faut également une plus grande sécurité pour les passagers, surtout pour les automobilistes et les motocyclistes, pour réduire le taux de mortalité trop important. Il faut améliorer l’autonomie des véhicules et la façon d’utiliser l’énergie afin de répondre au problème de la consommation excessive et de la pollution. Enfin, nous cherchons toujours à améliorer la vitesse dans nos déplacements. Tous ces besoins sont liés les uns aux autres et nécessitent un juste équilibre.  

           Nos recherches se sont donc portées principalement sur les moyens de dépasser les limites actuelles afin de répondre aux besoins. Nous avons notamment étudiés les émissions de CO2 et les phénomènes physiques relatifs à la vitesse. Les principaux phénomènes physiques entravant l’amélioration de la vitesse sont les forces exercées sur les véhicules, notamment les forces de frottements et la traînée (qui découle de l’aérodynamisme). La problématique est donc de réduire un maximum l’impact des forces et le phénomène de frottement. Pour répondre à ce problème, la lévitation magnétique utilisée par le Maglev par exemple, où le déplacement dans des tubes à basse pression de l’hyperloop pour réduire les frottements semblent intéressants. On peut également améliorer la vitesse en réduisant le temps d’attente dans les transports en commun. Ce problème, l’Hyperloop semble y  répondre, avec son  système proposant des capsules de transport à intervalles réguliers. 

           Ensuite, afin de réduire la pollution et réduire la consommation d’énergie, la solution aujourd’hui semble être l’utilisation des énergies propres et renouvelables dans les transports. De nouvelles solutions et innovations technologiques se développent actuellement comme les véhicules électriques, hybrides ou solaires. Une révolution technologique est en marche et nécessitera de lourds investissements d’infrastructure ainsi qu’une réelle volonté politique pour les accompagner. Mais si l’on revient aux moyens de résoudre le besoin de vitesse, la réduction des forces de frottements résout également le problème de pollution. Effectivement, s’il y a moins de résistance à l’air, un véhicule a besoin de moins de puissance pour atteindre son objectif vitesse, et donc consomme moins de carburant. L’optique de l’amélioration de la vitesse pourrait d’ailleurs tout aussi bien combler le problème de la capacité. Ce critère est également délicat, car il ne suffit pas d’agrandir les moyens de transports, on perdrait en vitesse. Mais si cette vitesse est suffisamment augmentée, le problème pourrait être résolu.

       Enfin, dans le domaine de la sécurité, les transports autonomes, dont nous avons parlé avec Arnaud Plichet, semblent être une voie sérieuse pour réduire les risques d’accidents. En revanche, on ne sait pas encore qui de l’homme ou de la machine est le plus fiable…

« La solution robotique ne semble pas meilleure aujourd’hui,  à ce niveau de performance, l’humain est plus fiable. »          Jean Marc Rolland, ALSTOM

        Globalement, les moyens de transports doivent donc s’adapter aux changements humains et climatiques, tout en sachant que des paramètres physiques restreignent certains progrès. Certains projets semblent apporter des réponses, mais présentent souvent un souci de viabilité économique En effet, pour créer de nouveaux moyens de transports, il faut souvent dépenser de gros moyens dans les infrastructures, ce qui rend les projets comme le Maglev compliqués à réaliser. En terme de vitesse, même si certains seuils ont déjà été atteints par le passé (avec les TGV, le Concorde…), certains projets permettent d’entrevoir une amélioration (comme l’Hyperloop). La réduction de la pollution pourra se faire grâce à une meilleure maitrise des énergies, notamment les énergie renouvelables, et pourrait éventuellement résider dans une revue complète des moyens de transports, par exemple en supprimant tout transport pour particulier (nous avons procédé à cet effet à un sondage qui a abouti à un accord global d’une population plus

          Bref, les transports vont certainement subir des révolutions  au cours de ce XXIème siècle, si les avancées technologiques se révèlent viables et se démocratisent. L’équilibre écologique de notre planète dépendra de notre capacité à réduire l’impact qu’ont les transports sur le changement climatique.

             Nous tenons à remercier toutes les personnes qui nous ont aidé dans nos recherches et dans la confection de notre site internet. Un grand merci à monsieur Plichet, monsieur Rolland, merci à nos professeurs encadrants, madame Sanz de Alba et monsieur Etchaide, et enfin merci à nos parents ainsi qu’à nos camarades de classe.

               Tous les trois, nous avons été passionnés par ce sujet et nous aimerions bien,  participer à ces transformations que vont subir les moyens de transports à travers nos futurs métiers (ingénieurs, constructeur…).

 

       

Les forces de frottement

           Les phénomènes de frottements sont des forces qui s’opposent aux mouvements relatifs entre deux corps. Un frottement est « sec » s’il y a un contact direct entre les deux corps. Il existe de nombreux frottements, mais dans le cadre de notre étude, il convient d’étudier les frottements de glissements, notamment cinétiques, et les frottements visqueux.

Forces, interaction gravitationnelle & lois de Newton

  1.            Avant d’aborder les frottements, il faut parler des forces. Une force permet de  modéliser l’action qu’exerce un corps sur un autre (qui tire ou pousse selon un axe). Elle s’exprime en Newton et on la représente par un vecteur (un point d’application, une direction, un sens, une norme).
  2.                La force de gravitation est une des interactions fondamentales de l’univers. C’est une force attractive qui s’exerce à distance, elle a un effet sur tout corps possédant une masse. Tout corps (un Homme, une voiture…) placé près d’un astre subit son attraction. Cette force gravitationnelle, à la surface d’un astre, est appelée  le poids, en Newton (attention à ne pas confondre le poids d’un corps, qui varie selon l’endroit où il se trouve, et la masse, qui s’exprime en kg et est invariable).
  3.                 Les lois de Newton sont au nombre de 3:
  • Le principe d’inertie:

           Selon cette loi, « Tout corps persévère dans l’état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite dans lequel il se trouve, à moins que quelque force n’agisse sur lui, et ne le contraigne à changer d’état ». Sur terre, le mouvement de n’importe quel corps est modifié à cause de la force de la gravitation.

  • Le principe fondamental de la dynamique:

             Cette loi énonce que « Dans un référentiel d’inertie (ou repère galiléen), la vitesse d’un point matériel varie proportionnellement à la somme des forces extérieures qui lui sont appliquées et inversement proportionnellement à sa masse ».  On considère que la Terre est un référentiel galiléen. Dans un référentiel galiléen, le principe d’inertie est vérifié.

  • Le principe des actions réciproques:

              Selon ce principe, « L’action est toujours égale à la réaction: les actions de deux corps l’un sur l’autre sont toujours égales, et dans des directions contraires ». Les représentation des forces exercées par un corps sur l’autre seront donc des vecteurs de même direction et de même norme, mais de sens opposé.

             Dans le cas de l’étude des frottements, ce sont les deuxième et troisième loi qui nous intéressent.

Forces de frottement

           À cause de la gravitation, une voiture ou un train est attiré vers le sol. La force exercée est le poids. En se référant à la troisième loi de Newton, on sait qu’une force équivalente se crée pour compenser. En s’appuyant sur la deuxième loi, on comprend que leur vitesse va donc être modifiée. Les frottements secs sont dus à des points de frictions qui se créent à cause des irrégularités à la surface des corps. Des surfaces lisses généreront donc moins de frottements que des surfaces rugueuses.

Frottements cinétiques entre deux corps

            Ces types de frottements interviennent à partir du moment où un corps est en mouvement par rapport à un autre, statique. Ce sont les types de frottements que l’on peut observer entre un train et des rails ou entre les pneus d’une voiture et une route. Ces frottements ralentissent le corps en mouvement en s’opposant à sa vitesse.

Frottements visqueux

           Ces forces de frottements s’expriment lors de l’interaction entre deux corps lubrifiés ou lorsqu’un corps se déplace dans un milieu fluide. C’est le cas du bateau qui se déplace sur l’eau (sa vitesse ne s’exprime pas dans un repère galiléen). Lors d’une lubrification, les points de frictions sont supprimés, ce qui fait que la vitesse du corps en mouvement sera moins entravée.

Frottements aérodynamiques

             Ce sont les forces qui s’exercent contre le mouvement d’un corps dans un liquide, comme pour le bateau; ou dans un gaz, comme pour l’avion (voir L’aérodynamique). Ces forces sont appelées « trainée ».

            Tous les forces de frottements , au delà de ralentir l’objet en mouvement, se dissipent sous forme de chaleur. C’est ce que l’on peut observer lorsqu’une météorite tombe sur terre, la vitesse est telle que les frottements avec l’air entrainent une hausse énorme de la température, d’où l’émission de lumière. Donc, si ces forces sont mal contrôlées, elle peuvent déformer les pièces des véhicules en plus de les ralentir.