Avantages et inconvénients de la batterie solaire sans batteries

la vélo solaire sans piles c'est le seul vrai vélocipède assisté par des piétons pouvant émettre zéro émissions (même celles des batteries) et les mêmes coûts de maintenance qu’un vélo Traditionnelle. Il est vrai que le panneau photovoltaïque consomme moins d'énergie au fil du temps, mais la durée de vie moyenne de ces produits est d'environ 20 ans. Si le panneau est de bonne qualité, il risque de durer plus longtemps que le vélo. Bien entendu, un véhicule de ce type présente également des inconvénients.

un vélo solaire sans piles est le Sunbike conçu et construit par Lorenzo Barbieri de Concordia (MO), qui le teste personnellement et en vérifie le bien-fondé et les limites indiscutables. Du prototype, nous avons déjà parlé brièvement dans un article précédent (cliquez ici), mais maintenant nous entrons dans les détails avec les mots de l'inventeur. L'histoire est pleine d'informations inédites et d'idées intéressantes. Si vous êtes passionné par le genre, vous pouvez aller jusqu'au fond..

Ingénieur Barbieri, comment est née l'idée de construire un vélo solaire sans batteries?

Tout a commencé lorsque, il y a 4 ou 5 ans, dans les journaux et divers sites Internet, j'ai lu les premiers articles sur les vélocipèdes à énergie solaire, les bicyclettes, les tricycles ou les quadricycles, fabriqués principalement par des instituts techniques, ce qui m'a beaucoup intéressé. Au point que je ne me suis pas limité à la lecture des articles, mais que j'ai essayé de rechercher techniquement comment ces véhicules avaient été fabriqués et comment ils fonctionnaient.

Quelle était la conclusion?

L'idée même de pouvoir exploiter l'énergie du soleil pour se déplacer était une chose fascinante, mais les connaissances techniques m'ont conduit à de nombreuses déceptions: 90% des vélocipèdes annoncés en grosses lettres dans les titres des articles étaient équipés de batteries et de panneaux photovoltaïques. installés, ils n'ont fait qu'accroître l'autonomie des batteries de 20 à 50%. Les 10% restants, même, étaient constitués de bicyclettes non même fabriquées, mais fabriquées uniquement sur papier ou sur ordinateur, et présentant dans tous les cas des caractéristiques qui, au mieux, auraient permis à ces bicyclettes de fonctionner exactement comme les autres.

Donc, les vélos solaires étaient en réalité des vélos à piles ...

Cette profonde déception m'a conduit à un raisonnement de base: ne pas d'abord installer des piles légèrement plus grandes? Les problèmes d'installation des panneaux photovoltaïques, des régulateurs de charge, etc. seraient résolus, avec tout ce que cela impliquerait en termes de coûts et de praticité dans l'utilisation des vélocipèdes! Quel est le sens d'appeler un vélocipède «vélo à énergie solaire» si le moteur est alimenté par une batterie qui, une fois déchargée, doit être rechargée indépendamment du soleil? Quel est l'intérêt d'installer un panneau photovoltaïque, avec tous les problèmes techniques que cela entraîne, pour amener l'autonomie de 30 à 40 km? Ne serait-il pas plus facile d'installer une pile au lithium de 480 Wh à la place de la pile au gel de 360 ​​Wh? Pour ces raisons, j'ai commencé une série de tests pour comprendre où se situaient les problèmes: d'abord sur les vélos, ensuite sur différentes batteries et sur des panneaux photovoltaïques.

Parlez-nous des tests ...

Tout d'abord, les paramètres doivent être établis en tant que conditions de fonctionnement permettant de déduire les puissances impliquées. Il existe déjà des tableaux qui indiquent les puissances nécessaires pour maintenir certaines vitesses, en fonction du type de vélo, de la position du cycliste, etc., mais de nombreux aspects ne sont pas mentionnés et des doutes quant à l'application réelle demeurent. J'ai ensuite vérifié quelle était la vitesse minimale d'équilibre et combien de mètres devaient être atteints pour pouvoir démarrer. Cette vitesse est de 4 km / h et doit être atteinte dans environ 3 mètres. À l'aide d'une corde, d'une poulie et de poids de gymnastique, et en indiquant les références de 3 mètres et 1,2 mètres plus tard (4 km / h correspondent à 1,11 mètres / s, arrondis à 1,2 mètre), j'ai vérifié combien de poids est nécessaire pour pouvoir parcourir 1,2 mètre en 1 seconde après 3 mètres d’accélération. Les kilogrammes donnent les newtons qui, multipliés par 1,2 mètres, donnent les joules qui, dans ces tests, correspondent aux watts, puisqu'ils sont parcourus en 1 seconde exactement. La puissance résultante est de 40 W au volant. Si cette puissance doit être obtenue à l'aide d'un moteur à aimant permanent (moteur standard de 250 W, type sans balai) de vélo à assistance électrique avec une efficacité d'environ 60%, on peut voir que je dois fournir au moteur environ 70 W de puissance électrique.

Il a également fait d'autres tests?

Essais sur bicyclettes J'ai fait beaucoup d'autres pour comprendre les pouvoirs impliqués: avec des roues lisses ou roulées, des roues gonflées ou semi-gonflées, des bicyclettes collées ensemble pour comprendre le frottement de plusieurs roues, etc. En ce qui concerne les batteries, il n’existe aucune donnée sur leur efficacité, mais seulement les courants d’appel, la charge horaire, les cycles de recharge, etc. J’ai donc testé des batteries, mais surtout un gel 360Wh d’un vélo électrique avec son chargeur; Je l'ai chargé en connectant un multimètre numérique de l'analyse de l'utilisateur au chargeur. Après environ 6 heures, le voyant vert 'Batterie chargée' s'est allumé et j'ai lu ce qu'elle absorbait: 550Wh! Je ne connais pas les performances des batteries mais, prenant en considération le fait que le chargeur doit être alimenté, avec cette vérification, j'ai détecté combien de charge batterie / chargeur absorbe. Ensuite, j'ai détecté la quantité d'énergie fournie par la batterie, ce qui est également déconcertant: 250Wh! Moins de la moitié de ce qui est absorbé et moins que la valeur nominale.

La batterie est donc en soi une limitation du vélo à énergie solaire ...

Les données qui m'ont fait comprendre la raison pour laquelle tous les cycles réalisés avec des batteries et des panneaux photovoltaïques, une fois les batteries déchargées, ont dû s'arrêter et les recharger, constituent l'absorption de la batterie au cours de la première heure de charge: 200Wh! Les batteries initialement chargées absorbent beaucoup; et les panneaux photovoltaïques, même dans les meilleures conditions, détourneraient la plus grande partie de l’énergie produite vers les batteries, laissant très peu au moteur. Ensuite, j'ai effectué de nombreux tests sur des panneaux photovoltaïques, en particulier dans des conditions de rayonnement moyen / faible, voire d'ombrage partiel sur les cellules individuelles, avec des températures différentes, mais que je ne rapporte pas. Je ne peux que communiquer ma décision d’avoir décidé que, pour pouvoir disposer du moteur de 70 W requis pendant la plupart des heures de clarté du jour, je dois installer plus de 140 W de panneaux photovoltaïques..

À la lumière des tests, quelle est selon vous l'ingénierie idéale d'un vélo à énergie solaire??

Après ces tests, j'ai réalisé que tout se joue sur des aspects dimensionnels et non sur des énigmes d'ingénierie électronique. Le vélocipède doit avoir 2 roues, car avec 3 roues, il absorberait presque 10W de plus, ce qui devient presque 20 en considérant les performances du moteur. Il faut des roues avec une bande de roulement coulissante et gonflées à au moins 5 bars. Compte tenu des résultats du test, les piles pour lesquelles j'ai décidé de ne pas les mettre. Évidemment, cette porte présente des avantages et des inconvénients. Commençons par ce dernier ...

Inconvénients

1) l’assistance motrice n’est disponible que pendant la journée, environ 2 heures après le lever du soleil et avant le coucher du soleil, si le ciel n'est pas excessivement nuageux et s’il n’ya pas de situation d’ombrage persistant (rues bordées d’arbres ou côte à côte avec des palais, des vallées particulières, etc..

2) la fourniture d'assistance n'est pas toujours constante, car les panneaux photovoltaïques fournissent de l'énergie immédiatement et même l'ombre d'un pôle provoque un ralentissement.

3) la puissance fournie par une batterie est bien supérieure à celle des panneaux photovoltaïques; même si la loi limite la vitesse à 25 km / h et ne peut être atteinte qu’avec des panneaux, la batterie vous permet d’accepter des ascensions (avec des pentes non exagérées) et des départs avec des accélérations vives

avantages

1) il n'est pas impossible de parcourir 200 km par jour, même avec peu d'entraînement, en travaillant avec le soleil par temps clair; impossible avec des batteries (même avec une batterie au lithium surdimensionnée, au moins 3 recharges seraient nécessaires)

2) les panneaux photovoltaïques durent des décennies, tandis que les batteries durent entre 200 et 800 cycles de recharge en fonction du type et des critères d'utilisation

3) le manque de batteries et d'appareils de régulation et de recharge relatifs permet au vélocipède d'être plus léger que quelques kg; Ce qui est important au cas où vous devez pédaler

4) le coût d’achat et de gestion / remplacement du système de batterie est évité, limitant la maintenance à celle d’un vélo normal

Qu'en est-il des panneaux photovoltaïques?

Les panneaux photovoltaïques d'un vélo fonctionnant à l'énergie solaire doivent avoir une puissance nominale minimale de 140 W, contrôlant les différentes situations de rayonnement. J'ai remarqué que beaucoup de bicyclettes photovoltaïques ont beaucoup moins de puissance installée, ou sont trop lourdes, ou avec trop de friction à cause du nombre de roues; pour cela, ils doivent alors recourir à l'installation de batteries. De plus, les panneaux doivent être placés horizontalement et au-dessus du cycliste: le vélocipède peut se déplacer vers tous les points cardinaux (champ directionnel à 360 °); J'ai vu des bicyclettes photovoltaïques à panneaux inclinés comme si elles étaient placées sur le toit d'une maison ou comme les ailerons d'une Formule 1; il en résulte une efficacité supérieure lorsque le panneau est incliné vers le soleil (donc de 90 °) et une efficacité inférieure dans toutes les autres directions (270 °), à moins que le soleil ne soit exactement dans le Zénith. Lorsque les panneaux ne sont pas placés au-dessus du cycliste, le cycliste lui-même peut créer de l’ombre. Ensuite, les pnnli doivent être légers, car placés au sommet, ils font monter le centre de gravité et, éloignés de ceux-ci, ils disposent également d’un long levier sur lequel agir pour rendre le solde moins sécurisé. Enfin, ils doivent être disposés longitudinalement pour minimiser les dimensions latérales (dangereux dans la circulation). Certains vélos couchés sont ceux qui conviennent le mieux pour installer une grande surface de panneaux photovoltaïques. Cependant, le vélo que j'ai fabriqué n'est qu'un prototype brut, assemblé avec les matériaux existants sur le marché..

Quelles sont vos conclusions?

Un vélo à énergie solaire n'est pas recommandé pour les voyages en ville, du moins en Italie. Les routes urbaines, la qualité médiocre et la quantité de pistes cyclables rendraient leur utilisation moins relaxante; la présence de maisons à proximité des routes et d'avenues bordées d'arbres (et heureusement, il en existe encore) créerait de nombreuses zones de ombre qui permettrait une mauvaise utilisation de l'assistance moteur. Même dans les montagnes, il n’est pas chez lui, car tout est joué sur les quelques watts disponibles. Par conséquent, dans les montées où beaucoup sont nécessaires, l’aide est rare (l’aide est entendue, mais pour dépasser 8%, il faut moteur pédalant). Ce vélo, en revanche, est idéal pour les voyages à la campagne, il convient aux personnes qui (comme moi) n’ont le temps de faire du vélo que les week-ends, donc sans entraînement, qui souhaitent parcourir de nombreux kilomètres sans fatigue et sans vol stationnaire toutes ces douleurs que les vélos traditionnels causent en seulement 2 ou 3 heures. C'est génial d'utiliser sur les routes pavées des rives du fleuve. Cela peut convenir à ceux qui aiment passer leurs vacances à vélo en km ou en km, ou à ceux qui peuvent l'utiliser sur des routes adaptées aux caractéristiques que j'ai plus ou moins essayé de décrire. J'ai déjà pensé à un cadre spécialement créé et aux modifications suggérées par les essais, qui pourraient le rendre encore plus léger, aérodynamique et exploitable, ainsi que beaucoup plus beau et protecteur contre le vent, le soleil et la pluie..

Les tests vont continuer?

Je vais utiliser le vélo que j'ai construit tout l'été, peut-être que je pourrais avoir d'autres idées pour l'améliorer. Ce serait bien de trouver l’appui d’une maison à vélos pour réaliser le modèle que je pense; sinon j’ai l’hiver prochain et mon garage habituel, mais évidemment avec beaucoup de difficultés.