Bicyclette

Avantages et inconvénients du vélo solaire sans batteries


vélo solaire sans batteries c'est le seul vrai vélocipède assisté par pédale qui peut se vanter de zéro émission (même pas celles des batteries) et les mêmes coûts de maintenance qu'une vélo traditionnel. Il est vrai que le panneau photovoltaïque s'use, réduisant les performances au fil du temps, mais la durée de vie moyenne de ces produits est d'environ 20 ans et si le panneau est de bonne qualité, il y a un risque qu'il dure plus longtemps que le vélo. Bien entendu, un véhicule de ce type présente également des inconvénients.

UNE vélo solaire sans batteries et le Vélo de soleil conçu et construit par Lorenzo Barbieri de Concordia (MO), qui le teste personnellement, vérifie ses mérites et ses limites incontestables. Nous avons déjà brièvement parlé du prototype dans un précédent article (cliquez ici), allons maintenant dans les détails avec les mots de l'inventeur. L'histoire regorge d'informations inédites et d'idées intéressantes.Si vous êtes passionné par le genre, cela vaut la peine d'aller au fond des choses.

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

Tout a commencé quand, il y a 4-5 ans, j'ai lu dans les journaux et divers sites Internet les premiers articles sur les cycles solaires, les bicyclettes, les tricycles ou les quadricycles, principalement réalisés par des instituts techniques, qui m'intéressaient beaucoup. Au point que je ne me suis pas limité à la lecture des articles, mais j'ai essayé d'étudier techniquement comment ces véhicules étaient fabriqués et comment ils fonctionnaient.

Quelle a été la conclusion?

L'idée même de pouvoir utiliser l'énergie du soleil pour se déplacer était une chose fascinante, mais les connaissances techniques m'ont conduit à de nombreuses déceptions: 90% des cycles annoncés en gros caractères dans les titres des articles étaient équipés de batteries et de panneaux photovoltaïques. installé n'a rien fait d'autre que d'augmenter la durée de vie de la batterie de 20 à 50%. Les 10% restants étaient même constitués de vélocipèdes même pas fabriqués, uniquement réalisés sur papier ou ordinateur, et en tout cas avec des caractéristiques qui, au mieux, auraient permis à ces vélocipèdes de fonctionner exactement comme les autres.

Les vélos solaires étaient donc en fait des vélos à batterie ...

Cette profonde déception m'a conduit à un raisonnement de base: n'installeriez-vous pas d'abord des batteries légèrement plus grosses? Les problèmes d'installation de panneaux photovoltaïques, de contrôleurs de charge etc ... seraient résolus, avec tout ce que cela implique en termes de coûts et de praticité dans l'utilisation des cycles! Quel sens cela a-t-il d'appeler un vélocipède un «vélo à énergie solaire» si le moteur est alimenté par une batterie qui, lorsqu'elle est 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 porter l'autonomie de 30 à 40 km? Ne serait-il pas plus facile d'installer une batterie au lithium de 480 Wh au lieu d'une batterie au gel de 360 ​​Wh? Pour ces raisons, j'ai commencé une série de tests pour comprendre où se situent les problèmes: d'abord sur les vélos, puis sur diverses batteries et sur les panneaux photovoltaïques.

Parlez-nous des tests ...

Tout d'abord, les paramètres doivent être établis comme conditions de fonctionnement, à partir desquelles les puissances impliquées peuvent être dérivées. Il existe déjà des tableaux qui relatent 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 sur l'application réelle subsistent. J'ai ensuite vérifié quelle est la vitesse d'équilibre minimale et en combien de mètres elle doit être atteinte pour pouvoir démarrer. Cette vitesse est de 4 km / h et doit être atteinte en 3 mètres environ. À l'aide d'une corde, d'une poulie et de poids de gymnastique, et en marquant les références des 3 mètres et 1,2 mètres suivants (4 km / h correspondent à 1,11 mt / s, arrondis à 1,2 mètre), j'ai vérifié de combien de poids vous avez besoin pour pouvoir parcourir 1,2 mètre en 1 seconde après 3 mètres d'accélération. À partir du kg, nous obtenons les Newtons, qui, multipliés par 1,2 mètre, donnent les Joules, qui, dans ces tests, correspondent aux Watts, car ils sont parcourus en exactement 1 seconde.La puissance nécessaire résultante est de 40W par roue. Si cette puissance doit être obtenue à l'aide d'un moteur à aimant permanent (du type standard 250W, sans balais) à partir d'un vélo électrique avec assistance au pédalage, avec un rendement d'environ 60%, il est clair que je dois alimenter le moteur avec environ 70W de puissance électrique. .

Avez-vous également fait d'autres tests?

J'ai fait beaucoup d'autres tests sur des vélos pour comprendre les puissances en jeu: avec des roues lisses ou des roues cloutées, des roues gonflées ou semi-gonflées, des vélos attachés entre eux pour comprendre le frottement de plusieurs roues, etc .... En ce qui concerne les batteries, il n'y a pas de données sur les performances des batteries, mais seulement les courants d'appel, les charges horaires, les cycles de charge, etc…. J'ai ensuite testé quelques batteries, mais surtout un vélo électrique gel 360Wh avec son chargeur; Je l'ai mis en charge en connectant un multimètre numérique pour l'analyse de l'utilisateur au chargeur. Après environ 6 heures, le voyant vert «batterie pleine» s'est allumé et j'ai lu combien il absorbait: 550Wh! Je ne connais pas les performances des batteries, mais en tenant compte du fait que le chargeur doit être alimenté, avec cette vérification, j'ai détecté combien le groupe batterie / chargeur absorbe. Ensuite, j'ai remarqué la quantité d'énergie fournie par la batterie, et même ce chiffre est déconcertant: 250Wh! Moins de la moitié de ce qui est absorbé et moins que nominal.

La batterie elle-même est donc une limitation du vélo solaire ...

Le fait qui m'a fait comprendre la raison pour laquelle tous les cycles réalisés avec des batteries et des panneaux photovoltaïques, une fois les batteries déchargées, devaient s'arrêter et les recharger, c'est l'absorption de la batterie dans la première heure de charge: 200Wh! Les batteries mises en charge, au départ, absorbent beaucoup; et les panneaux photovoltaïques, même dans les meilleures conditions, détourneraient l'essentiel de l'énergie produite vers les batteries, en laissant très peu au moteur. Ensuite, j'ai fait beaucoup de tests sur des panneaux photovoltaïques, notamment dans des conditions d'irradiation moyenne / faible, voire d'ombrage partiel sur les cellules individuelles, avec des températures différentes, mais que je ne rapporte pas. Je ne peux que transmettre ma décision d'avoir choisi que, pour obtenir les 70W nécessaires au moteur dans la plupart des heures de lumière d'une journée, je dois nécessairement installer plus de 140W de panneaux photovoltaïques.

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

Après ces tests, j'ai réalisé que tout dépendait d'aspects dimensionnels, et non de puzzles d'ingénierie électronique. Le vélocipède doit avoir 2 roues, comme avec 3 il absorberait presque 10W de plus qui deviendraient presque 20 compte tenu des performances du moteur. Il prend des roues avec une bande de roulement lisse et gonflées à au moins 5 bars. Compte tenu des résultats des tests, les batteries j'ai décidé de ne pas les mettre. Évidemment, cela conduit a des avantages et des inconvénients. Commençons par ce dernier ...

Inconvénients

1) l'assistance moteur n'est disponible que pendant la journée, environ 2 heures après le lever et avant le coucher du soleil, si le ciel n'est pas trop nuageux, et s'il n'y a pas de situations d'ombrage persistantes (routes bordées d'arbres ou palais, 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 poteau provoque un ralentissement.

3) la puissance délivrée par une batterie est bien supérieure à celle des panneaux photovoltaïques; même si la vitesse est limitée à 25 km / h par la loi, et peut également être atteinte avec les panneaux seuls, avec la batterie vous pouvez attaquer des montées (avec des pentes non exagérées) et commencer par des accélérations vives

Avantages

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

2) les panneaux photovoltaïques durent des décennies, tandis que les batteries durent de 200 à 800 cycles de charge selon le type et les critères d'utilisation

3) le manque de piles et de dispositifs de régulation et de recharge associés permet au vélocipède d'être plus léger de quelques kg; chose importante au cas où vous devriez pédaler

4) le coût d'achat et de gestion / remplacement du système de batterie est évité, en limitant l'entretien à celui d'un vélo normal

Que nous dit-il sur les panneaux photovoltaïques?

Les panneaux photovoltaïques d'un vélo à énergie solaire doivent avoir une puissance nominale minimale de 140W, vérifiant les différentes situations d'irradiation. J'ai remarqué que de nombreux vélos photovoltaïques ont beaucoup moins de puissance installée, ou sont trop lourds, ou avec trop de frottements en raison du nombre de roues; pour cela, ils doivent donc nécessairement recourir à l'installation de batteries. De plus, les panneaux doivent être positionnés horizontalement et au-dessus du cycliste: le vélocipède peut se déplacer vers tous les points cardinaux (champ directionnel de 360 ​​°); J'ai vu des vélos photovoltaïques avec des panneaux inclinés comme s'ils étaient positionnés sur le toit d'une maison, ou comme les ailerons d'une Formule 1; cela implique une efficacité supérieure lorsque le panneau est incliné vers le soleil (donc à 90 °) et une efficacité moindre dans toutes les autres directions (270 °), sauf si le soleil est exactement dans le Zénith. Lorsque les panneaux ne sont pas positionnés au-dessus du cavalier, le cavalier lui-même peut être une cause d'ombrage. Ensuite, les pnnli doivent être légers, car positionnés en haut, ils font monter le centre de gravité, et étant éloignés de celui-ci, ils ont aussi un long levier sur lequel agir pour rendre l'équilibre moins sûr. Enfin, ils doivent être disposés longitudinalement pour minimiser les dimensions latérales (dangereux en 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 approximatif, assemblé avec des matériaux existants sur le marché.

Quelles sont ses conclusions?

Un vélo à énergie solaire n'est pas recommandé pour les déplacements en ville, du moins en Italie. Les routes urbaines, la mauvaise qualité et la quantité des pistes cyclables rendraient leur utilisation peu relaxante, alors, la présence de maisons à proximité des rues et d'avenues bordées d'arbres (et heureusement il y en a encore), créerait de nombreuses zones de «ombre qui permettrait une faible exploitation de l'assistance du moteur. Même en montagne, il n'est pas chez lui, car tout se joue sur les quelques Watts disponibles, donc en montée, là où vous en avez besoin, l'aide est rare (vous ressentez de l'aide, mais pour surmonter 8%, vous devez aider pédalage à moteur). Ce vélo est plutôt idéal pour les voyages à la campagne, adapté aux personnes qui (comme moi) ont le temps de faire du vélo uniquement le week-end, donc sans formation, qui aimeraient parcourir de nombreux kilomètres sans effort et sans se presser. toutes ces douleurs que causent les vélos traditionnels en seulement 2 ou 3 heures. C'est fantastique de l'utiliser dans les rues asphaltées des berges du fleuve. Il peut convenir à ceux qui aiment prendre leurs vacances à vélo en parcourant km et 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 tests, qui pourraient le rendre encore plus léger, aérodynamique et utilisable, ainsi que beaucoup plus beau et protecteur contre le vent, le soleil et la pluie.

Les tests continueront-ils?

J'utiliserai le vélo que j'ai construit tout l'été, peut-être pourrais-je trouver d'autres idées pour l'améliorer. Ce serait bien de trouver le soutien d'un fabricant de vélos pour créer le modèle que j'ai en tête; sinon j'aurai l'hiver prochain et mon garage habituel, mais, évidemment, avec de nombreuses difficultés.


Vidéo: CE QU ON NE DIT JAMAIS SUR LES PANNEAUX SOLAIRES!! (Mai 2021).