Véhicule solaire électrique, crédible ?

13072012

Nous allons aborder la crédibilité du « véhicule solaire électrique » ou, plus précisément, de répondre à la question: peut on faire un véhicule « propre » et autonome

En effet, comme certains sites (parfois un peu trop adeptes de la théorie du complot ;) ) le prétendent, est-il aujourd’hui (2012) possible de rouler pour rien et sans polluer ?

Mais si, mais si … vous rêvez tous qu’on vous dise oui. Vous aimeriez que ce conte, qui voudrait que la roue du vélo puisse recharger un moteur qui la ferait tourner en retour, devienne une réalité.
Pire, peut être avez-vous vu de vos propres yeux, sur internet, ces moteurs qui semblent tourner sans fin ?
Mais la réalité est parfois un peu plus cruelle :( :
Oui les moteurs électriques sont magiques en ce sens qu’on arrive à un rendement extraordinaire mais il ne faut pas confondre le fonctionnement d’une machine qui tourne à vide avec celui d’une machine « utile », qui fournit un travail. Ainsi un moteur avec une inertie forte peut effectivement sembler tourner sans fin … s’il ne fournit pas d’autre énergie que celle de ses propres pertes !
Sachant que certains moteurs ont un rendement dépassant les 95% (à comparer avec les 40% de celui d’une voiture à essence) cela peut inciter à des erreurs,

Pour cet exposé absolument, pas « scientifique » mais « empirique » (et facilement accessible à tous), je vais prendre en référence l’objet du blog, soit ma petite moto électrique.

1) SE RÉFÉRER À CE QU’ON CONNAIT , soit observer la situation sur la Yamaha Re, dernier nom de baptême de ma machine
Rappel pour ceux qui n’auraient pas encore lu ce qui se rapporte à cet engin, en approximatif:
- 50km d’autonomie à 75 km/h
- batterie LiFePo4 50V 34Ah , soit 240 cellules A123
Pour recharger la batterie (50V) j’utilise un chargeur qui va fournir environ 60 volts et 10 ampères pendant 3 heures
Supposons qu’on soit plus modeste et qu’on se contente de 6 heures de charge, ce qui peut correspondre au temps crédible d’ensoleillement, nous obtenons alors:
5 ampères pendant 6 heures.
Avec les pertes, on peut considérer qu’on devra fournir en gros 350 watts en continu pour une charge en 6 heures.

Attaquons nous maintenant au panneau solaire
Si on prend le cas d’un panneau donné pour 12V/60W (84cm * 54cm) , il nous faudra mettre en parallèle au moins 2 pour permettre les 6 ampères voulus.
Mais, n’oublions pas, il faudra également 6 panneaux en série pour obtenir la tension utilisable, soit 6*2= 12 panneaux.
La surface totale minimum est donc de l’ordre de 6 m2
Cette surface dépendra également de la qualité du panneau ou encore de l’éclairage réel : si le rendement ou la luminosité est faible, la surface devra augmenter.
De même, on supposera que les pertes dues à la conversion sont bien contrôlées (bon rendement) .
Il est à noter qu’actuellement ces contraintes seront à peu près identiques avec n’importe quel type de produit.
Poids de l’ensemble des panneaux: 72 kg environ, prix des panneaux 2500$.
Il faudra bien évidemment rajouter le coût de l’électronique (régulateur de charge).

2) COMPARER AVEC UN CAS PRATIQUE EXTÉRIEUR PERTINENT
Je précise que ce qui a été écrit précédemment l’était sans prendre connaissance de ce qui suit.

Le véhicule ci-dessous est un prototype high tech qui va nous donner un aperçu des problème « en situation réelle »

Véhicule solaire électrique, crédible ? dans Ameliorations Voiture-Solaire1

Voici maintenant la vue de dessus
Voiture-Solaire2 dans Comprendre l'histoire

Ici nous avons des panneaux qui sortent 1200W .
On remarque immédiatement que les panneaux constituent approximativement une surface rectangle d’environ … 6 m2 ! , soit la valeur que je donnais plus haut
Mais ce qu’on peut également observer c’est que nous n’avons pas affaire à un véhicule classique mais un vélo-voiture, un engin hyper allégé et d’un profil aerodynamique pas vraiment adapté à une utilisation voiture.
C’est pourquoi nous pouvons arriver à une vitesse élevée avec un moteur dont la puissance est 3 fois inférieure à celle de ma machine.
De plus il est fort probable qu’on aura utilisé des panneaux d’excellente qualité vu que le prix final de ce genre de réalisation et les efforts des fabriquants pour la promotion de leur produit.

3) ETUDE DE CAS: VOITURE ELECTRIQUE SOLAIRE … chinoise

Une recherche sur internet amène rapidement à ce genre de tentative

Voiture-Solaire3 dans Essais

Voiture électrique: l'idéal ...

Mais la pratique est un peu plus décevante :( :

Voiture-Solaire4 dans Les batteries

Voiture électrique: la réalité

L’esthétique n’est pas tout à fait la même ;) : en effet, dans le premier lien, on a juste oublié de montrer l’essentiel: les cellules qui sont sensées recharger la batterie.
Et là le véhicule est effectivement rechargé en … 30 heures pour une autonomie (theorique) de 140 kilometres.
Signalons qu’il est bon de corriger les données commerciales très très optimistes.
En gros on peut supposer qu’un approchera peut être les 100 km, sous réserve de rouler à une vitesse (très) faible.
Faisons déjà une observation: le panneau fait environ 1,5m metres sur 1,5 m et comporte 3 cellules, le véhicule est très petit et sa vitesse maximum ne doit pas dépasser de beaucoup les 35km/h. On peut donc supposer que le moteur est approximativement … le même que celui de ma moto mais monté en 36V, ce qui confirmerait la déduction de la vitesse puisque c’est la tension (le nombre de panneaux en série) qui déterminera la vitesse maximum ( mettre des panneaux en parralèle augmente l’intensité, soit la capacité du véhicule à accélérer ou à monter une côte).
Comme par hasard, il se trouve que Zhejiang est le fabricant du moteur de ma machine et dans les moteurs « puissants » il n’y a pas cinquante modèles. On peut donc avancer que cette voiture est équipée de 2 moteurs roues du même type, au mieux des 3000 watts mais en faits probablement moins.

Rentrons dans les calculs sommaires:
Le panneau total de ce véhicule fait donc 2.25m2.
Sachant que chaque panneau est en 12V et qu’il faut 30 heures pour charger le véhicule à 3 amperes maximum (2 amperes plus probables car les cellules ne semblent pas des panneaux habituels).
Nous avons donc besoin de 36V*2A*30 heures = 2100Wh
Ce que nous pouvons conclure: ce véhicule est un vélo électrique au format voiture. Il est parfaitement incapable de monter des vraies côtes . Il a une batterie lithium d’environ 30 Ah ou, plus probablement, une batterie plomb de 50ah (ce qui veut dire une durée de vie courte avec des performances diminuant rapidement).
Son autonomie réelle approchera les 50 km à une vitesse de 35 km/h ce qui le rendra dangereux en campagne.
C’est une véhicule adapté pour de courts déplacements en ville, sous réserve d’avoir une structure routière tout aussi adaptée.

4) LE BILAN
Une « vraie » voiture doit être capable de rouler à 70 km/h minimum avec un chassis très allégé et sur une distance de 80km au moins.
Pour ce faire elle doit disposer d’une batterie d’au moins 200Ah (en 72V)
Cela veut dire que nous allons devoir multiplier nos cellules utilisées pour la charge de notre moto pour en arriver à plus de 72 panneaux , soit plus de 30 m2 de cellules
Et nous en arrivons justement à un cas réel, à savoir une station solaire de recharge pour véhicule électrique qui, justement, permet une recharge en 6 heures.

Voici le résultat en image:

Conclusion: il n’y a pas de secret. Le solaire c’est bien mais le véhicule solaire autonome (et accessible à tous) c’est pas pour demain.
Note importante: les moteurs électriques ont déjà des performances au top. On approche ou on dépasse les 90% de rendement. Il n’y a donc rien à attendre de ce côté, les 5% éventuellement gagnés ne changeront pas le tableau de l’autonomie, ils ne permettront que d’avoir -par exemple- une meilleure fiabilité en diminuant poids et chaleur.
Le seul moyen de parvenir à un meilleur avenir solaire est d’améliorer les performances des cellules solaires ce qui semblerait être possible dans les prochaines années. Pour l’instant, l’éolien est plus intéressant.

Notez que le contenu du blog a été transféré sur motoelectrique.blog4ever.com
La raison: perte d’une grosse partie des images. Pas content le monsieur … je remettrai sur ce blog dès que j’en aurai le temps

Puisqu’il semble que la gestion se soit améliorée, je place quelques vidéos de démo de la Yamaha Re , dernière version de la conversion électrique:

La machine dans la maison
Image de prévisualisation YouTube

La machine en charge:

Image de prévisualisation YouTube

La machine sur route. Notez que les bruits ne sont pas entendus en vrai, c’est les chocs sur la caméra (posée sur le réservoir) qui les crée.

Image de prévisualisation YouTube

Il y a en permanence quelques modifications, côté logiciel

Tant qu’on y est un bilan à ce jour:

La machine est extrêmement agréable, on a parfois envie de la conduire tout en douceur, parfois , inversement, on s’amuse à étonner les voitures par son accélération au bruit très très discret.
Côté tenue de route et confort c’est presque parfait, « presque » car comme sur une sportive, on a le poids un peu trop sur les poignets. En passant il est mille fois plus agréable de porter des gants.
Côté freinage c’est vraiment idéal. La machine se colle à la route. En fait le freinage est peu utilisé du fait de la régénération (quand on ralentit ou on appuie à peine sur le contact des freins, le moteur récupère l’énergie en créant un freinage). En pratique on appuie souvent d’un tout petit doigt sur le contact. Pour un freinage d’urgence, les deux freins à disque font parfaitement leur travail.
Attention toutefois: la moto c’est dangereux en temps normal, ici vous avez un véhicule silencieux donc cela demande encore plus de vigilance.

Côtés désagréables: les petits bruits qui ne s’entendent pas d’habitude du fait du bruit du moteur ! on doit chercher d’où cela vient et ce n’est pas toujours évident …

La faible autonomie (50km environ à 75km/h) fait que ce genre de véhicule est idéal pour la ville ou en tout cas les petits parcours. En pratique je fais 15 à 20 kilomètres puis je recharge la batterie complètement en une heure. Il n’y a bien entendu aucune perte d’énergie détectable dans la période des deux ans (en théorie on devrait voir diminuer vers 100 000km mais il est mille fois plus probable que ce soit le vieillissement « naturel » qui affecte en premier la batterie plus que la consommation effectuée)







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