Transformation vehicule

Préambule: bien que le tableau de cet artcile soit généraliste, il fait référence à la machine modifiée de marque "Yamaha". 

Pour plus d'informations, il est donc conseillé de jeter un oeil sur cette réalisation

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

Effet 2012 ou besoin d'illusions, la théorie du "tout est possible mais on nous cache tout" est d'actualité et nous allons nous pencher précisément sur l'autonomie énergétique et matière de propulsion électrique: peut on envisager un véhicule qui se rechargerait "gratuitement" (si l'on excepte le coût d'achat bien entendu) et d'une durée de vie conséquente ?

Mais si, mais si ... vous rêvez tous qu'on vous dise oui. Et moi aussi ! 

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.

Seulement il ne faut pas confondre le fonctionnement d'une machine qui tourne à vide avec celui d'une machine "utile", qui fournit un travail .

Pour prendre une image, faites tourner une toupie: ça tourne longtemps, hein ? mettez là dans l'eau ça va la calmer très vite...
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 QUON 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 une vitesse de 75 km/h
- batterie LiFePo4 50V d'une capacité de 34Ah 

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 en se contentant 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 le temps de la charge.

Abordons maintenant le 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 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"

 le site en référence

Voici maintenant la vue de dessus

Ici nous avons des panneaux qui peuvent délivrer 1200 watts . 
On remarque immédiatement que les panneaux occupent 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<em> vélo-voiture</em>, 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

Magique, non ? ;)


Mais cette désespérante réalité revient au galop puisque voici le look réel de l'engin:

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.
Pourquoi donc ? voici ce qui se cache dessous cette affaire:

Faisons déjà quelques observations: 

- le panneau fait environ 1,5m metres sur 1,5 m et comporte 3 cellules

- chacune d'entre elles va donner (approximativement) 12V en sortie

Il apparait donc que ce petit véhicule à une vitesse qui 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. Notez que mettre des panneaux en parallèle 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 fait probablement plus proche du 1500 W réels. 
Allons un peu plus loin et rentrons dans les calculs sommaires: 
Le panneau total de ce véhicule fait donc 2.25m2. La surface totale disponible donnera le potentiel de recharge, mais quel est-il justement ?

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 de vraies côtes . 
Il a une batterie lithium d'environ 30 Ah ou, plus probablement, une batterie plomb de 50ah (moins cher mais d'une durée de vie courte et créant un problème environnemental important).
Peu chargé, ce véhicule aura une autonomie réelle qui approchera les 50 km à une vitesse de 35 km/h ce qui le rendra dangereux en campagne.
C'est un véhicule adapté pour de courts déplacements en ville, sous réserve d'avoir une structure routière tout aussi adaptée, à savoir un endroit où peuvent se cotoyer des véhicules très lents ou rapides

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:



Note: il y a environ 120 panneaux, soit dix fois plus que ce que réclamait notre petite moto

Conclusion: 
il n'y a pas de secret. Le solaire c'est bien mais le véhicule solaire autonome n'est pas pour demain.

PS (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.