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idées vers l’autonomie énergétique

Par philippe crassous
15-05-2014

projet U.L.P.

projet U.L.P.

De « vélo cargo presto »… …à « bla bla bike » en quelques clics clacs ! ou « cheveux au vent » (mais prêt à sortir le pare-brise à la première averse, car il est logé, à plat, sous le panneau solaire) …ou encore « grand air »

U.L.P. ? Ultra Léger Pendulaire bien sûr !

Ce serait un véhicule terrestre dans l’esprit de l’ULM aérien. Un véhicule qui garderait la fonction essentielle, à savoir le transport, mais en version minimaliste ; devenant du coup sobre, abordable, et généreux en sensations.

Depuis longtemps je pense, comme beaucoup, que la voiture est inadaptée à la majorité des usages que l’on en a. De plus elle est exagérément lourde, et c’est un euphémisme.

La moto, c’est bien plus attirant, parfois (très) rapide, efficace en ville… mais ingrat : peu de places pour les bagages, pas de protection contre la pluie, le froid, les gamelles… Et en plus, une moto consomme presque autant qu’une voiture. Comme si on ne se souciait plus de l’efficacité énergétique du moteur quand le véhicule s’allège.

Dans mes rêves, je voudrais une moto carrossée mais pouvant s’ouvrir à l’air, avec un coffre à bagages ou la place pour une personne supplémentaire. Et qui consomme (très) peu.

Et je ne vois rien de tout ça, excepté quelques prototypes ou rares engins commercialisés hors de prix.

Sommes nous si peu nombreux à souhaiter ça pour qu’aucun constructeur ne le propose ? Possible. Mais franchement, j’en doute.

L’idée de me le fabriquer m’a maintes fois traversé l’esprit, puis fût aussitôt abandonnée : faire et homologuer un engin qui roule à 130 km/h n’est pas dans mes compétences.

J’étais donc résigné à remettre ce chantier à une autre vie, quand j’ai croisé quelques réalisations sur base de vélo « tricycle couché », à motorisation électrique. Elles me sont apparues nettement plus sympathiques et, en plus, accessibles à mes compétences de bricoleur. Et surtout, c’est un cadre légal dans lequel je peux faire un engin « à ma sauce » qui peut rouler sur la voie publique, et qui fait un (grand) pas vers ce que je souhaite question transports.

Les illustrations sont les esquisses de ce projet, qui devrait bien m’occuper dans les mois à venir.

Dans un premier temps, cet article présente les bases des choix principaux, puis viendra le tour de mes nombreux inspirateurs, que je remercie d’ores et déjà.

Pourquoi ultra léger ?

Pour l’énergie consommée ! Le poids est l’une des premières causes de consommation énergétique. Essayez de pousser votre 4x4 pour vérifier (Enfin… faites gaffe si c’est en côte). Donc moins de matériaux = moins d’énergie pour la fabrication, moins de consommation à l’usage. Mais pas seulement : un engin plus léger, c’est un engin plus vif, qui accélère mieux (à puissance égale…), et qui freine mieux. Cerise sur le gâteau, c’est en toute logique un engin plus abordable à l’achat. Et pas forcément moins solide : un vélo de 20 kg est capable d’encaisser sans broncher un saut de plusieurs mètres de haut. Essayez cela avec votre voiture 5 étoiles : elle s’aplatira comme une tomate mûre. Eh oui, le poids est à un moment contre-productif, la matière est une charge qui demande de la matière supplémentaire pour la porter… une spirale infernale. D’ailleurs, aucun des grands dinosaures n’a survécu !

Les cyclistes étant, allez savoir pourquoi, très soucieux du poids, c’est dans la catégorie vélos que l’on trouve des engins conçus d’une façon intransigeante sur ce critère. Et ainsi, il existe des tricycles couchés qui se prêtent à merveille pour faire la base du prototype.

Bon, question sécurité, ce n’est pas une voiture, surtout qu’en cas de « confrontation » l’ultra léger ne fait pas le poids… mais au passage, n’est-ce pas un brin cynique d’améliorer la sécurité en renforçant à outrance les voitures ? Ce renforcement passe par un surpoids qui rend la sécurité des uns dangereuse pour les autres. Franchement, s’il n’y avait que des véhicules ultra légers en circulation, n’y aurait il pas moins d’estropiés de la route ?

Et par rapport aux transports en commun ?

Le transport en commun joue la carte « on met plus de monde dans le même véhicule » comme argument d’efficacité énergétique : prenons donc le critère du poids déplacé par personne transportée pour comparer.

Une voiture pèse en moyenne 1250 kilos, pour une capacité de 5 personnes. Ce poids sera donc entre 250 kilos (pour une voiture pleine) à 1250 kilos (cas le plus fréquent, avec seulement le conducteur à bord).

Une rame de tram ? Elle pèse 40 tonnes, avec une capacité de 300 personnes, dont 70 assises. A plein, cela fait 133 kilos par personne. Mieux que la voiture, mais à ce poids-là, on a trois chances sur quatre d’être… debout. Quand tous les sièges du tram sont occupés, c’est de l’ordre d’une voiture avec deux personnes à bord. Et en dessous de 30 personnes par rame, cela fait plus lourd par personne que la voiture individuelle.

Le bus, c’est du même ordre : 13 tonnes pour une capacité de 100 personnes. Comme un tram, un bus peut être plus sobre qu’une voiture, mais aussi bien pire, selon son taux de remplissage.

C’est donc le taux de remplissage moyen qui fait la différence, et vu la difficulté de trouver des chiffres là-dessus, je crains que ne ce soit pas bon signe. Mais bref, de toutes façons, ces engins sont grosso modo aussi empâtés les uns que les autres.

Un véhicule ultra léger, à 50 kilos avec carrosserie et moteur, serait deux fois et demi plus léger, par personne, qu’un bus bondé… tout en étant à demi-capacité ! Ou encore, dit autrement, l’ultra léger serait entre 2,5 et… 50 fois « plus léger par personne transportée » que le bus, selon s’il y a une seule personne dans l’un et le plein dans l’autre et vice versa. Sans compter qu’un ultra léger ne demande pas de voie dédiée, diminue la charge donc l’usure et l’entretien des routes.

Y’a du potentiel, non ?

Pourquoi pendulaire ? S’incliner dans les virages : pour le plaisir bien sûr !

L’enjeu est de taille : se sevrer de la voiture. On perd du confort ouaté, il faut retrouver de la griserie ! Pas question de faire rimer décence énergétique et austérité ! « Ils veulent nous priver de tout ces écolos ? », entend-on dire. Faisons mentir l’adage !

Mais c’est aussi une propriété fondamentale, car elle permet d’avoir un engin étroit qui tolère la vitesse dans les virages. La stabilité ne repose plus sur la largeur de la base.

Et l’étroitesse a deux précieux intérêts :

- D’abord, dès que la vitesse augmente, c’est la résistance à l’air qui devient la composante prépondérante de la consommation énergétique d’un véhicule. Pour aller (un peu) vite en consommant peu, il faut un véhicule profilé mais aussi qui déplace peu d’air : large avantage au véhicule étroit question surface frontale. Pour cette raison, les 2 occupants sont « en ligne », et non « de front » comme sur une voiture.
- Ensuite l’étroitesse est un atout précieux dans la circulation urbaine, ou pour le stationnement.

Par contre, si l’on veut une carrosserie, il faut rester plutôt bas, à cause de la sensibilité au vent latéral qui rendrait l’engin difficile à conduire par grand vent. Ça tombe bien, plus bas, c’est aussi moins de surface frontale donc moins de résistance à l’air.

Pour finir, à partir du moment où l’inclinaison peut se verrouiller facilement, comme sur les scooters à 3 roues, on peut aussi rouler à très basse vitesse, faire marche arrière, s’arrêter sans avoir à poser le pied à terre, donc avoir un plancher sous les pieds, voire avoir une carrosserie intégrale… comme une voiture.

Voilà pour les choix de base. Mais plein d’autres questions restent, on continue les réponses !

Pourquoi tout suspendu ?

Pour le confort ! La question pourrait paraître saugrenue pour une voiture, mais pourtant on se la pose encore pour les vélos, catégorie à laquelle devrait appartenir mon engin. Alors la réponse est, encore une fois : plus léger oui, austère non ! Surtout qu’alléger en se privant de suspension n’est pas réellement un juste choix : les chocs encaissés par la suspension sont des sollicitations en moins dans le corps des passagers, mais aussi sur le châssis, qui du coup est plus solide ! Eh oui, mettre une suspension, c’est une façon indirecte de renforcer, en rendant plus endurants des châssis légers.

Pourquoi électrique ?

Là, le choix n’est pas sans ambiguïté, et vaste débat, sur lequel, pardonnez-moi, je vais m’étendre un peu. Contrairement aux apparences, et à ce que nous rabâchent les vendeurs de voitures électriques, l’électricité reste un carburant très polluant. Elle est difficile à produire, à transporter, à stocker. Déperditions et pollutions à tous les étages. Mais pour mon cas, la question ne se pose pas : je souhaite que cet engin soit légal. Il ce sera donc, a priori, un vélo électrique. C’est une formidable opportunité d’avoir un cadre légal qui tolère que l’on réalise son propre véhicule. Et puis, c’est tellement agréable et silencieux l’électricité ! Et question pollution, j’ai deux alibis :
- D’abord la consommation d’un tel engin devrait être de l’ordre de 10 à 20 fois moins que celle d’une voiture. (Mon calcul : les vélomobiles actuels (vélos couchés carénés) consomment environ 1 kwh pour 100 km. Ce kWh, qui n’est pas tombé d’un ciel tout vert, a demandé 3.3 kWh pour sa fabrication, soit l’équivalent de 0,3 litre d’essence. En comparaison, une voiture, c’est 6,5 l/100 (moyenne française), donc 21 6667 fois les 0,3 l du vélomobile)
- Ensuite, avec un panneau photovoltaïque sur le toit, l’électricité est produite de façon « locale mobile » et à peu près renouvelable… à condition de se garer au soleil. Le panneau solaire prévu (0,6 m²) est capable de produire 100kWh par an (source précieuse) soit entre 5 000 et 10 000 km selon la consommation de l’engin. S’il y a suffisamment de batteries, bien gérées, pour ne pas gaspiller cette production, on se rapproche d’un engin énergétiquement autonome, non ? Avec en plus plein d’autonomie quand on veut aller loin, non pas grâce au panneau photovoltaïque, mais grâce aux batteries largement dimensionnées. Qui seront parfois rechargées sur le réseau…

Pourquoi le (la) passager(e) ne pédale pas ?

Parce que l’usage à deux est occasionnel. Rallonger un vélo allongé est une opération relativement simple, offrir ( ?) au passager la possibilité de pédaler est nettement plus compliqué et alourdit encore l’engin au quotidien. D’autre part, cela pose un autre problème cornélien : soit la deuxième personne pédale allongée et l’engin est très long, soit elle pédale debout, et auquel cas la prise au vent vient plomber une bonne partie de l’efficacité énergétique de l’ensemble, et complique l’architecture du toit solaire ajustable. Du coup, hop, pas de pédales pour elle et la voilà carrément dispensée d’efforts. Et, luxe suprême, plus haute que le conducteur pour que les balades à deux restent un plaisir partagé. Disons donc que ce sera un vélo (R)allongé.

Allez, on embarque ?

 [1]

- Projet U.L.P., les inspirateurs
- U.L.P., mon transport alternatif, avancement de la conception
- U.L.P., construction 1

[1] La suite des épisodes :

COMMENTAIRES ( 9 )
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  • Microtech : projet U.L.P.

    Bonsoir Philippe,

    Merci pour vos encouragements. J’avais peur de ne pas être suffisament clair. Difficile parfois de parler simplement de la technique. Je sais combien la traction électrique a fait de progrès ces 20 dernières années. En 90 lorsque j’assemblais mon premier vélo électrique, le plus difficile était de rassembler les composants : on était loin de commander un kit de vélo éléctrique. Aujourd’hui avec la profusion on a l’embarras du choix. Le plus gros problème, c’est le poids du matériel, vrais pour les véhicules thermiques, pire pour les électriques, avec des moteurs roues jusque 8kg pour 250W...100Wh/kg pour la batterie. Le poids d’une technologie capable de faire diverger la spirale de conception vertueuse.

    En subsituant l’ultracondensateur à la batterie on offre à un véhicule léger l’inertie d’un 38t lancé à 130km/h. Cette inertie que nous savons récupérer au freinage, réinjecter à l’accélération. Reste à fournir la puissance moyenne. Mon choix ici c’est la vapeur, à contre courant mais tellement complémentaire avec l’électrique. Le moteur à vapeur propre.

    C’est le sens du projet ZEE3. Un véhicule à vapeur zéro émission...juste du CO2, et un rendement à la hauteur des meilleurs diesels.
    http://www.mp.haw-hamburg.de/pers/G...

    Le dossier est en anglais et en allemand, bonne lecture quand même, cordialement

    A suivre.

    4.11 à 22h09 - Répondre - Alerter
  • Microtech : projet U.L.P.

    Bonjour Philippe,

    Bravo pour l’ensemble de votre projet qui me semble bien équilibré. Et comme je développe aussi dans le même domaine, je sais combien il est facile de tomber dans une spirale divergente. Mais pour vous, je constate que sa converge bien.
    Pour l’instant je travaille sur un projet qui vise à se passer de batterie en utilisant des ultracondensateurs. Plus léger et bien plus fiable, il permettent d’obtenir des autonomies jusque quelques kilomètres. Donc, il nécessite un apport d’énergie que je voudrais produire sur le vélo au moyen d’un moteur thermique à combustion externe, polycombustible, et capable de recharger en quelques secondes les condensateurs. Pour l’instant je suis sur la piste d’une turbine à vapeur...qui fait beaucoup rire. Pourtant une flamme ouverte fait beaucoup moins de pollution qu’une explosion à l’étouffé. Et la bouffée d’énergie d’une turbine miniature est récupérable par freinage...un échange physique d’énergie cinétique en énergie capacitive, le tout à faible poids et très grande vitesse, et avec une très grande autonomie.
    Si vous avez des difficultées en conversion d’énergie, je suis prêt de vous apporter mon soutient à la façon fablab.

    Salutations

    3.11 à 17h23 - Répondre - Alerter
    • philippe crassous : projet U.L.P.

      Merci pour votre proposition et bravo pour vos recherches qui demandent un sacré savoir faire. la motorisation pour moi a presque été le plus facile, c’était en kit et il n’y avait qu’à connecter... et le moteur électrique c’est un bonheur, mais malheureusement pas la panacée environnementale que l’on nous rabâche : merci de vous creuser la tête pour des solutions d’accus plus propres, je serais curieux d’avoir les avancées, de voir à quoi ressemblent vos essais. Les accus classiques ne permettent pas de bien récupérer l’énergie du freinage ; en ville où je roule le plus souvent c’est pourtant une énergie non négligeable. votre piste des ultracondensateurs me semble pleine d’intérêt pour cela.

      4.11 à 20h00 - Répondre - Alerter
  • vaileau : projet vélo

    Bonjour

    Vous devriez aller voir ceci, vous pourriez être intéressé
    http://velovergne.fr

    je n’ai pas d’action chez eux, je précise.

    29.10 à 15h06 - Répondre - Alerter
    • philippe crassous : projet vélo

      Oui, merci pour le lien, en effet j’ai eu contact avec eux. ils sont importateurs des vélos steintrikes dont certains semblaient pouvoir faire une bonne base de départ. Et même ils avaient projeté de commercialiser un trike inclinable, ce qui m’aurait bien arrangé !

      29.10 à 21h58 - Répondre - Alerter
  • Arthur : projet U.L.P.

    Bravo, félicitations !
    Savez-vous qu’en cours de Technologie en collège, le thème du programme est les transport ? Sans le vouloir, vous êtes en plein dedans.

    Frédéric, professeur certifié en Technologie.

    28.10 à 17h54 - Répondre - Alerter
    • philippe crassous : projet U.L.P.

      Merci ! non, je ne savais pas. j’espère que ma copie ne comporte pas trop de fautes ! vous qui avez dû bien approfondir le sujet, je serais curieux de savoir si vous avez trouvé cette comparaison transports individuels / transports en commun sur ce critère de poids par personne. Pour ma part, jamais.

      28.10 à 20h58 - Répondre - Alerter
  • patrick : projet U.L.P.

    j"ai aimé votre article mais je pense qu’il existe un domaine encore plus intéressant à décliner un triporteur pour une population vieillissante. Aujourd(hui cette population souhaite faire de court trajet mais dans un véhicule confortable, abordable et qui se range (gare) facilement. Le panier doit servir à ranger les courses du supermarché, du boulanger local. les distances sont relativement faibles entre 10 à 50km jour.

    23.05 à 17h57 - Répondre - Alerter
    • philippe crassous : projet U.L.P.

      Votre remarque m’a, dans un premier temps, suggéré de me dépêcher à concrétiser ce projet parce que que j’ai plus tellement d’années devant moi pour profiter d’un engin "plaisir"... puis amené vers une réflexion plus profonde.
      on associe stabilité et sécurité à une base large et fixe, et il existe déjà beaucoup de tricycles et quadricycles à pédales destinés à ceux qui ont des bagages à porter et/ou à ceux qui ne sont pas sûrs de leur équilibre.
      En même temps, c’est quand on a perdu sa mobilité qu’on apprécie d’avoir un engin étroit, la largeur interdisant l’accès à certains passages. j’ai planché sur ce problème pour les fauteuils roulants il y a quelques années.
      je reconnais que mon engin n’inspire pas la stabilité parce que son équilibre est géré comme pour in vélo, par celui qui conduit.
      Sauf que, en ce 21e siècle, on sait gérer électroniquement l’équilibre d’un engin pendulaire (par ex : lumeneo smera, carver one)
      un système pendulaire "automatique" sur un fauteuil roulant ou un engin pour pmr, c’est concilier l’inconciliable : passer partout (dévers, portes étroites...) et pouvoir prendre de la vitesse sans basculer. tout en redorant l’image de ces engins.
      Merci donc de m’avoir amené à cette réflexion, j’espère qu’elle pourra inspirer quelqu’un parce que, vous l’avez compris, j’espère ne pas avoir à me pencher sur ce problème trop vite...

      26.05 à 21h40 - Répondre - Alerter
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