Dernière modification le 20/07/2023
Difficulté
Difficile
Durée
3 jour(s)
Coût
400 EUR (€)
Description
Ce tutoriel présente les étapes de fabrication d'un pédalier générateur d'électricité, conçu et fabriqué dans le cadre du projet expérimental "Biosphère, capsule en milieu aride" porté par Corentin de Chatelperron et Caroline Pultz du Low-tech Lab. Ce pédalier permet à la fois d'alimenter directement des équipements électroniques ou de stocker l'énergie dans une batterie pour répondre à une partie des besoins énergétiques identifiés dans cet habitat autonome expérimenté. La dernière partie du tutoriel est dédiée aux retours d'expérience du binome ayant utilisé ce système low-tech durant les 4 mois d'expérimentation.
Introduction
Contexte
Après une dizaine d’années d'exploration, en quête de nouveaux et épanouissants modes de vie, l'une des ambitions du Low-tech Lab est de proposer un autre scénario du futur où la low-tech est vecteur d’émancipation, de convivialité et d’épanouissement. En ce sens, le projet Biosphère se veut être un démonstrateur d’une vie future, spécifique à un contexte bien précis et abritant un écosystème vivant produisant suffisamment de nourriture, d'eau et d'énergie pour subvenir aux besoins identifiés sur une période de 4 mois. Au-delà d’un habitat, cette expérimentation explore, à travers un scénario fictif, une alternative enthousiasmante, guidée par une réflexion sur les besoins dans un contexte de raréfaction des ressources.
La Biosphère expérimentée en Thaïlande par Corentin de Chatelperron était une première étape sur laquelle nous nous sommes basés pour dimensionner la nouvelle base de vie adaptée, cette fois-ci, au milieu aride. Installée dans un désert de Basse Californie au Mexique, la "Biosphère, capsule en milieu aride" de 60m² produira suffisamment de protéines, de vitamines et de minéraux pour faire vivre deux humains, avec moins d’un euro d’intrants par jour. Sous cette chrysalide faite de bois et de tissu bio-sourcé, l'élevage de mouches soldats noires et de grillons, la culture de spiruline et de champignons et le système d’hyroponie partageront l’espace avec des solutions pour désaliniser l’eau ou chauffer les aliments à l’aide de l’énergie solaire ou musculaire. Pour cette nouvelle étape, nous cherchons à dissocier l’image archaïque parfois associée aux low-tech en travaillant sur la désirabilité et le design pour créer l’imaginaire d’un futur low-tech souhaitable dans un contexte de grande sécheresse. Pendant 3 mois nous avons conçu, protypé puis fabriqué chaque low-tech pour qu’elles s’adaptent à cet environnement particulier.
Quels besoins énergétiques pour vivre dans cet habitat?
Comment satisfaire efficacement et dans une démarche low-tech nos besoins énergétiques?
En journée, il semble pertinent d’utiliser l’énergie la plus abondante sur place, à savoir le soleil. De fait, un panneau solaire de 30W alimente alternativement les différents équipements électroniques et une batterie grâce à un microcontrôleur arduino. La nuit ou par temps couvert, il faudra compter sur nos muscles pour actionner le pédalier générateur d’électricité. C'est ce qu'on appelle le fitness utile !
Conception du pédalier
Le vélo transforme le pédalage en courant électrique directement acheminé vers nos équipements ou bien stocké dans une batterie. Les pédales entrainent le pignon principal à une vitesse de 60 tours par minute. Ce dernier est relié à un second pignon plus petit permettant de multiplier par 4 la vitesse de rotation. Sur le même axe est encastré une roue d’inertie atteignant une vitesse de 1000 tours par minute qui est elle-même reliée à un alternateur allant à 4000 tours par minute. Dans le but de varier les sollicitations musculaires, nous avons prévu 3 modes d’utilisation : mannelier, vélo et rameur.
La structure a été fabriqué par l'association Véloma, spécialisée dans la conception et fabrication de vélos-cargos, de remorques et d'outils de basse technologie dans l’optique de l’autonomie et de la transition énergétique.
Matériaux
Métal
- ... m de tube carré creux inox de 25 mm, d’épaisseur 1,5 mm
- ... m de tube carré creux inox de 50 mm, d’épaisseur 1,5 mm
- ... m de tube rond creux inox de ⌀ … mm, d’épaisseur … mm
- ... m de tube rond plein inox de ⌀ … mm
- ... m de tube rond plein inox de ⌀ … mm
- plaque inox de ... x ... mm, d'épaisseur … mm
- plaque inox de ... x ... mm, d'épaisseur ... mm
Matériel
- 2 manivelles avec pédales
- chaine de vélo
- plateau vélo de ⌀ 280 mm (extérieur), ⌀ … mm (intérieur)
- dérailleur de vélo mono vitesse
- boitier de pédalier à souder bsa, à extrémité carré
- poulie à courroie plate de ⌀ … mm (extérieur), ⌀ ... mm (intérieur)
- courroie plate : … mm de longueur intérieure et … mm de largeur
- alternateur à aimant permanant 12v
- pignon inox 9 dents
- 2 roulements 20 - 40 mm
- 2 colliers de serragee
Outils
- Visseuse, perceuse
- Coupe tube
- Poste à souder
- Lime à métal
- Serre joint
- Mètre
- Règle, rapporteur
- Casque et lunettes de protection
- Plans (voir onglet "Fichiers") ?
Étape 1 - Questionner ses besoins et identifier les sources d'énergies les plus adapatées
L'énergie la moins chère et la plus propre est celle qu'on ne produit ou ne consomme pas !
Partant de ce principe, la démarche négaWatt propose de repenser notre vision de l’énergie en s’appuyant sur une démarche en trois étapes: Sobriété, Efficacité puis Énergies Renouvelables.
Avant de débuter le dimensionnement d'une installation, il est essentiel de se poser plusieurs questions:
- Quels sont mes besoins ?
- Lesquels sont essentiels et incompressibles ?
- L'électricité est-elle la façon la plus efficace de répondre à tous ces besoins ?
Pour matérialiser les consommations électriques des équipements du quotidien, le jeu open-source REVOLT traduit ces consommations en temps de pédalage.
Étape 2 - Calculer les besoins énergétiques
Dans le but de limiter la consommation énergétique de l'habitat, seuls les équipements indispensables au bon fonctionnement de l'écosystème ont été conservé :
- une pompe qui achemine l'eau salée en entrée des dessalinisateurs (12Wh)
- une pompe permettant d'acheminer l’eau douce générée par les dessalinisateurs vers la bioponie et la culture de champignons via un système d’irrigation en circuit fermé (22,44 Wh)
- une pompe à air installée dans le bac de spiruline pour assurer une agitation régulière (3,3 Wh)
- un microcontroleur Arduino permettant de piloter des systèmes électroniques (17,28 Wh)
- une guirlande (11,28 Wh)
- 2 lampes frontales (0,6 Wh)
- 2 téléphones portables pouvant être convertis en ordinateurs portables (5 Wh)
Comment connaitre la consommation énergétique de ces équipements ?
À l'aide d'un ampèremètre, il est possible de mesurer le courant consommé par chaque appareil électrique. Pour calculer l’énergie consommée par ces derniers, il nous faut convertir les ampères en Watts/h. Il suffit de multiplier le nombre d'ampères mesuré par la tension en volts (ici 12 Volts), puis de multiplier par le nombre d'heures d'utilisation.
Dans notre cas, la consommation énergétique journalière de ces différents appareils est estimée à 100Wh (cf. tableau)
Notes et références
Document rédigé par Emma Bousquet-Pasturel dans le cadre du projet expérimental "Biosphère, capsule en milieu aride" du Low-tech Lab.
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