Pédalier générateur

Tutorial de Low-tech Lab | Catégories : Énergie

Low-tech Lab

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/P%C3%A9dalier_g%C3%A9n%C3%A9rateur

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.

Difficulté

Difficile

Durée

3 jour(s)

Coût

400 EUR (€)

Sommaire

1 Description
2 Sommaire
3 Introduction
4 Étape 1 - Questionner ses besoins et identifier les sources d'énergies les plus adapatées
5 Étape 2 - Calculer les besoins énergétiques
6 Notes et références
7 Commentaires

Licence : Attribution (CC BY)

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 ils se sont 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 produit 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 partagent 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, prototypé puis fabriqué chaque low-tech pour qu’elles s’adaptent à cet environnement particulier.

Un rapport d'expérimentation, présentant le projet, le dimensionnement des différents systèmes low-tech et les résultats de l'expérience, est actuellement en cours d'écriture. Une fois publié, le lien du document open source sera rajouté au tutoriel

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

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 !

Pour arriver à nos solutions techniques, nous avons adopté la démarche négaWatt qui propose de repenser notre vision de l’énergie en trois étapes: Sobriété, Efficacité puis Énergies Renouvelables.

Notamment, 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 ?

Dans la Biosphère, la conservation des aliments ne passe pas par l'utilisation d'un frigo. En plus d'être gourmand en énergie, ce dernier contribue à faire perdre les vitamines et les fibres des fruits et légumes. Ainsi, on consomme principalement des aliments frais, que l’on peut aussi cuisiner grâce au cuiseur solaire. En cas de surplus de nourriture, le garde-manger et le déshydrateur solaire permettent de conserver les aliments tout en gardant leurs valeurs nutritives et leurs saveurs.

Nous entendons chaque jour qu’il est urgent de réduire notre consommation d’énergie. Comment faire lorsqu’on ne réalise pas exactement ce que l’on consomme ?

Pour matérialiser les consommations électriques des équipements du quotidien et pouvoir éventuellement prioriser certains, 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)

Il est recommandé de ne pas sous-estimer ses besoins et de toujours considérer le cas le plus défavorable !