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Tutorial de Low-tech Lab | Categories : Energy
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.
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.
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 avons cherché 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 système low-tech pour qu'ils s’adaptent à cet environnement particulier, en utlilisant un maximum de matériaux biosourcés disponibles dans l'atelier de l'association.
Démarche
Avant de débuter le dimmensionnement d'un système, il est important de questionner ses besoins et d'identifier les moyens peu impactants pour les satisfaire. Ce travail, effectué pour chacun des systèmes low-tech composant la Biosphère, a permis de privilégier l'utilisation d'un panneau solaire de 30W pour les journées ensoleillées et un pédalier générateur en "back-up" ou par temps nuageux. Vous pourrez retouver les détails de la démarche en début de tutoriel.
En partant de ces besoins, le tutoriel présente ensuite la conception du pédalier 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.
Le vélo transforme le pédalage en courant électrique directement acheminé vers nos équipements ou bien stocké dans une batterie (cf. Etape 2). 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. Le tutoriel "Pédalier générateur - Fonction rameur" est dédié à la fabrication de la structure permettant de l'utiliser en fonction rameur.
Métal
Matériel - Pédalier
Matériel - Système électrique
Matériel - Fonction rameur
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:
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.
Dans le but de limiter la consommation énergétique de l'habitat, seuls les équipements indispensables au bon fonctionnement de l'écosystème ont été conservé :
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 (cf. tableau)
L’estimation de la consommation électrique totale (73 Wh/j) dépend d’un certain nombre de facteurs comme les durées et fréquences d'utilisation. Pour éviter de sous-estimer les besoins, on considère une consommation journalière de 100 Wh.
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, nous utilisons un panneau solaire de 30W qui alimente alternativement les pompes et la batterie grâce à un microcontrôleur arduino. Pour en connaitre davantage sur les étapes de dimensionnement d'une installation électrique, rendez-vous sur le tutoriel "Remorque génératrice solaire - Système électrique" du wiki.
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 !
Tube carré creux inox avant (1), support de l'axe du pédalier
L'axe du pédalier s'insère dans le tube rond creux inox (7). Ce dernier est soudé à l'une des extrémités du tube carré creux inox (1).
Tube carré creux inox arrière (4), support à l'axe de la roue d'inertie
L'axe de la roue d'inertie s'insère dans le tube rond creux inox (8). Ce dernier est soudé à l'une des extrémités du tube carré creux inox (4).
Assemblage de la structure
Le pédalier est fixé à l'axe du boitier de pédalier via des vis de ⌀ 13 mm. Ce dernier est inséré dans le tube rond (7) pour le maintenir en position.
Le plateau du pédalier entraine un galet soudé à l'axe de la roue d'inertie. Pour supporter et guider la rotation de cet axe, 2 roulements à bille sont insérés et maintenus en place dans le tube rond creux inox (8).
La roue d'inertie est un disque métallique lourd qui, entrainé par le pédalage, permet de fluidifier le mouvement et ainsi améliorer les performances. Plus elle est lourde, plus le pédalage sera régulier, confortable et fluide.
Le tendeur de chaine permet d'ajuster la tension de la chaine de vélo
L'alternateur transforme l'énergie mécanique en électricité et alimente les différents équipements de la Biosphère. Il est relié à la roue d'inertie via une courroie trapézoïdale.
Fixation de l'alternateur sur le tube carré (1)
Fixation de l'alternateur sur le tube carré (2)
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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