Les moteurs

Introduction

Qu'apporte la motorisation électrique du système BionX?

 

Introduction

Il existe différents moteurs qui peuvent être utilisés : les moteurs électriques, les moteurs pneumatiques (à détente), les moteurs mécaniques, les moteurs à vapeur, les moteurs à réaction, la pile à combustible, Les moteurs à explosions,

Le principal élément d'un moteur est le type dénergie que ce dernier utilise. Il faut en effet stocker cette énergie et pouvoir la transporter facilement dans des conditions de sécurité optimale. Pour l'expert, j'enfonce des portes ouvertes, pour le néophite, c'est du "bon sang mais c'est bien sûr".

Rien ne se crée, tout se transforme et toujours avec une entropie qui augmente dans une système fermé. Nous ne sommes pas dans un système fermé si on considère uniquement notre véhicule puisque l'on peut lui apporter de l'énergie de l'extérieur, La terre n'est elle même pas un système fermé, puisque le soleil lui apporte une énergie considérable et inépuisable à notre échelle temporelle.

Les énergies possibles sont chimiques fossiles, vivantes, chaleur, potentielles, cinétiques, électriques, pression, musculaires, atomiques, ...

Commençons par les moteurs électriques, les plus faciles à alimenter pour notre engin, et terminons par les moteurs les moins "propres" que sont les classiques moteurs à explosions (rejetés par essence, jeu de mot!)

Les moteurs électriques

Certains ont des caractéristiques de charge et de récupération d'énergie pendant le freinage ou en descente, d'autre pas.

Certains ont une puissance de 250Watts maximun avec une vitesse de 25Km/h max (légalement considérés commes vélo si assistance au pédalage)

D'autres montent au délà tant en puissance qu'en vitesse (400W et bien plus encore, 40Km/h par exemple jusqu'à plus de 100 km/h) et dans ce cas doivent être considérés comme moto avec l'obligation de porter un casque et d'avoir une licence (permis de conduire) et donc un age légal de 16 ans voire 18 ans.

Certains sont montés dans la roue arrière, d'autre en roue avant, d'autres sont des moteurs externes sur pédalier ou encore par frottement sur la roue (système belge Mottrix).

BionX : marque canadienne réputée

utilisés entre autres par Matra Sport
pour ses vélos électriques

Uniquement sur roue arrière,

Montage très facile car le senseur de pédalage est dans le moteur

On ne peut se procurer en Belgique que le moteur 250W en 24V & 36V. L'importateur refuse d'importer les autres modèles non conformes à la législation Belge en vigueur.

Crystalyte :

http://www.crystalyte.com/

The type number for motors 404,406,408,4011, 5303 /  5304  / 5305 / 5306 etc.

the '40 part is the length of the permanent magnet, the last part ( 6,8,11,etc ) is the number of coil per phase. The greater number, the greater torque but the slower the speed.

Manufacture PMDC Motors and  Electric Bicycle Conversion Kits

Beiqijia Town,Changping District,Beijing,China

Les moteurs peuvent être montés ausssi bien dans une roue avant que dans une roue arrière, on peut aussi mettre plusieurs roues motrices sur un véhicule.

La partie 40 et 53 sont les longueurs de l'aimant permanent,

la dernière partie (3, 4, 5, 6, 8, 11, etc) est le nombre de bobines par phase.

Plus grand est le nombre de bobines, plus il y a de couple (pour les côtes), mais cela provoque aussi un ralentissement de la vitesse maximale.

Plus la tension est grande, plus l'énergie sera importante, plus le courant sera élevé, plus il y aura de couple (loi de Lens)

Si la commande est plus souple, par contre le montage est un peu plus complexe et on ne peut utiliser les moteurs non légalement conformes que sur des voies privées. Si quelqu'un est en tort, ce sera vous!!!

Vélectris :
Marque français pour ses véhicules éponymes.

Disponibles aussi en kits pour d'autres véhicules

8FUN Motors :

Le kit est produit en Chine par une usine spécialisée dans les moteurs électriques pour 2 roues.

L’entreprise Suzhou Bafang Electric Motor Science-Technology "Co." produit le fameux kit 8Fun Motors.

Les engrenages sont faits avec des matériaux à haute rigidité,  portant la résistance et la durée de vie à plus de 3000 heures d’après les tests d’usine.

8Fun Motors est une entreprise de haute technologie et un constructeur automobile professionnel développant la fabrication et la vente.

Cette entreprise a cherché à développer des produits écologiques depuis de nombreuses années. Plus de dix ans d'histoire pour le développement de leur  e-bike et des contrôleurs de moteurs. Une équipe inventive avec des experts qui ont produit de nombreux brevets pour devenir un leader dans l'e-industrie du vélo. Leur production annuelle était de 460 000 pièces en 2008. Les moteurs vendus ont tous reçu les éloges de leurs clients.

Ils développent les produits selon les exigences des douanes. Beaucoup de produits spéciaux ont été réalisés selon les demandes et de façon  à satisfaire les marchés. Ils ont établi d’excellentes relations de collaboration avec leurs clients depuis de nombreuses années.

Les batteries sont sous-traitées par un fabricant chinois utilisant des cellules Panasonic.

Mottrix :

Le kit pour vélo électrique MOTTRIX a été développé par un inventeur belge, Mr. Gilles Falisse,

qui l'a homologué au CRIF de Liège afin d'obtenir le N° CE 98/37/CE conforme aussi aux directives EMC 89/336/CEE + 92/31/CEE + BT 73/23/CEE + 93/68/CEE.

Les montages dans les roues peuvent être dans des jantes de 20, 24, 26, 27 ou 28 pouces (la taille commune des VTT est de 26 pouces)

Il y en a d'autres que nous n'avons pas encore regardés mais qui seraient peut-être intéressant à découvrir.

La solution du moteur électrique a beau ne pas dater d'hier, son application à l'automobile est aujourd'hui une réalité et elle fait l'objet de quelques réalisations.  C'est une voiture ainsi motorisée, et qui revient fort à la mode, qui fut la première de l'histoire à franchir la barre des 100 km/h, avec la voiture "Jamais Contente" du Belge Camille Jenatzy en 1899.

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Les moteurs pneumatiques (à détente)

A l'heure où tous les constructeurs travaillent à des prototypes électriques, hybrides, à hydrogène…, il est une autre source qui ne semble pas faire l'unanimité : l'air comprimé.

L'idée n'est pas nouvelle. Plusieurs sociétés de par le monde y ont travaillé ou y travaillent toujours.

Il s'agit d'utiliser les forces de pressions enmagasinées dans une bouteille, comme une bouteille de plongée par exemple. La compression d'un gaz inerte comme de l'air, absolument pas nocif pour la santé des êtres vivants ni pour l'équilibre de la terre. Pas de détritus, on peut même le sniffer sans danger. Mais tout n'est pas parfait.

Si on sollicite trop fort le réservoir par une demande d'énergie importante, il refroidit car la détente n'est pas adiabatique (à température constante). Or l'air comprimé contient... de la vapeur d'eau. Et cette vapeur, soumise à des températures inférieures à Zéro degrés Celcius... gèle et forme de la glace. Cette dernière obstrue le conduit et, telle une artère bouchée par de l'artérosclérose, le fluide (l'air) ne circule plus dans les tuyaux.

Donc soit on chauffe pour éviter que cela ne gèle, soit on est raisonnable dans sa demande d'énergie et on s'approche d'une détente adiabatique, c'est à dire à température constante (moteur idéal sans perte donc impossible à atteindre parfaitement).

Commençont par un brin d'histoire :

Déjà au 19e siècle…
C'est par le biais du chemin de fer que ce concept a vu le jour, avec des premiers systèmes imaginés aux alentours de 1820 (!), mais dont diverses complications techniques allaient avoir raison.
 
En 1840, Andraud et Tessier de Motay instauraient un nouveau système à Paris. Une locomotive était équipée d'un réservoir que l'on remplissait en certains points du réseau parcouru. La faisabilité de la chose était prouvée. Un nouveau pas était franchi, mais il fallut encore attendre trois décennies pour en voir les premières applications pratiques, lors de percées de tunnels ferroviaires, de quelques expérimentations de tramways aussi. Une fois encore, il y avait entrave. Ici, les mécaniques se bloquaient en raison de formation de cristaux de glace, conséquence d'un refroidissement trop élevé du cylindre moteur, par la détente de l'air comprimé, qui métamorphosait ainsi en corps solides l'humidité de l'air du moteur. Il fallait donc trouver la parade par surchauffage du système.

Le problème de formation de cristaux de glace qui bloquaient les moteurs apparu au cours du 19e siècle, c'est Louis Mékarski qui va le résoudre, en associant l'air comprimé à de l'eau surchauffée sous pression. Désormais opérationnel, le moteur à air comprimé a ainsi équipé des réseaux de tramways dans différentes villes de France durant six décennies, jusqu'en 1933 : Paris, Nantes, Vichy, Aix-les-Bains, La Rochelle, Saint-Quentin.

Outre-Atlantique, de tel locomotives furent aussi utilisées, par exemple celle due à Porter pour la mine d'or Homestake (photo) et l'un des projets de métro aérien de New York devait lui aussi en utiliser, avec un concept qui aurait bénéficié de la récupération d'énergie au freinage pour recharger le réservoir d'air comprimé et réchauffer le réservoir d'eau. La récupération d'énergie ! Cela ne vous dit rien ?

Le système continua d'évoluer de même que son autonomie augmenta, notamment grâce à la possibilité de désormais disposer de réservoirs d'air à très haute pression (jusqu'à 250 bars). Dans les années 50, dépassée, cette technologie fut mise au rancard au profit de nouvelles applications, majoritairement fondée sur l'alimentation en carburant fossiles. Pour mieux revenir ?

Beaucoup de ces moteurs ont été utilisés dans les mines pour des raisons évidentes de sécurité (Boum le grisou!) et de survie (manque d'oxygène, production de CO). Le moteur à air comprimé ne concerne pas que l'automobile, mais aussi les groupes électrogènes, les machines de manutention ou des appareils agricoles. Cette motorisation a aussi son intérêt dans certaines conditions spéciales, comme par exemple sous l'eau (seulement pour le moteur d'Energine) où l'étanchéité électrique peut être problématique, ou dans les situations où il est impossible de relâcher des gaz d'échappement brûlés.

Le moteur à air comprimé a fait son petit bonhomme de chemin sur les réseaux ferroviaires, de tramway et d'exploitations de mines. Jusqu'à devenir viable et fiable. Intéressons-nous maintenant à son application dans l'automobile.

La solution du moteur à air comprimé a beau ne pas dater d'hier, son application à l'automobile est aujourd'hui une réalité et elle fait l'objet de quelques réalisations. Parmi les personnes qui s'y intéressent, nous avons retenu un "cas voisin", celui de la société MDI (Motor Devolopment International), basée à Nice-Carros, fondée par Guy NEGRE.

Le coin de la Physique pratique :

L'utilisation de la force motrice contenue dans l'air comprimé peut être utilisée directement par le souffle sur la turbine qui produit l'effet moteur ou utiliser la turbine à gaz pour faire tourner une dynamo qui produirait l'électricité pour le moteur électrique. Le gaz comprimé servirait alors uniquement de réservoir pour le potentiel électrique du moteur.

MAIS on peut aussi envisager d'utiliser directement l'effet de la turbine comme moteur rotatif dans le moyeu de la roue arrière ou avant. Cette turbine pouvant peut-être servir de compresseur pour le freinage (récupération d'énergie cinétique) ou la régulation de la vitesse en descente (récupération de l'énergie potentielle).

Dans ce cas, il faudrait peut-être un deuxième récipient car si on part d'une bouteille gonflée à 200 bars, il faut certainement un détendeur pour arriver à des pressions moindre et recharger un bouteille avec autant de pression nécessite des canalisations autres qu'en tube plastique souple !!!

Malheureusement ceux qui croiraient que les stations services pourraient rapidement recharger la pression se trompent car si le compresseur permet de gonfler un pneu à 3 bars, c'est bien insuffisant pour "gonfler" une bouteille de plongée à plus de 200 bars. C'est plutôt vers les clubs de plongée qu'il faudrait se tourner et ces derniers utilisent des compresseurs à moteurs à explosion ou électriques. Cela ne fait que déplacer le problème. De plus les clubs de plongée offrent ce service à leurs membres, éventuellement gratuitement, mais pas à n'importe quelle heure...

Néanmoins, des compresseurs individuels et transportables fonctionnant sur l'électricité existent. Ils ne sont pas bons marchés, n'ont un intérêt évident que pour des plongeurs fortunés ou individualistes. Et nécessitent un endroit protégé car la bouteille chauffe à la mise sous pression et peut exploser (se déchirer). Les bouteiiles sont lourdes, ne sont pas gratuites, relativement volumineuses et doivent être rééprouvées toutes les deux années et demie. Cela occasionne des frais et une indisponibilité d'une semaine minimum.

La solution de l'air comprimé éviterais aussi le grave problème de l'approvisionnement en lithium ou celui du recyclage complexe des batteries.

L'espace occupé par le réservoir à air comprimé serait moins grand que celui des batteries pour une autonomie identique, peut-on lire sur internet... jetons un coup d'oeil sur le calcul ci après ...

Voici les définitions et formules

On définit le Joule comme étant le travail d'une force d'un newton dont le point d'application se déplace de un mètre dans la direction de la force :

\rm 1 J = 1 N \cdot m = 1 kg \cdot m^2 \cdot  s^{-2}

Le concept d'énergie étant utilisée dans de nombreux domaines scientifiques, un certain nombre de définitions pratiques du joule sont possibles. Par exemple, un joule est le travail fourni par un circuit électrique pour faire circuler un courant de un ampère à travers une résistance de un ohm pendant une seconde :

\rm 1 J = 1 \Omega \cdot A^2 \cdot s = 1 W \cdot s = 1 kg \cdot m^2 \cdot s^{-2}\,

Un joule est aussi l'énergie fournie par une puissance de 1 watt pendant une seconde.

Dans la vie de tous les jours et approximativement :

  • 1 joule :
    • l'énergie requise pour élever de un mètre une pomme (100 grammes) dans le champ de pesanteur terrestre ;
    • l'énergie nécessaire pour élever la température d'un gramme (un litre) d'air sec de un degré Celsius.
  • 1000 joules :
    • la quantité de chaleur dégagée en dix secondes par une personne au repos ;
    • l'énergie nécessaire à un enfant (30 kg) pour monter un étage (un peu plus de trois mètres).
  • 1 mégajoule (un million de joules) :
    • la chaleur nécessaire pour amener à ébullition 3 litres d'eau ;
    • un quart d'heure de chauffage par un radiateur de 1000 W.

Le joule est donc une unité trop petite pour l'usage courant.

D'autres unités d'énergie sont exprimables en joules :

  • la calorie : 1 calorie = 4,1855 joules ;
  • la thermie qui vaut 1 million de calories, soit 4,1855 millions de joules ;
  • le kWh qui est l'énergie fournie par une puissance de un kilowatt pendant une heure soit 3 600 000 J.
    1kWh = 1.000 Wh = 1.000 Watt x 3.600 seconde = 3.600.000 J (Joules)

Le Pascal (Pa) est une unité de pression qui est de 1 Newton par mètre carré. Si on multiplie la pression par le volume en mètre cube, on obtient bien des Newton mètre, c'est à dire des Joules

Energie pneumatique en Joule = V (volume en m3) x p (pression en Pascal) = n R T (température en ° Celsius).

Pression Atmosphérique à 0 mètre d'altitude = 1 bar = 100.000 Pa = 1.000 hectoPa = 1.000 millibar

La production d'air comprimé est, elle aussi, de faible rendement. Dans son usage le plus courant, la chaleur produite lors de la compression est évacuée et perdue ce qui, ajouté au faible rendement énergétique de l'air comprimé lui-même, en fait une des énergies les plus chères pour l'utilisation industrielle. Sur véhicule cependant, la compression est en partie assurée par de la récupération de l'énergie de freinage, solution analogue à celle utilisée sur les véhicules électriques, ce qui relativise ces pertes.

Soit une (ma) bouteille acier de plongée de 15 Litres d'une masse à vide de 18,4 Kg
gonflée au maximum à 200 bars (masse de l'air = 1,3g au litre x 15 x 200 = 3,9 Kg) :

quelle quantité d'énergie contient-elle?

E = V (15 / 1000) x p (200 x 100.000) = 300.000 Joules = 83,33 Watt heure

Bref, sans perte, cela fait 20 minutes d'utilisation pour un moteur de 250 Watt et un poids non négligeable pour le moteur et la bouteille...

Peut mieux faire??

Oui, utiliser des bouteilles en fibre de carbone bien plus légères et pouvant être gonflées à ... 700 bars. Le prix de cet équipement et du matérioel associé (gonfleur, détendeur, tuyauterie...) n'a plus aucune importance, c'est de l'utopie pour le quidam

Mais cela nous donnerais pour l'exercice : 15 / 1000 x 700 x 100.000 = 1.050.000 J = 291,7 Wh

bref de quoi alimenter une lampe à incadescence de 100W pendant un peu moins de trois heures...

On comprend mieux pourquoi on utilise la puissance à air comprimé que dans des applications bien spécifiques telles que décrites ci dessus.

Pour plus d'info : Sources d'informations

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Les moteurs mécaniques

L'énergie d'un moteur mécanique est d'utiliser l'énergie potentielle ou cinétique comme réservoir.

C'est le moteur utilisé dans les caisses à savon, sur les luges des enfants, par les skieurs et surfeurs sur la neige. Il s'agit de se mettre en hauteur et de se laisser descendre. Pour recharger le réservoir, il suffit de remonter la pente à pied, à cheval, en tire-fesse ... ou en hélicoptère.

Cette énergie potentielle peut aussi se récupérer vers un réservoir électrique en transformant celle-ci grace à une dynamo. La dynamo est présente dans le moteur électrique et on peut dès lors "freiner" et récupérer cette énergie potentielle en énergie cinétique puis électrique.

Dans le cadre du moteur à pression, on peut comprimer dans une bouteille l'énergie du freinage et la restituer pour redémarrer, ce qui tend à diminuer la perte d'énergie due aux freinages

On pourrait aussi la stocker dans une roue cinétique. Il s'agit d'une masse qui se met à tourner de plus en plus vite en cas de freinage et qui peut rendre son énergie cinétique vers le moteur en cas de besoin. Il s'agit là d'un volant d'inertie qui présente le désavantege de tourner de plus en plus vite, d'être lourd et donc d'augmenter l'inertie du système, d'avoir un effet gyroscopique et de rendre l'engin peut controlable dans les tournants.

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La pile à combustible

L'hydrogène est un gaz très léger, très dense qui est extrèmement explosif et légalement prohibé dans des véhicules depuis les célèbres explosions des Zeppelin.

Ces derniers s'en servaient pour utiliser le principe d'archimède afin de contrer le poid de l'engin par une poussée heu d'archimède justement... de bas en haut égale au poid du volume du fluide déplacé.

Certains disent aussi qu'un corps plongé dans un liquide doit en ressortir endéans les cinq minutes sinon il est considéré comme perdu !!!!

Ici, ce n'est absolument pas cet effet là qui est recherché.

L'hydrogène est très copain avec l'oxygène pour former ... de l'eau pure.

Deux solutions : l'explosion et la recombination (l'inverse de l'électrolyse).

Dans l'eplosion, le moteur ... à explosion, reçoit l'hydrogène comme du LPG (Liquid Petroleum Gas - Gaz de Pétrole Liquide) ou le GN (Gaz Naturel - Propane Butane). Puis hop une étincelle, puis hop les pistons, et zou la flotte dans le pot. C'est plus propre qu'avec l'essence, le Diesel, le LPG ou le GN.

Vous avez remarqué que le butane et le propane font partie du lot, le méthane aussi (CH4), donc les pets de vaches !!!!

Nous vivons à côté d'une mine d'or, le tout est la récupération de ces flatulences. Donc n'allumez pas de cloppe dans une étable, sinon Boum !

Mais revenons à nos moutons, heu, non, pas les moutons, l'hydrogène.

L'autre possibilité est l'utilisation de l'hydrogène sur une pile à combustible. Il s'agit d'une plaque de platine (cher, onéreux, rare) servant de catalyseur et sur laquelle on fait s'écouler de l'hydrogène et de l'oxygène (présent gratuitement dans l'air). Ces deux molécules H2 et O2 se recombinent pour donner de l'eau permettant au conducteur de boire mais aussi de l'électricité récupérée par les plaques métaliques. Cela nous donne donc une différence de potentiel électrique semblable à un pile, d'où le nom. Car il s'agit bien d'une combustion puisque nous avons un combustible (H2) et un comburant (O2), une réaction chimique appelée oxydation, qui est exothermique et dont l'énergie peut être récupérée sous forme électrique.

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Les moteurs à réaction

Action-Réaction

Tu donnes une baffe, tu reçois une baffe, heu non mais c'est tout comme. Tout le monde a déjà gonflé un petit balon et lacher celui-ci. Ce dernier s'envole en se dégonflant dans un bruit qui ne peut manquer de faire sourire quelques potaches :

Quand on jette quelque "chose" (=>m) à une certaine vitesse (=>v) , cette "chose" acquiert une "quantité de mouvement" (= m v) et par réaction, le système (=>M) qui a éjecté cette "chose" obtient la même quantité de mouvement inverse (= - M V). De sorte que le système complet avec la chose ait une quantité de mouvement nulle (m v - M V = 0).

Il s'agit là du deuxième grand principe de conservation. Après la conservation de l'énergie, voici la conservation de la quantité de mouvement.

Si la masse de la chose éjectée est faible mais que sa vitesse est grande, on peut donc obtenir en réaction une vitesse faible sur une grande masse.

Ceux qui jouent au billard ou au bowling en sont conscient. Et si on vous vend un gros 4X4 bien lourd en vous disant que vous serez plus en sécurité, hé bien oui MAIS l'autre usager par contre est bien mal embarqué. Un Hummer contre une Smart.... tort ou raison, constat ou pas la Smart est morte, le Hummer quelques griffes. Halte là, c'est criminel de penser à soi en écrasant l'autre. Les piétons, vélos, motos le savent. Même si ils ont raison, ils sont morts ou handicapés à vie! Tout cela grâce à cette loi immuable de conservation de la quantité de mouvement.

Plus on va vite, plus elle augmente Q = m V

Plus on est lourd, plus elle augmente Q = M v

Et dans les deux cas, il faut plus d'énergie pour bouger (Ec=1/2 m v2)

C'est le principe utilisé dans les moteurs à réaction où la turbine envoit de l'air à grande vitesse, ou les moteurs de fusées ou autres pétards de feu d'artifice, qui crachent un maximum de gaz à une vitesse énorme pour obtenir par réaction cette poussée qui permet au pétard de s'envoler. Que ne ferait-on pas pour contre cette bonne vielle attraction terrestre inventée lors d'une sieste par Newton, résultat d'une collision entre une pomme et sa tête en compote? Comme quoi il n'y a pas que les personnes qui prennent un bain qui font Euréka!

Ici il n'est pas trop question d'utiliser ce genre de motorisation inadaptée. Même pour cuire des brochettes, il y a mieux !

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Les moteurs à vapeur

Ici la source chaude peut même être du bois, du charbon. Le principe est de chauffer de l'eau, produire de la vapeur et utiliser la puissance de ce gaz (H2O) pour faire touner une turbine ou un moteur à gaz. Largement utilisé dans les locomotives, la chaudière est tout à fait inadaptée pour un véhicule léger. De plus cela ne solutionne pas l'utilisation d'un combustible frabriquant ce gaz à effet de serre qu'est le CO2.

Quit coal !

il faut abandonner le charbon, le pétrole, le gaz et préserver la forêt. Ce n'est pas pour retourner à la vapeur.

Cela dit, les centrales nucléaires fonctionnent comme cela, l'échauffement par la réaction nucléaire de fission produit de la vapeur qui fait tourner des turbines, reliées à des dynamos "fabriquant" cette électricité chérie. les "grandes cheminées" sont en fait des refroidisseur à condensation et la "fumée" est en fait de la vapeur. C'est donc une fabrique à nuage, qui réchauffe aussi l'eau de la rivière ou du fleuve duquel elle est pompée. Changeant donc un éco-système avec prolifération d'algue éventuelle en plus des déchets radioactifs qu'il faut enfuir ici ou ailleurs et qui risquent de poluer nos nappes phréatiques à terme car les futs suintent et l'argile percole, lentement mais surement les changements qui, si ils ne sont pas climatiques, arriveront bien à aider à la disparition de générations futures.

Quit Nuclear !

Que reste-t-il? Le solaire ! On peut en effet concentrer le soleil par des miroir et fabriquer un four solaire pour provoquer cette ébulition tant désirée. Poue cela, il faut de l'espace pour placer les miroirs mais aussi... DU SOLEIL.

Il faut donc faire une pétition contre les nuages, les nuits et l'hiver qui empêche le soleil de produire 24h sur 24. C'est là le véritable enjeu. (joke)

Mheu non, il faut stocker puis restituer. Comment? seule la conservation de l'énergie pourra nous aider. Suggestions bienvenues...

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Les moteurs à explosions

Il y a les moteurs à explosions qui utilisent la force motrice d'un liquide ou d'un gaz qui s'enflamme ou explose. L'énergie contenue dans le produit chimique qui s'échappe par oxydation brusque fourni la force qui permet de récupérer un travail. Malheureusement, il y a des pertes dues à l'échauffement du moteur et surtout, surtout échapement des résidus sous formes gazeuze principalement et solides accessoirement. On y retrouve du CO2, fruit principal de la combustion, nourriture essentielle au système végétal pour autant qu'il y ai suffisament de végétaux pour absorber tout le CO2 produit et ce n'est pas le cas. Il y a aussi du CO, combustion incomplète et très nocive pour le vivant, ainsi que des oxyde d'azote, responsable de production d'acide avec l'eau dans l'air et retombant sous forme de pluies... acides.

On veut remplacer ces moteurs par autre choses...

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Qu'apporte la motorisation électrique du système BionX?

voici un exemple "vivant" (du moins en 2007):
http://velorizontal.bbfr.net/assistance-electrique-f22/velomobile-motorise-alleweder-a3-modifie-406-et-bionx-500w-t3252.htm

C’est un système intelligent qui s’installe sur différents types de cycles (vélo, trike...).

Ce système comprend :

  • une console de commandes,
  • une batterie
  • un moteur.

La console de commandes sert aussi d'odomètre multifonction. Le système BionX permet 4 modes d’aide de 25%, 50%, 100% et 200% de votre effort musculaire, 4 modes génératifs de 25%, 50%, 100% et 200% de votre effort musculaire, ainsi qu’un indicateur de charge.

Par exemple, vous désirez être assisté, il suffit d’activer la console de commandes pour solliciter le système qui viendra ajouter : 25 %, 50 %, 100 % ou 200 % à l’énergie déjà fournie par vous, le cycliste fourni 100W, le moteur lui fournira 25W, 50W, 100W ou 200W. Le maximum pour continuer à rester un "vélo" dans la législation européenne est de 250W d'assistance nominal et 450 W pointe (temps très court) et pas au délà...

Au fait avez vous déjà mesuré votre puissance sur un vélo cardio dans une salle de sport??

Pour moi, 100-150W c'est de la ballade à 25 km/h sur le plat sans vent, battement cardio constant à 110 PPM (Pulses par minute)

Et 350-400W c'est le sprint final à fond pendant une minute avec le tocant à 160-180 BIP BIP BIP achtung! pas op! Take Care! Faire gaffe! C'est comme cela que René Goscinni, scénariste d'Astérix et du petit Nicolas est mort... en faisant un électro-cardiogramme à l'effort...

Ca a l'air de ne pas être grand chose, 250W, c'est l'équivalent d'un tiers de cheval vapeur (CV), votre voiture fait éventuellement au maximum de sa puissance 130CV - 96 KW soit 96.000 W.

Il faut voir son rapport poids-puissance : 1500 kg / 96 / 4 = cela nous fait 4Kg pour 250W dans le cas de l'auto et 100 kg pour 375W soit 66 kg pour 250W

Par contre il y a une autre donnée très importante, c'est le couple.

Quelle est la différence entre le couple et la puissance?

Le couple est la possibilité d'effectuer un travail, ce travail c'est le produit du déplacement (mètre) et d'une force (Newton).

Cela s'exprime donc en Newton X mètre. Le travail consiste à fournir de l'énergie cinétique (de mouvement) à l'ensemble vélo + cycliste. Il s'agit aussi de contrer les nombreuses forces de frottement (axe pédalier, chaine, axes roues, pneu sur le sol, pénétration dans l'air, vent contraire, frein mal réglé) et de vaincre l'énergie potentielle d'une montée.

La puissance est en fait le travail divisé par le temps. Si on fait cela plus vite, on est plus puissant. Le but est donc bien plus d'augmenter le travail plutôt que la puissance. Le couple est donc plus important que la puissance dans ce cas.

  • Couple nominal : 7 N.m
  • Couple maximum : 25 N.m

Le couple max d'une voiture est de 130Nm jusqu'à 250Nm soit 8,6Nm à 16 Nm pour 100 Kg, sur le vélo vous avez 25Nm pour vos 100kg (cycliste+vélo)

À l’aide d’un microprocesseur, le moteur calcule votre poussée et vient compenser pour la jambe la plus faible, ce qui assure une progression tout en douceur.

Ce moteur ne demande aucun entretien. Doté de la technologie d’entraînement par champ magnétique, il n’y a aucune friction à l’intérieur du moteur; il n’y a donc aucune usure.

 

 

 

A suivre

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Commentaires (3)

1. Smollaatteria (site web) 18/10/2012

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2. Blanchard (site web) 19/04/2012

Pour faire un véhicule a air comprimé, en plus de la cuve à plusieurs centaines de bars, il me semble que le rendement énergétique global du système doit être catastrophique. Je parle du système complet incluant le compresseur. En effet, si on applique les lois de la thermodynamique, il faut une quantité d'énergie énorme pour comprimer un gaz (de l'air) à plusieurs centaines de bars, la plus grande partie de cette énergie étant transformée en chaleur, perdue par la suite, donc pas restituée par le moteur.
Le rendement énergétique global du système est pour moi proche de zéro, sauf erreur de ma part...

3. Luc Claessens 05/07/2009

Merci, tres interessant. Et aussi merci pour hier, j' ai eu la chanches de rouller avec votre Challenger Triac. J' esperre que aujourdhui toute est bien passé, succes dans l'avenir.

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