Stirling, range extander et assistance

Bonjour,

En plongée profonde pour trouver des solutions innovantes aux contraintes de l'assistance au pédalage pour vélomobile, je me suis égaré dans le domaine de l'air comprimé, de l'air chaud, des moteurs silencieux Stirling et Ericson, et aussi des moteurs thermoacoustiques.
Y'a des nouveautés    dans le domaine qui pourraient aboutir à fabriquer une machine disposant de plus d'autonomie que l'assistance électrique pure.

Le moteur thermoacoustique d'abord, la société Aster vient de faire la démonstration qu'il est possible de turbiner une onde acoustique. Il est fait usage d'une turbine auto-redresseuse capable de tourner toujours dans le même sens même lorsque le flux est alternatif. Il est fait usage de tube, d'échangeur chaud et froid, d'un brûleur et d'une générateur BLDC couplé à cette fameuse turbine. Système totalement silencieux , la turbine remplace avantageusement les anciens transducteurs, hauts parleurs, alternateurs linéaires  et autres curiosités inabordables. La turbine offre l'avantage de la disponibilité, l'ouverture sur des puissances nécessaires à l'assistance d'un vélo électrique.

Moteur Stirling : à signaler les études de Andy Ross et l'édition d'un petit livre  "Making Stirling Engine" dont le point d'orgue est la construction d'un moteur avec variation de régime pour assister le pédalage d'un vélo. Le brûleur est un camping gaz. La cylindrée est de 60cc, la puissance est fonction du delta T, de la pression du gaz de travail et du type de gaz. Les 250W sont disponible dès 3 bars, gaz de travail AIR...Le poids du moteur et l'encombrement sont celui d'un Honda 25cc essence, un autre concurrent disponible sur étagère : joker: ...

méga excitant ça!
tu as des liens, de la nourriture à lire afin d'approfondir le sujet?

MICROTECH a écrit:

Y'a des nouveautés dans le domaine qui pourraient aboutir à fabriquer une machine disposant de plus d'autonomie que l'assistance électrique pure.

Citation du code de la route :
6. 11. Cycle à pédalage assisté : cycle équipé d'un moteur auxiliaire électrique d'une puissance nominale continue maximale de 0, 25 kilowatt, dont l'alimentation est réduite progressivement et finalement interrompue lorsque le véhicule atteint une vitesse de 25 km / h, ou plus tôt si le cycliste arrête de pédaler.

Le mot "electrique" etant ecrit dans la loi, on ne peut pas utiliser une autre technologie. C'est con, mais comme d'habitude il faut faire avec.

Tout ces moteurs ne sont qu'une alternative au moteurs a explosion qui utilisent aussi des énergies fossiles et produisent aussi du CO2 + autres polluants.

Cela revient au final a transformer un véhicule a propulsion humaine en véhicule motorisé.

Je ne connaissais pas l'effet thermo-acoustique, mais cela semble être une variante de machine thermodynamique avec source chaude et source froide, avec conversion en énergie de nature acoustique.

Microtech : les questions essentielles me semblent être
- quelle est la source d'énergie initiale utilisée
- quel est le rendement du bazar

Stirling même motif même punition : moteur à combustion externe qui peut permettre d'utiliser en moteur de la biomasse
... l'application dont tu parles évoque le principe du vélo à assistance thermique "hector delta"

fleur: Effectivement, par rapport à un VM "sec", c'est forcément un peu décevant. Par contre par rapport à l'alternative habituelle, à savoir l'automobile, c'est incroyablement sobre. Même avec un rendement limité par Carnot, on arrive, pour un moyen de transport raisonnablement à l'aise à la campagne, à des consommations de l'ordre de 0.2 l/100 (en approximation grossière).

je te rejoins calcoran, j'en connais qui roulent avec 1l aux 1000km je crois....
on comprends pourquoi c'est interdit de chercher sur le sujet... vu les records de conso.... c'est pas intéressant pour tout le monde

fleur a écrit:

Tout ces moteurs ne sont qu'une alternative au moteurs a explosion qui utilisent aussi des énergies fossiles et produisent aussi du CO2 + autres polluants.
Cela revient au final a transformer un véhicule a propulsion humaine en véhicule motorisé.

une voiture "classique/usuelle" c'est entre 800 et 1200kg pour transporter en moyenne 10 à 20% de son propre poids.
un vélo/vm (équipé d'une assistance thermique) qui pèse 18/40kg transporte "en moyenne" 2 à 5 son poids.... pour une conso 60 fois moindre que le véhicule sus-cité (oui, c'est sûr que les 2 sacs de ciments, la planche de bois de 2.6m x 1.3 et les accessoires ne tiennent pas sur le vélo/vm...)
mais quand même, dans ces conditions, je vois l'intérêt... même si, c'est indéniable (et fort regrettable, on est bien d'accord) il y a émission de CO2 et autres polluants exotiques...
mais l'activité humaine est source de CO2 et autres polluants, l'idée est de polluer de manière réfléchie et "soutenable"....
d'un autre côté, l'assistance électrique qu'on voudrait nous vendre comme étant la panacée est loooin de ne pas émettre de CO2 et autres polluants tout aussi exotiques mais aux noms un peu plus "futuristes"
maintenant, je te rejoins tout à fait sur la pertinence de la question de transformer un véhicule à propulsion humaine en véhicule à moteur....

thermo-acoustique

En gros un système qui transforme le bruit en mouvement. Plus tu cries fort et plus tu vas vite.

Principe déjà utilisé depuis fort longtemps par les joueurs de tennis qui poussent une gueulante à chaque frappe sur la balle....

Calcoran a écrit:

fleur: Effectivement, par rapport à un VM "sec", c'est forcément un peu décevant. Par contre par rapport à l'alternative habituelle, à savoir l'automobile, c'est incroyablement sobre. Même avec un rendement limité par Carnot, on arrive, pour un moyen de transport raisonnablement à l'aise à la campagne, à des consommations de l'ordre de 0.2 l/100 (en approximation grossière).

Qui a parlé d'automobile ? Je parle de moteur a explosion classique à mettre dans un VM tout comme il est question de mettre une de ces deux alternatives dans un VM.

Cela devient donc un véhicule motorisé.

Après, on peut comparer les rendements des différents moteurs et les avantages/inconvénients des différents carburants, l'électricité étant une des alternatives (qui a pour particularité de ne pas etre une énergie primaire qui doit donc etre produite a partir d'une autre énergie, renouvelable ou non, avec un rendement plus ou moins bon, en émettant plus ou moins de CO2... il y a de nombreux critères a prendre en considération).

Et oui, le VM motorisé, avec sa tare très faible par rapport a sa charge utile, est une excellente alternative par rapport a l'automobile, mais c'est un autre débat, dans ce post on parlait de motorisation alternatives.

Qui a parlé d'automobile? Moi. Pour la simple (et bonne, à mon avis au moins ) raison que je trouve plus judicieux de comparer un VM à assistance thermique à un véhicule de type automobile qu'à un VPH, l'idée n'étant plus tant de faire du sport que de se déplacer de manière utilitaire en polluant le moins possible. Mais bon, c'est un point de vue comme un autre, ça se discute.

L'automobile est une aberration qui consiste à déplacer en moyenne 1.5 tonne de férraille et autres gadgets pour un travail utile allant de déplacer une seule personne à au maximum déplacer 300 ou 400 kilos. C'est une réminiscence du passé dans la situation actuelle ou il faut a tout prix réduire notre empreinte écalogique.

+1 (cf mon message d'hier après-midi)

Je crois savoir que le moteur à air chaud est très complexe à confectionner (surtout dans les petites cylindrées), il n'y a qu'à voir sur les forums ex.
http://www.usinages.com/threads/le-stirling-et-les-differents-metaux.63131/
De plus, le moteur le plus puissant de Andy Ross faisait 230W pour 90cc. Mon ancien paramoteur avait un moteur de 80cc et tirait 10 000w (15cv en fait).
Pourtant le moteur Stirling de petite cylindrée quand il sera mis au point aura de nombreux avantages. Faire une balade en autonomie et ramasser des brindilles de bois le long de la route pour assurer la suite du voyage...
Quant à assurer l'assistance en direct, je n'y crois pas, il faudra passer par un moteur électrique dont la (petite) batterie sera rechargée en permanence par le moteur Stirling.

une production d’électricité inférieur à 250 watts par moteur thermique stirling ou autre embarqué exemple dans une remorque, pour recharger la batterie de l'assistance serait t'elle légale ?

Bonne année et bonne santé à tous,

Et ben voilà, il suffit de lancer un sujet et vous pédalez dans la bonne direction. Alors y'a quand même des différences entre un moteur à combustion interne et un moteur à combustion externe. Les deux peuvent se passer de carburants fossiles, mais souvent on sombre dans la facilité et on remplit le réservoir d'essence avec de l'essence.
Les moteurs à combustion externe sont moins bruyant que les moteurs à explosion, il est difficile de changer le régime moteur, ils sont donc taillées sur mesure pour entrainer de petits générateurs capable de recharger la batterie d'un vélo électrique : ça c'était dans le sujet "range extender" en Français ça donnerait ... augmentation du rayon d'action sous entendu du vélo électrique. Bien que Andy Ross ait réalisé une assistance pour vélo avec le Stirling en prise direct. Je trouve ça plutôt malin car éviter la traction électrique ça fait gagner pas mal de poids.

Alors si c'était possible, un moteur à air chaud silencieux pour m'aider dans les côtes en brûlant du gaz, ben moi je serais pour. Sachant que sur le plat et dans les descentes le vélomobile est parfait et ne nécessite pas d'assistance, si j'ai bien compris vos explications. J'en avais même déduit qu'on pourrait presque prélever du trop de performance dans les descentes pour l' utiliser dans les montées....ma première approche d'un vélomobile électrique sans batterie mais avec condensateur...avec un peu de suite dans les idées, nous allons bien finir par trouver une nouvelle chaîne de traction adaptée aux vélomobiles

en imaginent que cela soit intéressant, un moteur stirligavapeurexplogazogén qui brûle des épluchure de patatoboispaille d'une puissance de moins de 250 Watts, aurait t'on le droit de l'embarquer et de l'utiliser ? et sous quelle condition, en directe, en recharger batterie ?
les policiers ont déjà cherchés deux fois ou se cachait le moteur dans mon Quest, j'imagine leurs tête si ils y avaient trouvés une cocotte minute fumante posé sur un brasero incandescent géré par des régulateurs à boules ça promet un moment exceptionnelle

7 jours de garde à vue et la une de tous les médias....

Et accessoirement saccage de ton domicile pour trouver des preuves, démasquer tes complices...

Fleur a écrit:

Cela devient donc un véhicule motorisé.

Cette phrase s'applique tout aussi bien a un velo a assistance electrique...

Calcoran a écrit:

je trouve plus judicieux de comparer un VM à assistance thermique à un véhicule de type automobile qu'à un VPH, l'idée n'étant plus tant de faire du sport que de se déplacer de manière utilitaire en polluant le moins possible.

Ah. C'est bien la premiere fois que j'entends dire qu'un velomobile c'est fait pour faire du sport. Donc si je comprends bien, moi qui n'ai plus de voiture depuis 2009 et qui utilise depuis cette date mon velomobile sans assistance uniquement pour me deplacer et pas du tout pour faire du sport, tu va aussi me comparer a une bagnole ?

oeuf-de-paque a écrit:

Fleur a écrit:

Cela devient donc un véhicule motorisé.

Cette phrase s'applique tout aussi bien a un velo a assistance electrique...

Oui et non : un VAE est partielement motorisé car seule une partie de l'énergie utilisée pour sa propulsion vient du moteur, le reste de l'énergie est humaine et sans cette partie d'énergie humaine, pas de propulsion par le moteur. En tout cas c'est ce qui est le cas avec un ce qui est légalement un VAE.

Avec ces moteurs, de par leur principe de fonctionnement, il est presque impossible de faire une assistance = que le moteur ne soit actif que si le cycliste fournis une certaine partie de l'énergie en pédalant.
Ou bien alors il faut un système monstrueux (en terme de poids, d'encombrement et de rendement) ou le moteur actionne un alternateur qui produit de l'électricité stockée dans un batterie tampon et alimentant un moteur électrique d'assistance !

Fleur a écrit:

Oui et non : un VAE est partielement motorisé car seule une partie de l'énergie utilisée pour sa propulsion vient du moteur, le reste de l'énergie est humaine et sans cette partie d'énergie humaine, pas de propulsion par le moteur.  En tout cas c'est ce qui est le cas avec un ce qui est légalement un VAE.

Avec ces moteurs, de par leur principe de fonctionnement, il est presque impossible de faire une assistance = que le moteur ne soit actif que si le cycliste fournis une certaine partie de l'énergie en pédalant.  
Ou bien alors il faut un système monstrueux (en terme de poids, d'encombrement et de rendement) ou le moteur actionne un alternateur qui produit de l'électricité stockée dans un batterie tampon et alimentant un moteur électrique d'assistance !

Les moteurs stirling sont en effet assez capricieux. Par contre avec un bon vieux moteur a explosion, on peut tres bien choisir la cylindrée pour que la puissance ne depasse pas 250 W (c'est a dire un tiers de cheval) et mettre un systeme qui actionne l'accelerateur en fonction de la force que le cycliste met sur les pedales. Et aussi qui mette le moteur au ralenti au dessus de 25 km/h. C'est facile a faire avec un peu d'electronique, c'est meme faisable avec un petit systeme entierement mecanique. Un velo ainsi equipé correspondrait totalement a ce que preconise le code de la route pour les velos assistés, a l'exception de l'emploi de la technologie electrique. Une telle assistance serait plus legere qu'une assistance electrique, aurait une bien meilleure autonomie, se "rechargerait" facilement et rapidement a n'importe quelle station service en cours de trajet, eviterait l'utilisation de lithium dans une grosse batterie qui est polluante quand elle deviens un dechet et on pourrait meme rajouter une dynamo pour alimenter les phares.

Il serai egalement possible de faire une assistance a air comprimé qui respecte les preconisations du code de la route. Mais je suis d'accord que l'air comprimé c'est beaucoup moins pratique.

oeuf-de-paque a écrit:

Fleur a écrit:

Oui et non : un VAE est partielement motorisé car seule une partie de l'énergie utilisée pour sa propulsion vient du moteur, le reste de l'énergie est humaine et sans cette partie d'énergie humaine, pas de propulsion par le moteur.  En tout cas c'est ce qui est le cas avec un ce qui est légalement un VAE.

Avec ces moteurs, de par leur principe de fonctionnement, il est presque impossible de faire une assistance = que le moteur ne soit actif que si le cycliste fournis une certaine partie de l'énergie en pédalant.  
Ou bien alors il faut un système monstrueux (en terme de poids, d'encombrement et de rendement) ou le moteur actionne un alternateur qui produit de l'électricité stockée dans un batterie tampon et alimentant un moteur électrique d'assistance !

Les moteurs stirling sont en effet assez capricieux. Par contre avec un bon vieux moteur a explosion, on peut tres bien choisir la cylindrée pour que la puissance ne depasse pas 250 W (c'est a dire un tiers de cheval) et mettre un systeme qui actionne l'accelerateur en fonction de la force que le cycliste met sur les pedales. Et aussi qui mette le moteur au ralenti au dessus de 25 km/h. C'est facile a faire avec un peu d'electronique, c'est meme faisable avec un petit systeme entierement mecanique. Un velo ainsi equipé correspondrait totalement a ce que preconise le code de la route pour les velos assistés, a l'exception de l'emploi de la technologie electrique. Une telle assistance serait plus legere qu'une assistance electrique, aurait une bien meilleure autonomie, se "rechargerait" facilement et rapidement a n'importe quelle station service en cours de trajet, eviterait l'utilisation de lithium dans une grosse batterie qui est polluante quand elle deviens un dechet et on pourrait meme rajouter une dynamo pour alimenter les phares.

Il serai egalement possible de faire une assistance a air comprimé qui respecte les preconisations du code de la route. Mais je suis d'accord que l'air comprimé c'est beaucoup moins pratique.

La nous sommes tout a fait d'accord : les moteurs sujets de ce post ne sont pas pratique pour répondre a la définition du VAE (hors imposition de l'électricité comme énergie) mais un tout petit moteur a explosion serait une option avec des avantages et des inconvénients par rapport a l'électricité et aux accumulateurs.
Une autre option serait une petite pile a combustible puisqu'il semble que des voitures électriques à pile à combustible seront commercialisées a court terme (avec donc les indispensables stations de recharge de la pile) et qu'on a déja démontré des prototypes de petits appareils électriques a pile a combustible (laptop...) ?

Fleur a écrit:

oeuf-de-paque a écrit:

Fleur a écrit:

Oui et non : un VAE est partielement motorisé car seule une partie de l'énergie utilisée pour sa propulsion vient du moteur, le reste de l'énergie est humaine et sans cette partie d'énergie humaine, pas de propulsion par le moteur.  En tout cas c'est ce qui est le cas avec un ce qui est légalement un VAE.

Avec ces moteurs, de par leur principe de fonctionnement, il est presque impossible de faire une assistance = que le moteur ne soit actif que si le cycliste fournis une certaine partie de l'énergie en pédalant.  
Ou bien alors il faut un système monstrueux (en terme de poids, d'encombrement et de rendement) ou le moteur actionne un alternateur qui produit de l'électricité stockée dans un batterie tampon et alimentant un moteur électrique d'assistance !

Les moteurs stirling sont en effet assez capricieux. Par contre avec un bon vieux moteur a explosion, on peut tres bien choisir la cylindrée pour que la puissance ne depasse pas 250 W (c'est a dire un tiers de cheval) et mettre un systeme qui actionne l'accelerateur en fonction de la force que le cycliste met sur les pedales. Et aussi qui mette le moteur au ralenti au dessus de 25 km/h. C'est facile a faire avec un peu d'electronique, c'est meme faisable avec un petit systeme entierement mecanique. Un velo ainsi equipé correspondrait totalement a ce que preconise le code de la route pour les velos assistés, a l'exception de l'emploi de la technologie electrique. Une telle assistance serait plus legere qu'une assistance electrique, aurait une bien meilleure autonomie, se "rechargerait" facilement et rapidement a n'importe quelle station service en cours de trajet, eviterait l'utilisation de lithium dans une grosse batterie qui est polluante quand elle deviens un dechet et on pourrait meme rajouter une dynamo pour alimenter les phares.

Il serai egalement possible de faire une assistance a air comprimé qui respecte les preconisations du code de la route. Mais je suis d'accord que l'air comprimé c'est beaucoup moins pratique.

La nous sommes tout a fait d'accord : les moteurs sujets de ce post ne sont pas pratique pour répondre a la définition du VAE (hors imposition de l'électricité comme énergie) mais un tout petit moteur a explosion serait une option avec des avantages et des inconvénients par rapport a l'électricité et aux accumulateurs.  

Une autre option serait une petite pile a combustible puisqu'il semble que des voitures électriques à pile à combustible seront commercialisées a court terme (avec donc les indispensables stations de recharge de la pile) et qu'on a déja démontré des prototypes de petits appareils électriques a pile a combustible (laptop...) ?

L'interet de ces moyens de déplacement (par rapport a l'automobile) n'est pas tant le type de moteur et son énergie que sa très faible puissance et consommation d'énergie et pour y arriver sont très faible poids.

bonjour à tous,

Pas triste comme forum, ,...je me suis bien marré en imaginant la tête des flics au dessus de la cocotte minute...

Vos remarques sont très pertinentes. Je savais pas que la loi est si stricte...ainsi la seule solution qui demeure consiste à réaliser une "batterie thermique" qui remplace la batterie électrochimique ... C'est qui Hector ?

Vous qui disposez d'un vélomobile pouvez vous m'indiquer une vitesse moyenne sur le plat sans vent et aussi en descente.

Privé de toutes ces possibilités qu'impose la Rulebox de la loi, je me demande si il serait pas possible de turbiner ce "trop plein de vitesse", --> d'énergie, et de le stocker en vue d'un usage d'assistance dans les côtes. Cette idée serait à mettre en valeur avec la possibilité de ventiler l'intérieur du vélomobile pour améliorer le confort...qui serait un point faible du vélomobile ?

Le principe consisterait à utiliser le carénage pour lui faire produire une dépression, or il semble que se soit implicite. Dés lors il serait possible d'utiliser le vent incident et cette dépression pour entraîner une génératrice sans détériorer les performances du véhicule.

Dans cette application, la turbine serait à l'avant du véhicule dans un creux façon dynavia. On disposerait ainsi d'un diamètre de turbine de 20 à 30cm. La modification du carénage consiste à créer une portance par dessin d'un intrado/extrado. Au moyen de ventelles ont donne naissance à un flux d'équilibrage entre les deux faces du profil dont bénéficie la turbine. Cet équilibrage casse la portance qui est néfaste. C'est un peu de la F1, mais ça doit marcher

une turbine mmh? ... et al ligne à haute tension qui va avec

ça te fera combien de fois le poids du vm ça???

sur un véhicule motorisé à l'envie genre les métalausores que l'on croise sur les routes, le moteur supporte aisément 200kg de plus, un petit moteur électrique, ou pire, tes mollets, beaucoup moins

notre ennemi est le poids, ne l'oublie pas. et à priori, la plupart roulent sans AE, donc la turbine, elle est embarquée... avec le pilote!

tu verras, tu achètes un vm à disons 25-26 kg et hop, tu y mets de quoi ne pas rester tout nu tout bête au bord de la route en cas de pépin
POUM! tu es pas loin de 30kg!

le moteur léger, performant, adapté à nos puissances, faible en consommation et légal... ben il existe pas encore...

mais ça peut venir, d'accord

em attendant, je viens de retrouver mon vm pur musculaire et j'ai eu plaisir lâcher le vm nucléarisé de mon épouse pour me taper de bonnes montées pour rentrer chez moi. sisi!

on est barjos, d'accord, un peu, mais ça fait du bien où ça passe

à part ça, sans vent, à plat, bon revêtement, sans feu rouge tous les 50m, tu tiendras facile les 35-40km/... plus si entente avec tes muscles et ton palpitant

en descente, le 50, le 60, le 70, le 80, le 90, et le 100 seront à ta portée, pour autant que la route s'y prête... et que le pilote s'y prête aussi! ...sans quoi il ne s'y prêtera qu'une seule fois

et à la montée, et ben on retrouve les kg du vm!... on perd les nôtres et selon la pente, on se traine à 5, 6, 7, allez, 8 km/h...

Bonsoir Beno,

Des écarts parfaits qui traduise une adaptation idéale à la prise...de vitesse, et aussi la souffrance du pilote dans les côtes.

Si on recherche une vitesse moyenne de 25kmh_1 qui est celle des véhicules à assistance électrique, on peut considérer un freinage programmable visant à récupérer l'énergie des vitesses "trop" importantes pour la réutiliser là où cette énergie maintiendra la vitesse dans les côtes. C'est une forme de régulation de vitesse qui lisse le profil de la route en le transformant en un faux plat presque permanent...qui reviendrait presque à rouler avec un vélo normal chargé par le freinage aérodynamique.

On a alors deux voies possibles de faire la chose, la voie du freinage électro-mécanique et la voie du freinage aérodynamique

Freinage électromécanique : on utilise une chaîne de traction électrique classique, pour que le moteur de traction électrique devienne un générateur il doit produire une tension plus élevée que celle de la batterie. C'est possible soit en roulant beaucoup plus vite soit en activant un frein récupératif sous forme d'un contrôleur 2 quadrants élévateur de tension. On doit contrôler le courant de charge. On ne doit pas charger une batterie pleine...On peut optimiser le poids du moteur et de la batterie en réduisant l'autonomie à 1/3 du trajet et la puissance à celle d'un usage non permanent. On recherchera la technique d'entrainement utilisant le plus faible poids et la plus grande vitesse de rotation... comme l'idée du moteur galet...qui revient en force

Freinage aérodynamique : La turbine est une hélice qui comporte un grand nombre de pales. Comparée à l'éolienne classique son diamètre est réduit et elle tourne beaucoup plus vite de 5 à 10 dix fois plus vite, avec un couple comparable. Comme elle tourne plus vite, elle entraîne un générateur beaucoup plus léger. Dans les 1500 rpm on retrouve le poids des moteurs d'assistance électrique qui pèsent 3 à 5kg pour 250W permanent. Dans les 7000 rpm, le générateur de 250W pèsera de l'ordre de 0,5kg placé dans la gaine de ventilation. La techno est celle des moteurs BLDC utilisée dans la radio commande. L'énergie produite sert à charger la batterie de la chaîne de traction classique. On obtient un design modifié et utilitaire en rupture avec les suppositoires , la possibilité de poursuivre la charge dans le vent à l'arrêt, une ventilation dirigée du cycliste pendant l'effort. La possibilité d'utiliser des assistances incapable de freinage récupératif.