Il faut associer un vélo, un système d’assistance électrique et un équipement solaire. Nous allons décrire ci-dessous les éléments nécessaires et envisager les différentes possibilités qui s’offre à nous.
Le vélo
Il est possible d’utiliser soit d’utiliser un vélo à assistance électrique du commerce, soit d’utiliser un vélo classique auquel on ajoute un kit d’électrification.
Un vélo à assistance électrique du commerce
Dans ce cas, il faut savoir que nombre de grands fabricants empêchent l’utilisateur de recharger la batterie pendant que le moteur fonctionne. Cela oblige alors à disposer de 2 batteries : l’une est rechargée par le panneau solaire pendant que l’autre alimente le moteur, ce qui impose d’échanger périodiquement les batteries. On comprend que ce système n’est pas le plus pratique.
Par ailleurs, certains fabricants empêchent même de charger la batterie autrement qu’en la connectant au chargeur secteur, ce qui complique encore la tâche.
Mais certains vélos du commerce, plus rares, ne sont pas dotés de ces limitations et peuvent être facilement transformés en vélos solaires.
Un vélo simple auquel on rajoute une assistance électrique
A la lecture du paragraphe précédent, on comprend qu’il est souvent plus simple et plus efficace d’installer un système d’assistance électrique sur un vélo non électrique.
Deux façons de procéder :
– soit en achetant un kit complet (avantages : simplicité / inconvénients: si le système est “propriétaire”, l’utilisateur ne peux pas utiliser des pièces d’une autre marque),
– soit en sélectionnant chaque élément (avantages : le choix de chaque élément est beaucoup plus vaste, on peut mieux ajuster les éléments à son propre besoin, à sa pratique / inconvénients: l’étendue des possibilités peut dérouter le débutant).
À lire: [ Note de la Direction de l’information légale et administrative (Premier ministre)]
Différents types de vélo possibles
Le choix du vélo est important car il conditionnera souvent la manière d’installer les panneaux solaires, sur le vélo lui-même et/ou sur une remorque.
De nombreux types de vélo ont été expérimentés, selon les goûts de chacun :
- vélo droit classique avec remorque, mono-roue ou à 2 roues,
- vélo droit classique avec toiture solaire,
- tandem droit-couché transformé,
- vélo cargo, avec panneaux sur le vélo ou en toiture,
- vélo couché avec panneaux en toiture, et parfois en remorque,
- trike, une place ou tandem, avec panneaux en toiture, et parfois en remorque,
- vélo mobile avec panneaux en toiture, et parfois en remorque.
Le système d’assistance électrique
Il comprend a minima une batterie, un moteur, un contrôleur de moteur (intégré parfois à l’intérieur du moteur), une console de commande et d’affichage. D’autres éléments peuvent s’ajouter: capteur de pédalage, capteur de couple, capteur de vitesse, accélérateur de guidon…
La batterie
Les batteries fournies avec certains vélos du commerce n’acceptent pas d’être chargées durant l’utilisation ce qui complique beaucoup leur intégration à un vélo solaire.
Caractéristiques de la batterie
Les caractéristiques principales d’une batterie sont:
– la technologie chimique: aujourd’hui, la plupart des batteries de vélo utilisent la technologie Litium-Ion.
– la tension nominale; le valeurs les plus répandues aujourd’hui sont 36 Volts et 48 Volts.
– la capacité, exprimée en Ampères-heure ou en Watts-heure. Cette valeur reflète la quantité d’énergie que la batterie est capable de stocker et de restituer.
En savoir plus sur : les éléments constitutifs de la batterie
Les cellules de forte capacité (3500 mAh) ont l’intérêt est de pouvoir stocker plus d’énergie à poids égal. Autrement dit, à capacité égale, la batterie sera plus légère, ce qui est un avantage pour le cycliste solaire. Mais ces cellules de forte capacité sont souvent plus onéreuses.
Il est important de choisir des cellules de bonne qualité. En effet, on trouve sur le marché des cellules de moindre qualité qui parfois ne répondent pas à la capacité annoncée, ou dont la longévité sera plus courte, quand il ne s’agit pas de sécurité. Il est raisonnable de vérifier si les cellules d’une batterie proviennent des grands fabricants dont la qualité est reconnue comme Samsung, LG, Sony ou Panasonic/Sanyo…
Le moteur
Il existe différents types de moteurs, chacun ayant des avantages et des inconvénients. Les connaître sera un atout pour effectuer le meilleur choix en fonction de l’utilisation prévue.
Le moteur « roue » Direct Drive
Il est inséré dans une roue à la place du moyeu, ce type Direct Drive ne comporte pas d’engrenages à l’intérieur. Existe pour roue avant ou arrière.Peut éventuellement être installé sur une remorque. Il peut générer de l’électricité au freinage et dans les descentes, il permet ainsi de recharger la batterie. Dans certaines conditions, il peut avoir tendance à chauffer dans les fortes côtes, l’assistance devenant alors moins efficace .
Le moteur « roue » réducté
Inséré dans une roue à la place du moyeu, il comporte des engrenages à l’intérieur. Existe pour roue avant ou arrière. Peut éventuellement être installé sur une remorque. Il ne freine pas le vélo quand on pédale sans assistance. Engrenages à entretenir régulièrement (graissage). Pas de régénération dans les descentes (sauf 1 modèle).
Le moteur « pédalier »
Ce moteur est inséré à la place du pédalier d’origine, il comporte des engrenages à l’intérieur. Il ne freine pas le vélo quand on pédale sans assistance. Engrenages à entretenir régulièrement (graissage). Pas de régénération dans les descentes.
Le contrôleur de moteur
Selon les systèmes, le contrôleur peut être indépendant ou bien intégré au bloc moteur. Il est très souvent indépendant dans les systèmes à moteur roue et souvent intégré aux moteurs pédalier. Son rôle est de gérer l’énergie fournie au moteur, en fonction de plusieurs données (niveau d’assistance choisi, vitesse, énergie disponible dans la batterie, signal du capteur de couple ou de pédalage, etc…).
La console de commande et d’affichage
Elle donne des indications à l’utilisateur (ex: vitesse, niveau d’assistance, tension de la batterie, distance parcourue…) et de plus, elle lui permet de dialoguer avec le système (a minima pour choisir le niveau d’assistance).
Dans les systèmes évolués, comme le Cycle-Analyst, on peut afficher de nombreux paramètres: consommation du moteur, production solaire, température du moteur en plus des traditionnels niveaux d’assistance, distance, vitesse etc…
Exemple : sur la photo ci-dessus, on voir une consommation du moteur de 353W à ce moment précis, tandis que la production solaire est de 371W.
Le capteur de pédalage / le capteur de couple
Selon les systèmes, ce capteur peut être séparé ou intégré au bloc moteur, auquel cas, il n’est pas visible. 
Les systèmes les plus évolués disposent d’un capteur de couple qui mesure la puissance donnée par le cycliste, les autres d’un capteur de pédalage qui mesure le rythme de pédalage du cycliste.
Le capteur de vitesse
Selon les systèmes, ce capteur peut être séparé ou intégré au bloc moteur.
L’accélérateur de guidon
C’est un accessoire facultatif. Il est autorisé en France uniquement pour le démarrage, par exemple après un feu rouge. Il est souvent bien utile, particulièrement sur les vélos couchés, pour le démarrage en côte.
Le système de charge solaire
Les panneaux solaires ne peuvent pas être connectés directement à la batterie, il doivent l’être au travers d’un régulateur solaire.
Le régulateur solaire
Celui-ci est chargé d’ajuster la tension à celle de la batterie (36 ou 48 Volts par exemple) et de modifier le courant (Ampères) en fonction de la quantité d’énergie lumineuse fournie par le soleil.
Le type le plus répandu chez les cyclistes solaires est le régulateur de technologie MPPT «boost». La technologie MPPT du régulateur assure le meilleur rendement possible dans la conversion de l’énergie électrique. La qualification “boost” signifie que la tension des panneaux à l’entrée du régulateur doit être inférieure à celle de la batterie et le régulateur ajuste alors la tension de sortie à celle de la batterie.
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Les panneaux solaires
Technologie
Les panneaux à privilégier sont les panneaux souples en silicium monocristallin: ils sont légers et ont un bon rendement de conversion de l’énergie lumineuse en énergie électrique. Mieux vaut oublier les modèles élaborés pour le toit des maisons, en silicium polycristallin (très lourds, rendement moindre).
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Article : comment choisir ses panneaux solaires
Format
Le concepteur de vélo solaire devra choisir le format de ses panneaux en fonction de son vélo, de la structure porteuse et … de ses préférences en terme de confort de conduite sur route.
Pour participer au Sun Trip, la largeur des panneaux ne doit pas dépasser 99cm ce qui correspond à 7 cellules photovoltaïques (dans les dimensions coutantes de 12,5cm x 12,5cm). Mais les formats traditionnels comportent plutôt des nombres paires de cellules, dans la pratique, une majorité de cyclistes solaires a désormais des panneaux de 6 cellules en largeur.
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| 2 cellules =28cm | 4 cellules =54cm | 6 cellules =80cm |
La longueur des panneaux dépendra du vélo choisi, ou de la remorque…
Attention: la taille du panneau influe directement sur ses caractéristiques électriques, il convient de veiller à l’adéquation entre panneaux, régulateurs et batterie.
Qualité
La qualité d’un panneau, en terme de production électrique, dépend beaucoup de la qualité des cellules photovoltaïques qui le constituent. Dans la fiche technique, la mention d’un grand fabricant de cellules est un gage de qualité.
Toutefois les grands fabricants trient leurs cellules et les vendent sous différents grades de qualité. Mais le garde est rarement mentionnée par le fabricant.
Article : le rendement d’une cellule photovoltaïque
Article : test comparatif de rendement de 3 panneaux solaires
La structure porteuse des panneaux solaires
Comment transporter des panneaux solaires sur un vélo ? C’est une des questions importantes que se pose le cycliste solaire. Cette question est aussi liée à la surface de panneaux que l’on souhaite installer.
Installer 1 m² de panneaux est plutôt simple, mais installer 2,5 m² de panneaux s’avère plus compliqué.
