Un vélo générateur vous maintient au chaud et constitue la solution de secours idéale pour un système solaire autonome. Dans cet article, nous décrivons comment construire et utiliser une centrale électrique pratique, abordable et fiable pour un usage domestique.

Résumé

De nombreuses personnes ont construit des générateurs à pédales et ont publié les manuels en ligne et dans des livres. Cependant, quand nous avons voulu en fabriquer un nous-mêmes, nous avons trouvé que ces manuels étaient incomplets lorsqu’il s’agissait de rendre le générateur pratique à utiliser. L’accent est mis sur la fabrication de la source d’énergie elle-même, avec assez peu d’attention pour ce qui se passe avec l’énergie produite. Le simple fait de connecter un générateur à un vélo ne suffit pas à fournir une source d’énergie utilisable.

Le tableau de bord comprend :

• Deux circuits pour alimenter ou recharger des appareils USB (5V).
• Trois circuits pour alimenter des appareils de 12V.
• Un circuit pour recharger les batteries au plomb (14,4 V).
• Un circuit pour alimenter la plupart des appareils ménagers (220V dans l’UE).
• Un circuit non régulé où la tension de sortie correspond à la tension d’entrée.

Système d’alimentation hybride solaire/humain

Vous pourriez penser que notre vélo générateur est plus un gadget qu’une source d’énergie pratique pour la maison. Cela est vrai en partie. Notre générateur humain est l’appareil d’exercice parfait - la production d’énergie est motivante. Il est également pratique en cas d’urgence, surtout s’il y a suffisamment de puissance humaine - il peut produire jusqu’à 2,4 kWh par jour. Cependant, il ne fournira jamais assez d’énergie par jour, même pour un logement low-tech. Dans les faits, il n’y a pas assez de personnes prêtes à faire du vélo.

Par contre, un vélo générateur est un excellent complément à un système solaire photovoltaïque hors réseau, du moins pour un logement à faible consommation d’énergie. La production d’énergie du vélo générateur ne dépend ni du temps, ni des saisons, ni de l’heure de la journée. L’énergie humaine peut fournir un supplément d’énergie par mauvais temps, ce qui réduit le besoin en batteries coûteuses et peu écologiques. C’est particulièrement utile en hiver, lorsque le système photovoltaïque produit beaucoup moins d’énergie et que l’effort nécessaire pour faire fonctionner le vélo permet également de se réchauffer. L’énergie solaire est suffisante en été, lorsqu’il fait souvent trop chaud pour utiliser un vélo d’appartement.

Avec une puissance de 50 à 100 watts, le vélo générateur est plus puissant que les deux panneaux solaires qui se trouvent sur le balcon à côté : le panneau solaire de 50 W qui alimente les lampes du salon et celui de 30 W qui fait fonctionner le site internet solaire.

https://solar.lowtechmagazine.com/fr/about

Il est également possible d’utiliser le tableau de bord avec un panneau solaire au lieu d’un vélo générateur. Il suffit de remplacer le régulateur de charge éolienne par un régulateur de charge solaire. Vous pouvez alors utiliser l’énergie solaire pour alimenter directement des appareils - sans nécessairement utiliser un régulateur de charge solaire et une batterie. Si vous remplacez le régulateur de charge éolienne par un régulateur de charge hybride solaire/éolienne, vous pouvez utiliser les deux sources d’énergie pour recharger les batteries et alimenter directement les appareils. L’énergie solaire et l’énergie humaine peuvent également être combinées, ce qui augmente la puissance de sortie.

https://solar.lowtechmagazine.com/fr/2022/03/how-to-build-a-practical-household-bike-generator/#wind

Régulateur de charge éolienne

Le vélo générateur doit fournir 14,4 V pour charger les batteries au plomb, soit la tension maximale dont elles ont besoin. En principe, tout ce dont vous avez besoin est un convertisseur buck ou boost, mais il y a un problème : vous risquez de surcharger la batterie, ce qui peut entraîner une explosion.

Vous pouvez éviter ce risque d’une manière peu sophistiquée en gardant un œil sur l’ampèremètre. Lorsque le courant tombe à 3 % de la capacité de stockage nominale de la batterie (en Ah), la batterie est complètement rechargée - et vous devez arrêter de pédaler. Étant donné que vous êtes la source d’énergie et donc certainement présent et éveillé, cette approche est moins risquée que la charge d’une batterie au plomb à partir d’une alimentation en courant continu ou d’un panneau solaire sans régulateur de charge.

Cependant, il est bon d’ajouter plus de sécurité. Un régulateur de charge solaire fournit cette sécurité dans un système solaire photovoltaïque. Il coupe l’alimentation lorsque la tension dépasse 14,4V. Cependant, un régulateur de charge solaire ne fonctionne pas lorsqu’il est couplé à un vélo générateur. Vous avez plutôt besoin d’un régulateur de charge éolienne, qui fonctionne dans l’autre sens.

Au lieu de réduire la charge à zéro, un régulateur de charge éolienne l’augmente soudainement et “freine”. Si vous utilisez un convertisseur buck, le régulateur de charge éolienne activera rarement le frein parce que le convertisseur buck limitera la tension de sortie à 14,4V. Il ne freinera que lorsque vous menacerez de surcharger la batterie. Si vous utilisez un convertisseur boost, le régulateur de charge éolienne freinera chaque fois que vous dépasserez accidentellement une tension de sortie de 14,4V.

Les régulateurs de charge éolienne ont trois câbles verts à connecter à la source d’alimentation. Vous pouvez prendre deux de ces trois fils et les connecter au plus et au moins de la source d’alimentation - peu importe lequels.

La plupart des régulateurs de charge éoliennes disponibles dans le commerce sont beaucoup trop puissants pour un générateur d’électricité à pédales, alors prenez le plus petit que vous pouvez trouver. Nous avons renvoyé deux régulateurs de charge au fabricant. Un régulateur de charge éolienne avec écran était livré sans manuel, et personne n’a réussi à comprendre comment il fonctionnait. Le seul régulateur hybride éolienne/solaire que nous avons essayé, jusqu’à présent, était dangereux. Le panneau solaire surchargeait la batterie. Il maintenait également le frein électrique pendant une demi-heure chaque fois que nous franchissions le seuil, bloquant ainsi la production d’énergie humaine.

Comment connecter une installation solaire avec une batterie ?

Lorsque vous construisez un système d’énergie solaire avec stockage par batterie, vous avez besoin d’un régulateur de charge solaire et d’une batterie. La plupart des installations solaires hors réseau fonctionnent avec des batteries au plomb. Pour les systèmes solaires mobiles dotés de batteries, le lithium-ion est l’option la plus pratique. Sinon, les batteries au plomb restent l’option la plus sûre et la plus abordable. Elles nécessitent des contrôles de gestion de la batterie moins complexes que les batteries lithium-ion. Il existe de nombreux autres types de batteries moins courants, sur lesquels je ne m’étendrai pas ici.
Régulateur de charge solaire

Ne connectez jamais un panneau solaire directement à une batterie. Si vous souhaitez stocker l’énergie solaire pour une utilisation ultérieure, installez un régulateur de charge solaire entre les deux. Un régulateur de charge solaire régule la tension de sortie du panneau solaire en fonction de la tension dont la batterie a besoin au cours de ses différentes phases de charge. Il fournit également une sortie stable de 12 V à partir de la batterie et arrête le système si la tension tombe en dessous d’un niveau déterminé. La plupart des régulateurs de charge solaire proposent un menu permettant de régler ces valeurs. Certains sont dotés d’un deuxième écran plus élaboré.

Il existe des centaines de types différents de régulateurs de charge solaire. Pour les systèmes solaires à petite échelle, mon expérience est que tout est possible. Les régulateurs de charge solaire les moins chers conviennent parfaitement, mais ils doivent fonctionner à la bonne tension et avoir une capacité suffisante (voir comment dimensionner un système solaire). Les régulateurs de charge solaire plus coûteux (comme les MPPTs) ne valent pas la peine pour les systèmes à petite échelle. Si votre installation utilise des batteries lithium-ion, vous aurez besoin d’un autre régulateur de charge solaire, plus onéreux. Si vous êtes doué en électronique, vous pouvez construire votre propre régulateur de charge solaire.

https://www.chelseagreen.com/product/do-it-yourself-12-volt-solar-power-3rd-edition/

https://libre.solar/

Batteries

Le type de batterie dont vous avez besoin pour une installation solaire de petite taille est une batterie au plomb étanche (sealed lead-acid battery en anglais). Si vous utilisez un panneau solaire de 12 V, vous avez besoin d’une batterie de 12 V. Si vous utilisez un panneau solaire de 24 V, vous avez besoin d’une batterie de 24 V. Manipulez bien les batteries au plomb, car vous risquez de les abîmer rapidement. Le plus important est que leur tension ne baisse pas trop et que vous les rechargiez complètement régulièrement. Ne laissez jamais une batterie au plomb sans charge pendant une période prolongée. Gardez-la connectée à un panneau solaire, y compris lorsque vous n’êtes pas chez vous.

Manipulez les batteries au plomb avec précaution, car vous risquez de les abîmer rapidement.

Lorsqu’il est couplé à un panneau solaire et à une batterie, le régulateur de charge déconnecte la batterie lorsque sa tension descend en dessous d’un niveau spécifié, généralement 12V. Vous pouvez ajuster cette valeur dans le menu. Vous pouvez descendre jusqu’à 11V, au prix d’une durée de vie plus courte de la batterie. Si vous souhaitez prolonger la durée de vie de la batterie, vous pouvez régler la valeur sur 12,2 ou 12,5 V, par exemple. Le prix à payer est une capacité de stockage d’énergie plus faible.

Ne placez pas une batterie au plomb dans un conteneur fermé. Placez un fusible au niveau du cable positif entre la batterie et le régulateur de charge solaire, le plus près possible de la batterie. Surveillez la tension à l’aide d’un voltmètre numérique. Si vous souhaitez en savoir plus sur les batteries, l’Université des batteries (Battery University) est un bon point de départ.

Comment connecter une installation solaire sans batterie ?

Dans une installation solaire directe, il n’est pas nécessaire d’avoir une batterie ou un régulateur de charge. Le panneau solaire est soit directement connecté à l’appareil alimenté, soit relié à un convertisseur de tension en courant continu (DC-DC converter en anglais). Certains appareils à courant continu peuvent fonctionner avec des tensions fluctuantes, par exemple les ventilateurs, les pompes et d’autres appareils dotés d’un moteur à courant continu. Le moteur tournera simplement plus ou moins vite en fonction de la tension. Les résistances chauffantes peuvent également fonctionner à des tensions différentes. Cependant, d’autres appareils - comme tous les équipements électroniques - ont besoin d’une tension d’entrée précise et constante. Un convertisseur CC-CC (abaisseur ou élévateur) est essentiel pour fournir cette tension d’entrée stable.

Convertisseur de tension (CC-CC)

Un convertisseur de tension CC-CC est un module électronique qui convertit la tension d’entrée d’un panneau solaire (ou d’une autre source d’énergie) en une tension de sortie stable pour un appareil, par exemple 5V pour les gadgets USB et 12 à 20V pour les outils électriques. Les convertisseurs abaisseurs “step down” ou “buck” diminuent la tension de sortie par rapport à la tension d’entrée. Les convertisseurs élévateurs “boost”, eux, augmentent la tension. Un convertisseur de tension introduit lui aussi des pertes d’énergie, mais elles sont inférieures aux pertes des batteries, des onduleurs et des adaptateurs CA/CC.

Pour les installations solaires sans batterie, il faut savoir que les panneaux solaires 12 V produisent plus que 12 V. En plein soleil, la tension de sortie sera plus proche de 20V. Il en va de même pour les panneaux solaires de 24V, qui produisent en fait une tension d’environ 32V. L’indication 12V ou 24V se rapporte uniquement au type de batterie pour lequel vous êtes censé l’utiliser. Par conséquent, si vous souhaitez faire fonctionner des appareils en 12 V directement sur un panneau solaire, vous avez besoin d’un module CC-CC qui convertit la tension d’entrée de 20 V en une sortie constante de 12 V (à moins que l’appareil ne puisse fonctionner sur des tensions différentes). Si vous voulez faire fonctionner des appareils de 5V, vous avez besoin d’un module qui a une sortie constante de 5V.