Une Twizy électro-solaire ?

Le constructeur automobile américain Ford fait le buzz en ce moment en présentant un prototype de voiture électro-solaire c'est-à-dire en mesure de recharger ses batteries avec des panneaux photovoltaïques embarqués sur son toit.
Et pourquoi pas une Twizy électro-solaire ? La réponse est non, mais...




Une Ford électro-solaire ?

Le projet de Ford me paraît assez critiquable d'abord parce qu'il est associé à un système de stations de recharge fixes équipées de lentilles de Fresnel, solution innovante mais dont on peut se demander quelle utilité pratique elle peut avoir puisque leur utilisation impose de recharger la voiture forcément lentement et le jour... un moment où on a statistiquement plutôt besoin que la voiture soit disponible ! (Voir la vidéo)

Ensuite l'utilisation de panneaux solaires est un vieux rêve perpétué par des événements comme le Solar Challenge mais est-ce que c'est viable techniquement et économiquement parlant ? Les panneaux solaires souples et performants sont très chers. A cela il faut ajouter le coût la gestion électronique du rechargement. Combien de recharges sur prise électrique ces panneaux devront-ils faire économiser avant de devenir rentables pour l'automobiliste ? De plus la recharge sur prise électrique se fait généralement la nuit, ce qui est une bonne chose car ça permet d'absorber en partie l'habituelle surproduction qui a lieu à ce moment-là.

Le seul véritable avantage, non négligeable, serait l’allongement de l'autonomie à condition qu'il ne soit pas prohibitif.


Une Renault Twizy électro-solaire ?

Tout ceci mérite bien sûr d'être étayé par la réalité de quelques chiffres. Alors rêvons encore une fois un peu et fixons-nous comme objectif de rendre la Twizy électro-solaire... Quelle surface de panneaux serait nécessaire ? Pour quel service rendu ? A quel prix ? Au bout de combien de temps serait-ce rentable par rapport aux recharges sur prise ? N'y a-t-il pas un autre usage à cette application ?

Quelques données de base :

- Un mètre carré de surface terrestre reçoit en France entre 3 et 5 kWh par jour en étant dirigé vers le sud avec une inclinaison égale à la latitude. (Voir la carte des moyennes annuelles d'énergie solaire en France.)
- Un mètre carré de panneaux solaires, nécessairement souples, légers et performants (rendement de 20%) est donc capable de fournir entre 600 et 1000 Wh par jour à condition d'être correctement dirigé, avec une puissance de crête de l'ordre de 150 à 200 W lorsque le soleil est au plus haut. (Voir Wikipédia)
- La Twizy 80 est équipée d'un moteur de 13 kW.
- Elle dispose d'une batterie lithium-ion de 6,1 kWh.
- Le prix du kWh en France est en moyenne de 0,13€. Une recharge complète de la batterie coûte donc 6x0,13€ =0,8€

Pas d'alimentation électro-solaire directe du moteur

D'abord il faut écarter la solution qui consisterait à alimenter directement le moteur par des panneaux solaires car pour remplacer complètement la batterie, il faudrait être capable de fournir 6kW en crête ce qui correspond à 30 m² de panneaux solaires bien orientés, impossible d'embarquer ça.

1 m² pour recharger la batterie

Il ne peut donc s'agir que de recharger la batterie... Pour recharger la Twizy dans la journée il faudrait pouvoir embarquer entre 6 et 10 m² de panneaux solaires. Il se trouve que la Twizy a la qualité d'être un très petit véhicule, mais ça s'avère être un défaut quand on a besoin de surface. Le toit lui-même ne fait que 0,6 m². Admettons que nous soyons très malins et que nous arrivions à mettre des cellules photovoltaïques un peu partout. On doit pouvoir installer pas loin d'un mètre carré et ça nous arrange pour les calculs !

6 à 10 jours de recharge

Avec 1 m², la Twizy sera rechargée en moyenne entre 6 à 10 jours suivant la région de France, fourchette en réalité beaucoup plus large suivant la saison. Dans ces conditions, la recharge sur prise murale reste indispensable, ou alors il faut concevoir un système pliable capable de déployer les 6 à 10 m² nécessaires. On imagine à peine le côté pratique de la chose...

6 à 10 kilomètres en plus

Bon, notre mètre carré va quand même bien fournir un peu d'électricité. Comme déjà indiqué, il peut fournir entre 600 et 1000 Wh par jour dans les meilleures conditions. C'est un peu comme si on avait une batterie de 6,7 à 7,1 kWh au lieu des 6,1 à l'origine, soit une augmentation de 10 à 16% de l'autonomie correspondant à une distance supplémentaire située entre 6 et 10 kilomètres... Ce n'est pas la révolution mais ce n'est pas rien. Ça veut dire aussi que ce système va nous faire économiser entre 10 et 16% de recharge sur prise.

Très bien mais à quel prix ?

Actuellement le prix d'un mètre carré de panneaux solaires souples, légers et performants est d'environ 1000 €. Il convient d'ajouter le système électronique de régulation, le câblage, etc. qu'on peut estimer à 200€, pour un total de 1200€. Pour devenir économiquement rentable, le système électro-solaire devra nous avoir fait économiser 1200/0,8=1500 recharges sur prise murale.
Prenons le cas plus favorable de quelqu'un qui roule beaucoup et qui est amené à recharger sa Twizy 2 fois par jour. Le système électro-solaire pourrait lui faire économiser 2 recharges par semaine. Il lui faudra quand même 750 semaines pour rentabiliser le système, soit 62 ans... Bien sûr des modifications probables de certains paramètres comme la diminution du prix des cellules, l'augmentation de leur rendement et celle du prix de l'électricité peut rendre la situation plus intéressante, mais sûrement pas pour atteindre une rentabilité en 5 ou 6 ans.

Inventer un système électro-solaire autonome et tout-en-un

Pour améliorer l'autonomie, c'est clair, il faut abandonner l'idée.
Par contre, un système électro-solaire autonome, moins performant mais moins cher, de l'ordre de 300 à 500€, pourrait amener un certain confort dans la Twizy en intégrant une batterie, un petit chauffage (pour quelques minutes), une ventilation, un éclairage LED intérieur, une sortie USB. Un embryon d'idée de la sorte avait vu le jour avec le système de panneaux solaires + batterie présenté par Lov'iou mais cette société a disparu. C'était à mon avis trop cher et incomplet. (voir la vidéo)  et ça reste à inventer.

6 commentaires :

  1. Great blog post, informative list. Thanks so much. I’m enjoying devouring your site!!

    batterie solaire

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  2. Bonjour,
    Tout d'abord merci pour toutes les infos que vous proposez dans votre site. Je ne possède pas de twizy (encore), mais une LEAF ainsi que petite moto électrique (OSET) et l'avantage que je vois à cette solution est de nous rassurer en cas de panne ... En effet, j'ai frôlé la cata avec ma LEAF, loin de chez moi et loin de tout, dans ce cas aucune autre alternantive que d'appeler la dépanneuse (a quel coût quand la garantie est passée). Alors qu'avec un petit panneau sur le toit ou dans le coffre, on peu espérer laisser la voiture sur le bord de la route quelques heures pour pouvoir faire ensuite les quelques kilomètres qui nous permettront de recharger.
    L'inconvénient de nos véhicule et de leur faible marge d'autonomie est qu'il est difficile de toujours prévoir notre besoin quotidien quand un détour imprévu s'impose, ou une route en cote qui nous fera taper dans les réserves, ou un petit retard qui nous fera rouler plus vite que d'habitude et donc consommer plus, sans parler de la recharge qui était prévue dans un supermarché, mais qui s'avère en panne ou déjà occupée à votre arrivée ! (ce qui m'est arrivé dans l'exemple cité :))
    Longue route à tous les VE...

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    1. Bonjour et merci pour ce commentaire qui met en avant un argument très intéressant. On pourrait alors considérer le toit solaire comme une sorte de chaloupe de secours ou comme une assurance : un truc un peu cher, dont on ne se sert jamais mais qu'on est bien content d'avoir en cas de pépin... A méditer très fort !

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    2. Christian DEHAIS vous avez l'air totalement contre l'idée, je suis d'accord avec vous construisons davantage de centrale nucléaire afin de vite détruire notre planète pour le profis d'une poignée de nombriliste drogué au pouvoir et à l'argent.
      histoire d'être certain que nos enfants ainsi que leurs enfants vivent malade cancéreux et meurt jeune..
      A méditer très fort......... !

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    3. Cher Anonyme, vous m'avez mal lu ou bien je me suis mal exprimé. Je ne suis pas du tout contre et je n'aime pas l'électricité nucléaire, mais mon article démontre que l'idée est tout simplement impraticable.

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  3. Sur le point s’arriver et les plus performants au plan optimisation de l’énergie et donc des ressources sont les véhicules électro-solaires classe «Cruiser» 2/4 places : très bonne autonomie y compris de nuit (ex : 830 km de jour pour l’eVe Sunswift et plus de 500 km la nuit à + de 106 km/h constants, homologués par la FIA, Guiness etc, plus encore pour la Stella Solar Lux) - 10 fois moins de batterie que pour un VE classique = 60 kg maxi - très peu ou pas de bornes de recharges à prévoir - donc pas d’impact sur le réseau électrique mais au contraire fourniture possible d’énergie (6 à 15 m2 de solaire / véhicule vitrages inclus rendement 30% et +) - excellente efficacité énergétique (supérieure d’un facteur 12 comparé aux VE actuels) donc également excellent bilan par le minimum de matières premières utilisées - faible poids, tb aérodynamisme, rendement de plus de 98% des moteurs dans les roues 1,5 KW, récup. de plus de 80% d’énergie au freinage, excellents Cx/Cd (0,07 au mieux comparé à 0,24 pour Tesla) et coef. de roulement - potentiel d’améliorations (rendement solaire, batterie etc) encore important - Voir modèle commercial proche Immortus EVX 2 places 150 km/h 550 km d’autonomie (Australie), Swinburne Solar X, 4 modèles Hanergy Solar (Chine) en collaboration avec Tesla, déjà autorisées sur route Stella Solar 4 places 730 km d’autonomie de jour et 430 km la nuit à plus de 100 km/h constants, eVe Sunswift Solar 2 places (140 km/h), SolarWorld GT (plus d’1 million de km par tous temps), Sunriser Solar (ThyssenKrupp / Bochum Univ), OWL (Kogakuin Univ, Japon), Lodz Solar 4 places 100 km/h 1500 km d’autonomie (Pologne), Calgary Solar, Daedalus Solar, Eos Solar (Univ. Minnesota), Aruna Solar 4 places 500 km d’autonomie (Univ. Technique d’Istanbul - Turquie), SERve (Solar Electric Road Vehicle / Tata et Manipal Univ. Inde) Tafe SA, Solar Mobil Malindra, Midnight Sun XI Solar, Navitas Solar Purdue, Stanford Luminos, Rice Solar Car (solaire urbaine Etats-Unis), Archimede Solar Car (Italie) etc. Jonction en cours avec les véhicules électriques encore nettement moins efficients. Plus de 60 universités de pointe concernées dans le monde (Stanford, MIT, Eindhoven, Twente, Bochum, NSW Univ, Caltech, Calgary, Purdue, Malindra etc) + retombées technos. A noter également pour améliorer les véhicules thermiques actuels il existe HySolarKit ou autres EVX (Australie) qui sont des kits pour convertir un véhicule essence classique en véhicule hybridosolaire. Ces systèmes permettent de réduire la consommation de 20 à 40% selon les usages, de même que les émissions polluantes, avec un coût très faible comparé à l’achat d’un véhicule hybride.

    Exemple : Sunriser Solar de ThyssenKrupp et Bochum Univ :

    http://bosolarcar.de/thyssenkrupp-sunriser/

    eVe Sunswift de l'UNSW Australie :

    https://www.youtube.com/embed/1bUd-5wqncI

    .

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