Génératrice (à pédale)

Prérequis pour cet article, être à l'aise avec les notions de puissance électrique, de tension et d'intensité.

Production d'énergie

D'après des tests personnels et les informations disponible sur internet, un humain sans entrainement spécifique est capable de produire entre 50 et 100W de puissance électrique en pédalant. Un sportif pourra monter jusqu'à 200 voir 400W. A titre de comparaison, cela correspond à une éolienne de 1m de diamètre (en fonction du vent bien sur), un débit de 0.1L sur 1m ou bien 1cl d'essence.

Transformation d'énergie mécanique en électrique

La transformation d'énergie mécanique vers électrique s'effectue grâce à un alternateur. Il est possible d'utiliser un moteur "à l'envers" en tant qu'alternateur mais tous ne fonctionneront pas directement. Dans l'idéal, il vous faut trouver soit un moteur universel (petit électroportatif), soit un moteur synchrone à aimant permanent (électroménager ou bien gros électroportatif). Il est également possible d'utiliser des moteurs synchrone à électroaimant mais il vous faudra fournir une tension d'entrée afin d'alimenter les électroaimants (donc il faut une première sources d'électricité pour faire fonctionner le moteur).

Vous pouvez directement tester votre moteur avec un voltmètre en le faisant tourner pour voir si il y a une tension de sortie. Les moteurs (et donc les génératrices) sont fait pour fonctionner à un certain régime. Il vous sera peut être nécessaire de décupler votre vitesse de rotation afin d'atteindre celle du moteur que vous utilisez. Les moteurs de trottinette électriques intégré dans la roue sont de bons candidats pour fabriquer une génératrice à vélo car ils fonctionnent au bon régime si vous les coller simplement contre votre roue de vélo.

Redresser le courant si besoin

Si votre alternateur est un moteur universel, il devrait vous fournir du courant continue. Autrement, si vous désirez alimenter des appareils électroniques (charge en USB...), il vous faut redresser le courant. Pour cela, il vous faudra un circuit avec un pont de diode puis un condensateur pour lisser le courant. Vous devriez avoir alors une tension continue mais variable (en fonction de la vitesse de pédalage). Il est nécessaire si vous avez besoin d'alimenter des appareils fragiles de mettre un régulateur de tension, descendeur (buck en anglais) ou monteur (boost) voir les deux afin d'obtenir une tension fixe.

/!\ Attention, les composants électroniques sont fragiles, faites attention de les choisir avec une marge pour éviter les surtensions qui peuvent provoquer des surchauffes, incendies ou explosions (surtout pour les condensateurs et batteries)/!\

Stocker de l'énergie

Si vous désirez stocker l'énergie produite, il vous faudra passer soit par des batteries (plomb, lithium...), par des condensateurs (de grande charges) soit par des systèmes de pompe à eau (que je ne développerais pas ici).

Batterie au Plomb

C'est les batteries les moins contraignantes, elle supporte des variations de tension et sont assez simple à charger, il faut veiller à ce que le courant de charge n'excède pas 10% de la capacité de la batterie (ex : 10A pour une batterie de 100Ah) et à la température lors de la recharge. La recharge s'effectue à 14,4V pour une batterie 12V Il est aussi important de noter que les batteries au plomb perdent leur charge avec le temps, si elle ne sont pas chargé régulièrement par l'usage, il faut penser à les recharger malgré tout afin qu'elle ne s'abiment pas.

Batterie au Lithium

La charge des batterie au lithium est plus délicate car elle s'effectue en deux phases et qu'une mauvaise recharge peut endommager voir faire exploser la batterie. Pour une seule cellule, je vous renvoie sur cet article : https://passionelectronique.fr/charger-une-batterie-lithium-ion-cccv/ Pour plusieurs cellules, il vous faudra un gestionnaire de batterie BMS (batterie management système) qui empêchera la surcharge et distribuera la charge également entre les cellules. Plus d'informations ici : https://passionelectronique.fr/bms-fonctionnement-choix-18650-lithium/

Condensateurs

Il est possible de stocker de l’énergie pour une durée plus courte que les batteries à travers de gros condensateurs (super condensateurs) montés en série, en fonction de la demande de votre circuit, vous pouvez calculer le temps de décharge de ceux-ci sur des sites :https://www.digikey.fr/fr/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-time-constant Le calcul de la résistance de charge R (en Ω) R=U²/P ou R=U/I