Consommation d’un moyen de déplacement électrique : cas d’un eSkate/trottinette

Consommation d’un moyen de déplacement électrique : cas d’un eSkate/trottinette

J’ai réalisé ces 2 dernières semaine un skateboard électrique à partir d’une roue de trottinette électrique.

Voici quelques réflexions à propos de l’autonomie, la recharge, le coût du déplacement…

Vous trouverez les paragraphes :

  1. Autonomie
  2. Recharge
  3. Evolution de la tension en charge
  4. Calcul de coût
  5. Consommation/Coût au 100km parcourus
  6. Comparaison


 

AUTONOMIE

J’ai fait mes 1er essais de déplacement et ai découvert une autonomie de 15km environ.
Cette donnée dépend évidemment de:

  • les caractéristiques de la batterie : capacité, technologie
  • les dénivelés (montées et descentes)
  • la masse transportée (skate, batterie, utilisateur, sac à dos)
  • la puissance du moteur (?)

En voici les données :

  • Batterie : Li-ion 36V – 12,8Ah – 460,8Wh
  • Dénivelé : Marseille = positif et négatifs…
  • Masses : Skate: ~7kg, Batterie: ~3kg, Utilisateur: ~65Kg, Sac: ~10kg = 85Kg
  • Puissance : 250w

15km / recharge

RECHARGE

J’ai acheté un chargeur de batterie sur Internet. Celui-ci a une tension de sortie de 42V, tandis que ma batterie a une tension nominale de 36V.
!!! Il est fortement déconseillé de dépasser la tension de charge d’une batterie au Lithium !!!

Cependant j’ai acheté ce chargeur « pour trottinette 36/42V » recommandé par quelqu’un qui l’a utilisé. D’autre part lorsque j’ai acheté ma batterie elle était chargée à 39V. Je la charge actuellement et surveille sa tension ainsi que sa température. Si elle venait à s’élever j’arrêterai la charge tout de suite.

A priori tous les chargeur sont équipés d’un module qui coupe la charge d’une batterie lorsque celle-ci « est pleine ». En effet il doit y avoir une diminution du courant de charge lorsque celle-ci commence à atteindre sa tension maximale. Le module doit capter cette diminution et couper, comme le fait un Rice Cooker :

« Le rice-cooker possède un thermostat intégré, qui vérifie en permanence la température du contenu de la cuve […] dès que la cuve dépasse les 100°, le rice-cooker stoppe la cuisson  » source

Je surveille cependant le temps de charge pour avoir une idée du temps nécessaire et en même temps ne pas laisser ma batterie en charge trop longtemps.

Voici les données de charge :

CHARGEUR : ~220 vers –42V 2000mA
BATTERIE : 36V – 12,8Ah – 460,8Wh

On va considérer un comportement linéaire, c’est à dire que les valeurs d’évolutions pour gagner 1Volt de charge ne dépendent pas qu’on passe de 34 à 35V ou de 39 à 40V.

J’ai donc en moyenne par l’expérience :

Courant de charge : 1,52A
Puissance instantanée : 60W

Pour la consommation d’énergie en charge :

Capacité consommée : 1,5Ah chaque heure
Energie consommée : 55Wh chaque heure

J’aurais tendance à penser que cette consommation correspond à ce qui est « chargé » dans la batterie. C’est à dire que la Batterie a une capacité de 12,8Ah – 460,8Wh et que je la « remplie » de 1,5Ah/55Wh chaque heure de chargement. Difficile à mesurer si c’est exact ou s’il y a une perte de rendement au milieu…

En effet tout ce que je peux mesurer c’est la Tension !

55Wh consommé / heure de charge

Evolution de la tension en charge

Lors de cette même charge, la tension de ma batterie augmente d’environ 1Volt chaque heure. De cette manière pour passer de 33 à 36V j’aurais donc besoin de 3h de charge. Cela s’est a peu près vérifié avec 7h40 pour passer de 34V à 41,5V (+7,5V).

Calcul de coût

L’énergie électrique consommée au compteur s’exprime en Wh (lire Watt.heure), c’est à dire un certains nombre de Watt fournis durant une heure. Par exemple, une ampoule 40W à filament laissée allumée 1h va consommer 40Wh.

A. Je sais maintenant que dans mon cas de charge il me faut 1h pour gagner 1Volt, et qu’en 1h je consomme 55Wh. J’ai donc 55Wh/Volt chargé. Je souhaite connaitre le coût du Wh auprès de mon fournisseur d’énergie.

55Wh/Volt chargé

B. Je prends une de mes facture d’électricité. Celle-ci englobe

  1. un coût de consommation électrique
  2. des frais d’abonnement
  3. des taxes locales

Je prends le total des ces coûts et le divise par ma consommation :
120€TTC pour 2mois
460kWh consommés
120/460 = 0,26€/kWh (1kWh = 1000 Wh) = 0,00026€/Wh

A +B. Je calcule maintenant le coût du Volt chargé :
0,00026 x 55 = 0,0143€/Volt

OK, donc charger ma batterie de 1Volt pendant environ 1h me coûte 0,0143€ en électricité.
Mais combien me coûte le Kilomètre parcouru ?

0,0143€/Volt

Consommation/Coût au 100km parcourus

J’ai une autonomie d’environ 15km. Lorsque j’ai effectué ce trajet je suis parti avec un batterie à la tension de 39V et revenu avec une tension de 33V (environ). J’ai donc « consommé » 6V pour 15km, soit 6/15 = 0,4Volt/Km parcouru.

Avec un coût de 0,0143€/Volt, cela me fait un coût kilométrique de 0,0143 x 0,4 = 0,0057€/km, ou encore, 0,57€/100km (ordre de grandeur à retenir plus facilement).

0,57€/100km

Coût d’une recharge :

Pour recharger ma batterie de ces 6V je vais aussi dépenser 6 x 0,0143€/V = 0,086€.

10 centimes / recharge

Comparaison :

Ces résultats sont à comparer à nos moyens de déplacement habituels. Par exemple :

Une moto qui consomme 5L/100km, avec un tarif de 1,32€/L (SP95 au 01/2021) à un coût de 6,6€/100km.

Un camion qui consomme 10L/100km, avec un tarif de 1,29€/L (Gazole au 01/2021) à un coût de 11,61€/100km.

Mais ce calcul ne prends pas du tout en compte les autres frais de ces moyens de transport :

  • Coût d’achat
  • Frais d’entretien
  • Taxes
  • Assurance

Il ne prend pas non plus en compte les charges/encombrement transportables et distances parcourables, ni l’impact environnemental non seulement de l’énergie consommée mais aussi des matériaux entrant en compte dans la confection de ces moyens de transport.

D’autre part, une comparaison au vélo donnerait un coût encore bien moindre et des bienfaits incalculables pour soi et l’environnement.

On notera qu’il serait intéressant de calculer l’énergie dépensée par le cycliste pour parcourir km, des calories brûlées, du coût de son repas, et du nombre de rencontres et de conquêtes qu’il aura pu faire grâce à son corps d’athlète…

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