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22 juil
22/juil/2020

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Le tour de France à vélo électrique… hybride !

Diplômé du département de génie électrique de l’INSA Lyon, Edgar Tournon est un passionné de voyages et de technique. Dans le cadre de son doctorat au laboratoire Ampère1, il a conçu un vélo électrique hybride fonctionnant grâce à des super condensateurs. Et en guise d’expérimentation in situ finale : un Tour de France avec le peloton du Sun trip. Rencontre avec un jeune inventeur de 26 ans qui sillonne le pays depuis le 14 juillet. 

Un vélo mystérieux, fruit de trois ans de recherches
Aujourd’hui en plein essor sur le marché des modes de transports « doux », le vélo électrique standard sur batterie n’est pourtant pas encore la solution miracle au déplacement zéro carbone. En raison des problématiques de recyclage et d’obsolescence rapide qu’elles soulèvent, les batteries au lithium, dont sont équipés la majorité des deux roues électriques sont le point négatif de ce type de vélo. « L’enjeu de mon projet de thèse, intitulée ‘conception d’un vélo à architecture hybride série et à base de super condensateurs2’, était de concevoir un vélo électrique sans batterie au lithium. Pour la remplacer, j’ai utilisé des super condensateurs. Ils permettent le stockage de l’énergie de façon électrostatique, contrairement à la batterie qui stocke l’énergie chimiquement. Constitué à partir d’aluminium et de carbone, les super condensateurs peuvent stocker beaucoup d’énergie, grâce à la structure du carbone qui offre plusieurs milliers de m² de surface. Ces super condensateurs sont aussi l’avantage d’avoir une grande durée de vie tout en étant recyclables », explique le jeune chercheur. 
Pour contourner l’usage de la batterie chimique, Edgar s’est intéressé à un autre type de transmission d’énergie : l’architecture hybride série, c’est à dire que le moteur propulse les roues. Mais ici, aucun lien mécanique entre le pédalage et l’énergie : le vélo ne comporte pas de chaîne. « L’énergie fournie par le pédalage est directement stockée par les super condensateurs, ou directement injectée dans le moteur si le vélo est en situation d’effort, dans une montée par exemple. Pour apporter une seconde source d’énergie, j’y ai ajouté des panneaux solaires pour le tour de France. Ce qui nous a donné un véhicule de 45 kilos qui fonctionne uniquement à l’énergie humaine, mais qui permet de pédaler à un rythme soutenu en minimisant la fatigue », poursuit l’ingénieur INSA.  

Éduquer le marché pour les futures mobilités 
Dans le cadre de sa thèse, les recherches d’Edgar ont offert un bel éclairage sur l’architecture hybride série. Les travaux ont rapidement révélé la pertinence du développement de ce type de vélo pour l’ouverture à tous de la mobilité durable. « Nous nous sommes longuement penchés sur les problématiques liées à l’utilisateur : ressenti, parcours, cyclistes handicapés… Le confort de l’utilisateur a pris une place importante dans la conception du véhicule. L’architecture hybride série a beaucoup d’avantages sur certaines applications comme pour les vélos cargos qui transportent des charges lourdes par exemple, là où le vélo électrique standard n’est pas rentable à cause du manque de puissance de la batterie. C’est un type de vélo qui a ses chances sur le marché du véhicule doux, et d’ailleurs, j’ai cofondé la marque Ufeel, qui a pour objectif de commercialiser des vélos hybrides série. On commence à vendre un petit peu, mais tout le challenge réside dans la finalisation des produits et dans l’éducation des esprits des utilisateurs : ouvrir l’esprit des utilisateurs. Le solaire est un bon moyen de se balader sans trop d’effort, c’est vrai, mais il s’agit aussi d’aller plus loin dans son rapport à la mobilité, en abandonnant son SUV dans la vie quotidienne par exemple ! »

Programme de vacances : Tour de France à vélo
Enfant d’une famille de cyclistes, Edgar Tournon n’a pas choisi son sujet de thèse par hasard. Et pour finir de prouver la viabilité de son vélo innovant, il s’est lancé dans une course de vélos à énergie solaire. Depuis Lyon, le jeune chercheur expérimentera son vélo sur pas moins de 3 000 kilomètres. « Le Sun Trip est un véritable challenge technique qui consiste à voyager sur des vélos équipés de panneaux solaires : c’est une formidable source d’énergie électrique qui permet de franchir plusieurs kilomètres dans un effort modéré. Pour exemple, un mètre carré de panneaux solaires, c’est 250 watts et une personne qui pédale, c’est 100 watts produits : donc sur un vélo solaire électrique, vous avez l’équivalent de 2,5 personnes qui pédalent par m² de panneaux (en conditions nominales). Presque un peloton à vous tout seul ! À l’origine, le trajet était au départ de la France jusqu’à la Chine, soit environ 12 000 kilomètres, mais en raison de la crise sanitaire, le trajet a été modifié en Tour de France. J’ai déjà pédalé sur la distance France-Norvège lorsque j’étais étudiant à l’INSA Lyon, donc on peut dire que le vélo, c’est mon dada. Mais ce qui m’intéresse le plus dans le Sun Trip, c’est de promouvoir la mobilité pour tous : la doyenne de la dernière session avait 72 ans. Ce projet est une belle façon de fêter la fin de ma thèse en sillonnant la France avec le vélo que j’ai mis trois années à concevoir ! », conclut Edgar Tournon.

1CNRS UMR5005 (Université Lyon 1/INSA Lyon/ECL) 
2Edgar Tournon a effectué sa thèse au laboratoire Ampère (Université Lyon 1, INSA Lyon, ECL) en partenariat avec l’ESTACA et l’entreprise S.T.E.E.