Quoi gagne t-on à être hybride? en vélo ou en voiture...

Pour comprendre partons de la première voiture hybride "connue", la fameuse TOYOTA PRIUS.

Considérons aussi les différences entre le vélo et l'automobile en ce qui concerne les évolutions possibles dans la composante "gabarit".

Puisque que vous connaissez, grace au marketing la PRIUS, examinons ce qui est commun avec la FITNESSCAR, hybride électrique musculaire À RÉGULATION D'EFFORT (le nom "fitnesscar" désigne cette particularité: possibilité de réguler l'effort, c'est différent de la simple assistance/récupération).
La voiture hybride "régule" elle aussi l'effort du moteur thermique afin que celui ci ne tourne pas tantôt trop chargé, tantôt à vide, mais "chargé à l'optimum".

- On ne consomme pas vraiment moins, mais on monte en gamme, et ainsi nous avons plus de confort ou au moins un machin vachement plus lourd: nous consommons AUTANT ou presque (à savoir avec la PRIUS 150 watts.heure/km d'énergie mécanique et exige donc 5 litres d'essence au cent comme une Peugeot 106 essence, Saxo, ou 2CV), aucun gain réel en efficacité (seulement 20% de moins de consommation dis t'on en comparant à des voitures 20% plus gourmande que les "petites voiture"), le gain est dans le confort (une prius pèse le double de poids que les voitures de consommation équivalente, est luxueuse, correspond à un haut de gamme).
C'est à peu près pareil si on passe du vélo (consommation environ 7wh/km d'énergie mécanique soit 25 Kcal/km d'énergie métabolique) à la FITNESSCAR (consommation du même ordre de grandeur), on augmente d'un cran le gabarit: on passe d'un "minimum", à un truc assez lourd, spacieux, avec des tas de machins (moteurs, batteries, roues en plus carénage...)

- On "pollue" moins. Le baratin de l'automobile hybride dit que le moteur thermique profite de l'assistance et de la régulation: il marche mieux, et émet donc moins de composés toxiques, même à consommation égale.

En FITNESSCAR, c'est le style d'effort qui aboutit à ce résultat: en ayant une puissance métabolique stabilisée qui est centrée sur la zone d'endurance aérobie, on a une production d'énergie musculaire très peu polluante et métaboliquement plus rentable: qui s'appuie sur la lipolyse, et qui en plus de ne pas générer d'acide lactique, permet d'utiliser des réserves de lipides souvent en excès.

Le principe clef est d'étaler l'effort dans le temps pour le transformer en séance d'endurance bien ciblée dans la bonne zone cardiaque, l'intérêt étant maximal chez deux types de personnes: insuffisant cardiaque et athlète de haut niveau

Et on monte en gamme: on passe d'un vélo exposé à la pluie, nu, à un petit véhicule offrant le confort d'un habitacle en hiver, et pouvant accepter un peu de chargement.

Maintenant, voici les ÉNORMES différences.

Domaine de vitesse: les automobiles roulent à des allures où les lois de déperditions de l'énergie ne sont pas linéaires: aller 10% plus vite fait toujours consommer 20% de plus, car l'air résiste plus, freine plus quand on va plus vite: le rapport puissance/vitesse augmente.
EN effet, la résistance de roulement domine.
En FITNESSCAR le domaine des vitesse est celui du vélo ordinaire: récupérer la puissance sur le plat fait perdre moins de temps que ce qui est alors gagné en s'aidant en côte (récupération d'énergie dans un contexte quadratique pour la restituer en contexe linéaire):
Sur le plat, le fait d'aller UN PEU moins vite économise BEAUCOUP l'énergie de frottement contre l'air en plus du gain du au carrénage: sur le plat on fait le plein d'énergie électrique qui va aider en côte à gagner plus de temps qu'on en perd!
avec 50% de pertes de conversions entre récupération et restitution, 2 minutes perdues sur le plat rapportent 3 minutes gagnées en côte.
pourquoi, par ce que 10% plus vite demande 30% plus puissant sur le plat, mais que 10% plus en côte.
On peut faire aussi ceci en vélo (stratégie de Lance Amstrong pour vaincre les "aussi dopé que lui"), mais en pratique, cela est à éviter dans un contexte quotidien d'entraînement physique et d'effort à moindre fatigue
IL EST MOINS FATIGUANT  de fournir 70% de puissance en continu que de fournir la même moyenne, ou même bien moins en discontinu, car 10% plus fort est... 100% plus fatiguant métaboliquement
(régle des 10% plus fort= 2 fois plus fatiguant).
Mais AUSSI il faut au moins être vers 60% d'effort pour bénéficier d'un entraînement: la gestion entre les efforts durant 2h environ et ceux durant 20' se fait en choisissant une intensité entre 60 et 80%. Entre faire ASSEZ d'effort et trop, la fourchette est étroite. Le fait de disposer d'un moyen technique de différer l'énergie en  pour la restituer à la demande selon les irrégularités du trajet permet de respecter tout en étant libre de sa vitesse la fourchette assez étroite de 60 à 70% d'effort. Techniquement le problème ressemble à celui qui constiterait à profiter de la sobriété d'un petit moteur en le faisant marcher toujours à son optimum de rendement et de le charger ou le bouster au moyen d'une aide/récupération d'énergie.
C'est un point qui peut permettre à la fitnesscar d'être 2 fois plus lourde et ne pas dépenser plus d'énergie mécanique qu'un vélo, à temps de parcours égal, à savoir 7wh/km (en vélo ordinaire l'énergie est gasipillée sur le plat en frottement contre l'air (environ 70% entre 25 et 30km/h), et en descente toute l'énergie contenue dans poids fois dénivelé est perdue, alors que la voiture hybride tire 30% de rendement global du moteur au lieu de 15 environ, en permettant à son moteur thermique de marcher toujours à charge optimale grace à l'aide électrique. (ainsi, elle consomme 5 litre au cent avec 150wh/km au lieu de 70 à 100wh/km)

EN FITNESSCAR on peut enviseager de descendre en récupérant une partie de l'énergie, si on descend lentement on peut mettre de coté la plus grande partie de l'énergie potentielle, elle passe de l'état "stockée dans l'altitude" à "stockée dans la batterie". On y arrive en ne dépassant pas 1200m/h, récupérant alors une puissance de 650 watts = 50A/12v. En voiture "ordinaire", les courant de charges et la masse interdisent encore cette éventualité aux vitesses de l'ordre de 50 à 100km/h: il faudrait des batteries acceptant un courant de charge de l'ordre de 2000 à 4000 ampères sous 12 volts, à moins d'accepter de descendre les pentes à la vitesse... d'un piéton!
 
 

En vélo, "transport de base" dans la catégorie. on ne peut pas descendre de gabarit: qu'un vélo pèse 20% ou 10% du poids de "la charge utile" ne changera plus grand chose: c'est un gabarit MINIMAL pour le domaine des 5 à 10m/ secondes. Rester donc dans le même ordre de grandeur de consommation que le gabarit minimal est donc "normal", passer à la FITNESSCAR correspond à passer au gabarit supérieur (2 fois plus lourd, 2 fois plus puissant en additionnant moteur plus pédaleur).
Passer au gabarit supérieur sans PERDRE de la consommation est la seule direction d'évolution possible.
c'est intéressant seulement pour deux raisons qui en valent la peine

- réguler l'effort et pouvoir faire de l'endurance

- avoir un confort permettant la continuation de la pratique l'hiver.

En voiture
 l'équivalent de la 2CV modernisée, soit une voiture de 750Kg consommant entre 4 et 5 litres d'essence, exigeant entre 70 et 100wh/km n'est pas LE PLUS PETIT POSSIBLE pour 10 à 40m/s. C'était déjà TROP.
on peut carrément diviser, descendre de gabarit sans sacrifier la vitesse. Avec l'hybride on passe au gabarit supérieur: on double poids et puissance en gardant à grand renfort de technologie couteûse une consommation équivalente, mais nous pouvons aussi ne pas passer à l'ybride pour au contraire rester simple (moteur classique) et gagner sur la descente de gabarit: 2 fois moins lourds, plus aérodynamique, 2 fois moins de consommation même performances.
cela est prouvé par la Loremo, une voiture de 20CV qui ferait 1.5 litres au cent. Cela reste trop pour enviseager la voiture au quotidien, mais constituera une étape vers la voiture acceptable en tant qu'engin de loisir et de tourisme. C'est pour cela que on peut, en voiture contester l'hybride et préférer le simple et léger... un équivalent revienddrait effectivement à celui de passer de la fitnesscar, lourde et complexe... vers le vélo ultraléger. La différence pourtant est là: la fitnesscar, permettant de s'entraîner correctement améliore AUSSI le vélo ordinaire: on s'en servira en effet avec "un moteur" 2 fois plus puissant. Alors qu'en "voiture", le moteur ne fais pas de progrès avec l'entraînement (il s'use moins vite seulement)
 

Domaine de vitesse.
Vitesse "en pallier" c'est à dire que ce potentiel est réalisable "si il n'y a pas de contrainte", et Vitesse moyenne, celle qui est réellement le kilométrage divisé par le temps de trajet.

Avec la puissance Musculaire
Vitesse de marche à pieds entre 3 et 7 km/h moyenne entre 3 et 6
peu de "pertes d'efficacité": la vitesse moyenne est peu différente de la vitesse atteinte.

Vitesse du vélo, entre 15 et 30km/h moyenne entre 12 et 25
La vitesse moyenne est inférieure à la vitesse atteinte mais reste comparable.
on quadruple la performance sans consommer vraiment plus. Le prix à payer est ailleurs: il faut construire les vélo et les routes pour rouler.

Avec la puissance musculaire différée ou deux fois la puissance musculaire
Vitesse du vélo, 2 fois plus lourd.
Hybridation: on récupère sur le plat pour aider en côte. on gagne en fait le confort plus la qualité d'effort.
L'IMPORTANT est que cette qualité d'effort permet de disposer à terme DE LA PUISSANCE MUSCULAIRE non amputée d'un manque d'entraînement...
cela revient donc à doubler la puissance musculaire pour les efforts longs.
Le prix supplémentaire (technologie pour hybrider) permet en retour une possibilité de rééducation à l'effort. je vois en fait cette hybrudation comme un phénomène transitoire en individuel: le monde de demin sera plutôt de la propulsion musculaire simple associée à de la propulsion mécanisée permettant des vitesse importantes et AUSSI l'entretien de la fonction musculaire: c'est à dire la fitnesscar collective et rapide.

associé à la pratique de la fitnesscar.
Vitesse de marche: possible courir sans se fatiguer, vers 12km/h, et ce une heure ou deux!
Vitesse en vélo ordinaire, 35 à 37 sur le plat, vitesses moyennes de l'ordre de 25 à 32
Vitesse en fitnesscar, 15 à 25km/h, moyenne vers 20, comme en vélo mais quelque soit le temps et en entretenant sa santé. là est l'intérêt de l'hybridation: augmenter la performance du moteur humain

Performance pure dans l'hybridation: elle se révèlera dans le collectif: une fitnesscar, sera à l'avenir un module de déplacement pouvant être incoporée dans un fitnesstrain ou la fitnesscar devient un module de pédalage: la vitesse possible passe à 50-75km/h, et quasi autant de moyenne sur la portion faite en collectif.
l'autonomie du module de pédalage en tant que fitnesscar roulant comme un vélo une fois désassemblé du train fait que, même en roulant lentement, on est tout de suite dans "le véhicule du dernier kilomètre"...
 

Avec 100 fois la puissance musculaire... 3 fois plus vite, 10 fois plus à 20 fois plus de consommation.
Vitesse de la voiture sur route, entre 50 et 150km/h, moyenne entre 6 (centre ville) 18 (en mitigé ville banlieue) 50 en mitigé grands trajets, 65 sur grands trajets seulement en campagne, 100 sur trajet exclusivement autoroutier. généralement pour un potentiel de 170 à 220km/h, une vitesse moyenne aux alentours de 38 à 45 soit le DOUBLE seulement du vélo..
On mesure là le gaspillage.
la puissance d'une voiture devra profiter à 200 personnes pour le même domaine de vitesse: associons une mécanique de TOYOTA PRIUS à un fitnesstrain de 200 personnes... (les 200 personnes jouant le rôle du moteur thermique et le système d'hybridation redistribuant les récupération d'énergie sur les besoins accrus de puissance en côte et au démarage)

Pour aller 3 fois plus vite... une solution LA COLLECTIVISATION possible d'aller 3 fois plus vite que tout seul pour un train de 200 personnes voyageant avec l'énergie qui déplaceraient 1 à 4 personnes en une voiture particulière qui ne va que 3 fois plus vite qu'un cycliste!

Domaines de gabarit.
Descendre d'une gamme de gabarit permet de diviser par 2 la consommation.
Passer à l'hybride permet de gagner d'avoir la consommation du gabarit d'en dessous.
voici une liste de gabarit montrant ho combien on est très loin du vélo dans la voiture.

gabarits.

____1 fois la puissance musculaire/1 fois environ le poids____

1 Minimal "rien, ou moins que le poids de son corps", le vélo, avec 10Kg est idem de la marche à pieds améliorée en rendement

____2/2____




2 Gabarit du dessus=   environ autant à transporter en masse que soi même.
Minimal= performances du vélo "nu" avec 2 fois la puissance musculaire= FITNESSCAR

____10 fois la puissance musculaire/3 fois le poids____

3 Gabarit du dessus= 10 fois la puissance musculaire= la puissance d'un cheval: C'est le minimum pour les transports massifs: soit un cheval et une charette. L'équivalent "vélo" de ceci serait cette puissance et ce poids mis sur roue: on dispose de quelques kilowatts dans une zone de vitesse qui est soit équivalente à la vitesse d'un piéton ou d'un vélo mais en transportant 1 tonne environ, cela est devenu rare... la version observée  équivalente à la vitesse d'une voiture "an 2000" en transportant seulement une personne plus 250Kg: c'est une petite moto ou une voiture biplace conçue comme la lormo.

____20/7____




4 Le gabarit du dessus est double, puissance double 4 place 500Kg vitesse d'une voiture sur route, ou autoroute possible par le profil, c'est la Lorémo (voiture peut être vendue en 2009)

____65/10____




5 le gabarit du dessus est la 2CV moderne: voiture type renaut 5, peugeot 106, saxo, fiat panda ancienne...
4 places 750Kg vitesse d'une voiture sur autoroute

____250/13____




6 la gabarit du dessus est la voiture "ordinaire des années 2000", surdimensionné, sur route (travaille soit à 15% de sa puissance soit à mi puissance sur autoroute, prévue pour en fait aller 2 fois plus vite que le réseau routier) poids 1 tonnes

___300/20_____




7 le gabarit du dessus est la voiture hybride et les "grosses voitures" an 2005 (poids 1800Kg environ)

___500/20_____




8 le gabarit du dessus sont les quatre quatre...
 
 

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Les engins proches du vélo connaissent des lois linéaires en côte: aller 10% plus fort aboutit à aller quasiment 10% plus vite, ce qui fait pratiquement que 0% de consommation en plus. en effet, c'est la force de pesanteur, indépendante de la vitesse, qui est souvent à vaincre seule devant une résistance de roulement éngligeable dans la zone des 10 à 15km/h, le rapport puissance/vitesse reste sensiblement constant.
Par cette particularité, gagner du temps en côte n'aboutit pas à une hausse de consommation alors que la vitesse moyenne peut augmenter beaucoup.
Sur le plat le vélo retrouve les mêmes lois que la voiture: aller un peu plus vite coûte "beaucoup plus pour pas grand chose", alors qu'aller plus vite en côte "rapporte autant que que ça coûte".
Seulement, l'effort physique contient une règle comme quoi, 10% plus puissant = 2 fois plus vite aussi fatiguant.
Le moteur électrique lui ne connaît simplement que la règle. 10% plus puissant = 10% plus rapide en côte, mais seulement 3% plus rapide sur le plat, donc pas plus de consommation en côte, mais 20% plus sur le plat.
Ainsi, le principe de base de la FITNESSCAR est de réduire la vitesse sur le plat, car réduire un peu permet de mettre beaucouo d'énergie de coté (en perdant par exemple 20% de vitesse sur le plat on peut stocker 60% de l'énergie, 30% au final si on en perd la moitié dans le cas de prototypes peu évolués)
Mais en côte, en restituant donc les 30%, on gagne... 30% de vitesse: en gros, si on prend 2 minutes de retard sur le plat, on en gagne 3 en côte (5 environ un système hi tech récupérait et restituait 90% de l'énergie)
Cette loi de la puissance "à concentrer" sur les côtes est intéressante pour des système de fitnesscar ne respectant pas la réglementation et disposant d'un kilowatts par personne de moteur électrique. il suffit de rouler à la vitesse de 25 à 30km/h tout le temps (en côte comme en descente), ce qui fait une résistance de roulement jamais forte (très faible entre 25 et 30 si il y a un carénage aérodynamique), et une vitesse moyenne de l'ordre de 25. EN vélo ordinaire, du fait que certaines côtes sont franchies à 10km/h, il faudra faire des pointes de vitesse à  60 en descente pour atteindre 25km/h... la différence est que si le trajet et fait en cohabitation avec des piétons, ou en virage, le danger est plus grand.