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Vélo à assistance électrique
Pour les articles homonymes, voir VAE.Le vélo à assistance électrique ou VAE est une bicyclette équipée d'un moteur électrique auxiliaire et d'une batterie rechargeable. Les VAE existent depuis les années trente avec le premier modèle de série : le EMI/Philips de 1935/37 . Ils sont réapparus vers la fin des années 1970 pour connaître depuis l'an 2000 un regain d'intérêt avec l'évolution des performances suivant celles des batteries (voir plus bas).
Contrairement aux cyclomoteurs ou aux trottinettes électriques qui possèdent rarement des pédales, la batterie du vélo à assistance électrique n'envoie son énergie au moteur que pour amplifier le mouvement du pédalier. Il s'agit donc d'une assistance discrète et limitée ne dénaturant pas la fonction première du vélo.
Un vélo électrique dont l'assistance se déclencherait sans que l'on pédale est considéré en Europe comme un scooter et est soumis à des contraintes réglementaires plus importantes : en France un tel véhicule doit être assuré et nécessite le port du casque.
En 2007, 250 000 VAE auraient été vendus en Europe et 20 millions en Chine.
Sommaire
Législation
Le vélo à assistance électrique est considéré légalement comme une bicyclette classique.
Le décret n°95-937 d'août 1995 relatif à la prévention des risques résultant de l'usage des bicyclettes précise la nature d'un vélo : « On entend par bicyclette tout produit comportant deux roues et une selle, et propulsé principalement par l'énergie musculaire de la personne montée sur ce véhicule, en particulier au moyen de pédales ».
Par ailleurs, la Directive européenne 92/61/EEC indique qu'un VAE doit notamment respecter les caractéristiques suivantes :
- Assistance uniquement au pédalage ;
- L'assistance se coupe au dessus de 25 km/h ;
- Moteur inférieur à 250 watts (puissance nominale continue).
De plus, en application de l'arrêté ministériel du 2 mai 2003, « les cycles à pédalage assisté, équipés d'un moteur auxiliaire électrique d'une puissance nominale continue maximale de 0,25 kilowatt dont l'alimentation est réduite progressivement et finalement interrompue lorsque le véhicule atteint une vitesse de 25 km/h, ou plus tôt si le cycliste arrête de pédaler » ne sont pas soumis à une réception par la DRIRE préalablement à une utilisation routière. Cette exemption de réception pour tout kit de montage qui respecterait cette définition ne préjuge pas du respect d'autres réglementations applicables à cette catégorie de véhicules.
Fonctionnement
Le VAE est un vélo qui comporte une assistance électrique. Cette assistance a pour objectif de fournir un complément au pédalage. Elle est constituée d'un moteur, de batteries, d'un contrôleur et de capteurs.
- Le moteur : selon les constructeurs et les utilisations, celui-ci se situe au niveau du pédalier, dans l'axe de la roue avant, dans l'axe de la roue arrière ou déporté avec une transmission secondaire sur le pédalier ou l'axe de roue arrière. La constitution du moteur, son mode d'interaction avec le vélo, le mode d'action du contrôleur... ne permettent pas de juger des performances du VAE sur les seuls critères techniques du moteur.
- Les batteries : voir détails ci-après.
- Le contrôleur : intègre les paramètres qui qualifient le comportement du vélo en fonction du profil utilisateur choisi par le constructeur. Il régule la consommation de courant et pilote le moteur dans ses différentes phases de fonctionnement : démarrage, régime continu, accélération... à partir des informations transmises par les capteurs.
- Les capteurs : suivant les modèles, les capteurs détectent la présence de pédalage, sa fréquence, l'effort exercé sur les pédales, la position d'un éventuel accélérateur, le freinage.
L'utilisateur dispose suivant les modèles de la possibilité de couper ou de doser le niveau d'assistance en roulant, par l'intermédiaire d'un sélecteur ou d'un "accélérateur".
Sur certains VAE, la batterie se recharge automatiquement au freinage et en descente . La performance actuelle (2008) d'un tel dispositif n'est pas démontrée, même si le dispositif fonctionne sur des véhicules lourds (voiture, bus...).
Batteries
Les différents types
Différents types de batteries sont utilisées pour les VAE :
- les batteries au plomb (Pb)
- les batteries au nickel comprenant les Nickel Cadmium (Ni-Cd) et les Nickel Metal Hydrure (Ni-Mh)
- les batteries au lithium comprenant les Lithium-Polymères (Lipo) et les Lithium-ion (Li-ion)
Le poids
Le poids de la batterie, longtemps problématique, bénéficie aujourd'hui des améliorations importantes liées aux accumulateurs Ni/MH (Nickel métal hydrure) d'une part, et surtout Lithium Ion et Lithium polymère de l'autre. Ainsi, une batterie au plomb pèse environ 13 kg, alors qu'une batterie au lithium ou au nickel pèse environ 3 kg pour une tension et une capacité équivalente.
Le prix
Les batteries au lithium ou au nickel coûtent trois fois plus cher que celles au plomb.
La durée de vie
Ces données sont fonctions de nombreux paramètres comme la qualité intrinsèque des batteries, la qualité des chargeurs et les conditions d'utilisations.
- Les batteries au plomb (à électrolyte gélifié) : env. 300 cycles (ne supportent pas la décharge profonde)
- Les batteries NiCd : env. 1200 cycles (nécessitent une décharge complète avant recharge pour obtenir une durée de vie aussi longue) (voir ci-après)
- Les batteries NiMH : env. 700 cycles (ne supportent pas la décharge profonde)
- Les batteries Lithium : env. 500 à 2000 cycles (ne supportent pas la décharge profonde). Indépendamment de leur utilisation, les batteries lithium ont une durée de vie maximale entre 3 et 4 ans, due à la dégénérescence naturelle du matériau.
La charge
Le temps d'une charge complète de la batterie demande de 3 à 8 heures suivant la technologie de la batterie et du chargeur. Des recharges rapides sont possibles avec des chargeurs appropriés.
- Tous les types d'accumulateurs supportent mal les décharges profondes, il est donc conseillé de les recharger le plus souvent possible, voire de rester en charge lors des phases d'inutilisation, les chargeurs modernes étant particulièrement bien étudiés pour ces cas de figures.
- Les batteries au nickel cadmium elles, doivent parfois être déchargées entièrement avant d'être rechargées, ceci afin de supprimer l'effet mémoire typique de ce type d'accumulateurs. Ce défaut ne se fait vraiment ressentir qu'en cas d'utilisation cyclique : décharge suivie d'une recharge, toujours identiques en temps et en intensité; exemple : Un utilisateur fait le même trajet tous les matins, à la même heure, avec les mêmes conditions de circulation et, revient le soir, il met son VAE en charge jusqu'au lendemain, au bout de plusieurs dizaines de cycles identiques, l'effet mémoire réduira nettement la capacité de la batterie pour un usage supplémentaire.
Entretien
En général, ni le moteur électrique ni les batteries ne réclament d'entretiens particuliers. Seule la partie cycle doit être entretenue comme un vélo classique.
Utilisation
Le comportement d'un vélo électrique dépend des caractéristiques qui lui ont été données lors de sa conception. En fonction de la population cible, les constructeurs définissent des critères d'utilisation qui servent à définir le comportement de l'assistance suivant le relief rencontré. Il est donc possible d'avoir des vélos à assistance électrique plus appropriés pour l'usage urbain, l'usage loisirs ou l'usage routier... Les performances et les ressentis au guidon sont fonctions de l'équipement du vélo, donc de sa partie cycle.
en montée
L'assistance électrique est très efficace dans les montées, pour des pentes faibles et moyennes faisant jusqu'à 8 ou 10 %. Au-delà de 10 % de pente, ce type de vélo n'a d'intérêt que si la puissance instantanée maximale est suffisante, sans quoi le poids du moteur et de la batterie fera perdre de la vitesse au vélo. Les VAE dont le moteur est intégré au pédalier profitent du changement de vitesses pour garder une aptitude à monter des pentes plus raides (à faible vitesse) avec un développement adéquat.
au quotidien
Le VAE est intéressant pour des trajets quotidiens courts ou moyens (de 30 à 50 km), avec un dénivelé de quelques centaines de mètres. Il est idéal en particulier pour des personnes se déplaçant beaucoup en ville et souhaitant se déplacer rapidement sans trop d'efforts, ou encore pour des personnes handicapées, ou simplement pour rapporter en centre-ville ses provisions d'un supermarché de proche banlieue.
Il est de plus en plus prisé pour des déplacements domicile-travail par toutes les couches sociales, et très particulièrement par les cadres et catégories socio-professionnelles supérieures : car il permet d'arriver sur son lieu de travail sans traces d'efforts (sueur...) et de rejoindre son domicile après sa journée de travail. Le fait d'emprunter les aménagements cyclables permet en effet d'éviter les bouchons aux heures de pointe.
Le VAE constitue une alternative crédible à la plupart des deux-roues motorisés pour un usage urbain avec une liberté et une vitesse souvent plus importante que les transports en commun. Il est par ailleurs très économique (moins de 0.10 €/100 km)(voir exemple ci-dessous) et n'émet aucun gaz polluant lors de son utilisation. Il exige toutefois la production et le stockage d'électricité. Enfin, en France, l'assurance et l'immatriculation ne sont pas obligatoires et comme tout vélo, le VAE est couvert par une simple assurance "habitation".
Calcul de consommation exemple de coût d'utilisation (hors pertes électriques et électromagnétiques) : batterie 36V - 10Ah, autonomie 50km (usage mixte)
soit une énergie électrique théorique disponible de : E = 36*10 = 360 Wh = 0,36kWh
or coût du kWh = 0,1085€ (2008 : suivant abonnements et sources d'approvisionnement)
donc coût d'une recharge -> C = 0,1085 * 0,36 = 0,039 € pour 50 km
soit pour 100 km - > 0,039*2 = 0,08 €
Soit une consommation électrique de 8 cts d'euro aux 100 km pour l'assistance à la motricité.
Pour connaître le coût réel final d'utilisation, il faut ajouter le coût de la batterie qui doit être renouvelée plus ou moins périodiquement suivant les technologies et l'usage. Ce coût est très approximatif et dépendant fortement des conditions d'utilisation (relief, effort physique et poids du cycliste, conditions climatiques...) car au-delà de 25 km/h, le moteur ne fonctionne plus et seul le cycliste déplace le vélo, réduisant le coût kilométrique lié à la motorisation, à celui dû à la durée de vie de la batterie.
On peut toutefois tenter une approche de ce coût. Une batterie lithium 10 Ah coûte jusqu'à 600 €. Si on limite sa durée de vie à 3 ans (limite physique du matériaux), le coût est donc de 200 € par an. Si le cycliste parcourt 5 000 km par an, cela revient à 0,04 € par km, soit 4 € pour 100 km. Ce coût est donc nettement supérieur à celui de la consommation électrique. En fait, sur un VAE, la consommation électrique est négligeable, l'essentiel du coût résidant dans l'usure et le vieillissement de la batterie.
Promotion du vélo à assistance électrique
En Suisse
A Genève, l'Association transports et environnement (ATE) s'est fortement engagée dans la promotion du vélo à assistance électrique, afin de contrer la progression de la voiture et - surtout - du scooter dans l'agglomération. L'association a reçu la Bourse cantonale du développement durable en 2007, afin de développer une offre de VAE à l'intention des entreprises de la région.
Certaines villes suisses versent quelques centaines de francs suisses aux citoyens qui acquièrent un VAE dans un commerce local.
En France
Des associations professionnelles telles que l'AVERE France agissent sur le territoire français. Il existe aussi la branche française d'ExtraEnergy, et de nombreuses associations régionales qui agissent pour la promotion et le développement des vélos à assistance électrique, telles que l'AVEM, l'Espace Mobilités Electriquesde Paris...
En 2008 : il n'y a pas de subvention nationale à l'achat de vélos à assistance électrique. Seules quelques subventions locales délivrées par des collectivités ou des entreprises subsistent.
Le marché du vélo électrique
Il y aurait déjà 100 millions de VAE en Chine. En 2008 23 millions de VAE ont été vendus dans le monde, dont 90 % en Chine, où le principal fabriquant, Xinri, fabrique 1,6 millions de VAE par an.
Les ventes annuelles en 2008 sont de l'ordre de 300.000 par an au Japon (où leur niveau est stable depuis plusieurs années), 200.000 aux Etats-Unis (pour un usage récréatif, principalement) et 100.000 aux Pays-Bas, pays passionné de vélo (où les ventes décollent), de l'ordre de 100.000 aussi en Allemagne et en Italie.
En France les VAE sont commercialisés depuis 1995. Les ventes sont passées de 8.000 en 2007 à 15.700 VAE en 2008 et doublent donc chaque année, en restant encore loin derrière les ventes en Allemagne, aux Pays-Bas et en Italie.
Il est prévu un fort développement des ventes de VAE en Asie du Sud-Est, où l'utilisation des deux-roues motorisés à essence est répandu, et en Inde, avec l'accroissement du niveau de vie.
Le VAE en Chine
Le VAE typique en Chine peut faire jusqu'à 100 km avec une charge, a sa vitesse limitée à 20 km/h (mais beaucoup atteignent 45 km/h), et coûte en moyenne 2000 Yuan Renminbin soit plus de 200 €.
En 2006 il y avait 2.700 fabricants licenciés de VAE, sans compter les nombreuses petites boutiques non comptabilisées.
Les rues des villes chinoises sont bondées de ces VAE. Les scooters électriques gagnent en popularité dans les grandes villes comme Pékin et Shanghai, où les taxes se sont accrues sur les trop polluants scooters à essence.
Voir aussi
Articles connexes
Liens externes
- Dossier technologique (Sciences de l'ingénieur ; ENS Cachan ; Éducation Nationale France)
- ExtraEnergy : association internationale de promotion du vélo à assistance électrique
- Association AVEM : association régionale de promotion du vélo à assistance électrique
- Association Espace Mobilités Electriques
- Cyclurba, infos, forum autour des vélos et vélos électriques
- Time Magazine : La Chine a 100 millions de vélos électriques
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