Sur le marché européen, il y a un nombre croissant de vélos électriques alimentés par des super condensateurs. Analysons les facteurs qui pourraient promouvoir une adoption plus généralisée de cette technologie, ou bien la limiter à une niche.
Qu’est-ce qu’un supercondensateur ?
De quoi est fait un supercondensateur?
Applications des supers condensateurs
Fonctionnement des supercondensateurs sur les vélo électriques
Les raisons pour le préférer aux batteries lithium ion
La désinformation concernant les supercondensateurs
Trois fabricants européens de vélos à supercondensateurs européens
Qu’est-ce qu’un supercondensateur ou ultra condensateur
Un supercondensateur est un dispositif de stockage et de débit d’énergie électrique, à l’instar d’une batterie. À différence de celle-ci, il a beaucoup moins de capacité de stockage, ou densité énergétique. On peut compter 200 Wh par kilogramme pour les batteries Li-ion, contre seulement 20 Wh par kilogramme pour les supercondensateurs. D’une part, ils peuvent débiter plus d’énergie plus rapidement qu’une batterie, d’autre part ils se déchargent très rapidement même lorsqu’ils ne sont pas utilisés. Ils sont aussi plus chers, en moyenne 18 € par watts heure contre un euro par watts heure pour les batteries lithium ion. Par contre, ils ont une densité de puissance, également appelée puissance spécifique, beaucoup plus élevée, ce qui signifie qu’ils peuvent fournir jusqu’à 10 000 W par kilogramme, contre jusqu’à 3 000 W par kilogramme pour les batteries. Cela se traduit, pour un vélo électrique, par une accélération rapide au démarrage, aux carrrefours et même dans les montées.
Les raisons pour les préférer aux batteries lithium ion : suffisantes ?
- L’impact écologique : pas d’extraction de minerais, polluante comme toute extraction minière. Là, ils bénéficies de la désinformation concernant la pollution des batteries, souvent surestimée.
- Pas de risque d’incendie : quoi qu’il soit très réduit pour les batteries de qualité.
- Une plus longue durée de vie : presque le double par rapport à une batterie lithium ion.
- Pas besoin de le recharger, ils se rechargent avec l’utilisation du vélo.
Composition d’un supercondensateur
Les ultracondensateurs sont des conteneurs métalliques scellés (acier ou aluminium) renfermant des couches de charbon actif saturé d’une solution électrolytique. Cette solution contient un sel quaternaire (tétrafluoroborate de tétraéthylammonium) dissous dans un solvant, l’acétonitrile. Un condensateur classique est constitué de deux plaques métalliques (électrodes) qui séparent une substance diélectrique. Lorsqu’une tension est appliquée, les électrons se rassemblent sur l’une des électrodes, stockant ainsi la charge électrique.
Applications des supercondensateurs
Véhicules électriques, Satellites cubiques, Récupération d’énergie, Lecteur de codes-barres, Lasers, Aérospatiale et défense, Pétrole et gaz, Disques SSD, IoT, Dispositifs médicaux, Enregistreur de données de vol, etc. L’application la plus commune est sur les voitures start/stop avec supercondensateurs, qui redemarrent le moteur même après arrêts toutes les 20 secondes, sans fatiguer sa batterie. Elles éteignent automatiquement le moteur après 2-3 secondes d’arrêt, par exemple au feu rouge.
Fonctionnement des supercondensateurs sur les vélo électriques
Ils produisent de l’énergie électrique lors du freinage, des descentes, et, en moindre mesure, pendant le pédalage sur terrain plat, au-delà d’une certaine vitesse. Ils débitent cette énergie pour assister le pédalage, calibrant le débit de manière à l’harmoniser avec l’effort du cycliste, comme pour les vélos électriques à batterie. Ils peuvent stocker peu d’énergie, environ 20 wattheures par kilogramme de poids. Suffisant pour parcourir maximum 5 km avec une batterie de 3 kg.
La désinformation concernant les super condensateurs
Les fabricants de vélos électriques à supercondensateur, probablement pour rendre l’information plus intelligible, les comparent aux batteries, provoquant limitation de la presse spécialisée. Le résultat :
- on lit souvent que les supercondensateurs se rechargent beaucoup plus vite que les batteries. La comparaison n’a pas beaucoup de sens, vu que les premiers se rechargent en freinant ou en descente, aucun maximum de 60 wattheures. Les secondes, se rechargent à la prise de secteur, stockage jusqu’à 800 Wh.
- pire encore pour les commentaires enthousiastes affirmant que ces vélos se rechargent en pédalant. Ils n’ont pas inventé le moteur perpétuel, l’énergie supplémentaire qu’ils demandent à vos jambes pour se recharger est légèrement plus grande que l’énergie qu’ils vont vous restituer.
- les supercondensateurs supporteraient au moins 10 fois plus de cycles de charge : bien sûr, sauf que ce sont des cycles qui chargent environ 15 fois moins de wattheures que ceux des batteries, 60Wh contre 800 Wh au maximum.
- les fabricants et les commentateurs vantent une autonomie assez élevée. Néanmoins, c’est plutôt aléatoire d’en calculer l’autonomie, vu que les supercondensateurs ont besoin du freinage et des descentes pour se recharger. Leur autonomie est beaucoup moindre sur un terrain plat.
| Fonction | Supercondensateur | Batterie lithium-ion |
| Temps de charge | 1 à 10 secondes, mais 56 wh de stockage au maximum | 2 à 3 heures |
| Cycle de vie des vélos électriques | 20 ans en moyenne | 10 ans en moyenne |
| Énergie spécifique (Wh/kg) | 5 en moyenne | 200 en moyenne |
| Puissance spécifique (Wh/kg) | jusqu’à 10 000 | 1 000 à 3 000 |
| Average coût par wattheure | 18 € | 1 € |
| Température de charge | -40 à 65 C | -0 à 45 C |
| Température de fonctionnement | -40 à 65 C | -20 à 60 C |
Trois fabricants européens de vélos à supercondensateurs
Le Pi-pop
Ce vélo français, dont à notre article, a un moteur dans le moyeu, offre 45 newtons-mètres de couple pour un poids de 21,7 kg. L’équipement est plutôt bas de gamme, avec un écran très minimaliste, de freins à disque de basse puissance, éclairage à piles et dérailleur à cette vitesse Shimano Altus. Cadre en aluminium à taille unique, pas d’amortisseur. Pour ce prix de 2690 €, un vélo électrique à batterie offre normalement aussi des amortisseurs, un écran affiche un beaucoup d’information, un éclairage puissant connecté à la batterie, la possibilité de choisir la taille, des pneus de qualité.
Les avis sur le Pi-pop
Sur le plat, l’assistance électrique est intermittente. Si on peut récupérer de l’énergie en freinant ou en descente, il y a une bonne assistance au démarrage et sur les côtes, mais pour pas plus de quelques centaines de mètres. Il y a pas mal d’avis négatifs sur Reddit et un commentaire très négatif sur notre article susmentionné. Nous sommes aussi plutôt dubitatifs.
Le vélo à supercondensateurs Anod
Nous avons déjà écrit aussi sur l’Anod. Nous le trouvons plus convainquant que le Pi-pop, grâce à sa batterie de 80 Wh, qui pèse 650 grammes. ce qui au moins garantit une autonomie de cinq à dix kilomètres, et, surtout la capacité de stocker l’énergie produite en freinant ou dans les descentes, si on ne l’a pas toute consommée. Il a un poids de 20 kg, un moteur de 45 newtons-mètres, un éclairage connecté à la batterie intégrée dans le cadre, une transmission à vitesse unique avec courroie en carbone Gates. Pas d’amortisseur. Prix: 3499 euros.
Ostrichoo a une gamme de trois vélos à supercondensateurs
On dirait le plus intéressant, adoptant des supers condensateurs à haute capacité Fastcap®, qui promettent d’être deux fois plus puissants que les autres. Qui plus est, ses vélos sont distribués aussi par Décathlon, pour l’instant aux Pays-Bas et en Belgique, ce qui est un gage de viabilité. Ostrichoo déclare pour ses vélos des batteries allant de 180 Wh à 540 Wh, rechargeables sur le secteur, toutes garanties 4 ans. Cela fait penser à un système hybride supercondensateurs /batterie.
Son modèle Lucius coûte à peine 990 €, pour un poids de 26 kg, moteur Bafang à 45 newtons-mètres de couple, batterie amovible, freins arrière à tambour, avant à patins, éclairage connecté, dérailleur à 7 vitesses, porte-bagages.
Le Zeno, 1299 €, pèse seulement 21,3 kg, a les freins à disque, pour le reste a les mêmes spécifications que le Lucius.
Le Caesar, à 2599 €, fait la différence avec ses 85 newtons-mètres de couple, batterie des 540 Wh, moteur Bafang central, tige de selle suspendue, porte-bagages. Sa puissante batterie à supercondensateurs pèse 7 kilos, ce qui amène son poids total à 33 kg. Tous les vélos Ostrichoo déclarent une autonomie assez élevée, de 80km à 120 km pour le Caesar.
Images: Anod, Pi-pop, ES Components, Ostrichoo