OPEN SOURCE ENERGY est un projet collaboratif réunissant ingénieurs, designers, chercheurs ainsi que toute personne intéressée pour trouver des solutions afin de promouvoir et diffuser le recours aux energies propres à l'échelle domestique.
Dans le cadre de la Quinzaine de la Fabrique organisée au centre social de Chemillé (Maine et Loire) du 17 au 27 avril, nous avons présenté le projet au cours de la soirée du fablab. Dans un univers éclectique, du paillage de chaise à la réplication d’imprimantes 3D, de nombreux curieux de tous âges ont montré leur intérêt face à l’Enercan et à ses prolongements. La rencontre avec un membre de Tripalium, association d’auto-construction d’éoliennes, a été très bénéfique au projet.
Encore une belle vitrine pour le projet et une expérience très enrichissante dans ce fablab en devenir où le high-tech cohabite parfaitement avec des savoir-faire plus anciens. Espérons que cette première mouture temporaire du fablab donne naissance à un lieu permanent !
Durant le workshop des Ateliers du Quartier de la Création à Nantes (voir article précédent), une équipe de sept étudiants de L’École de design Nantes Atlantique ont travaillé autour du projet Open Source Energy.
Ce workshop, organisé aux halles Alstom, en partenariat avec l’association PING et son Fablab, a rassemblé plusieurs dizaines d’étudiants de diverses écoles (beaux-arts, design, architecture…) autour de thèmes de développement d’espaces et de lieux de vie futurs (logement étudiant, compteur ERDF intelligent, couloir urbain, muséographie au musée d’histoire naturelle de Nantes, coworking…)
En prenant comme base les modules ENERCAN en cours de conception, l’équipe « Energie et économie » a mené un travail de réflexion sur l’intégration et les usages de ces modules dans l’habitat.
A partir du postulat qu’une maison individuelle (100 m2, famille de quatre personnes) pouvait fournir une quantité d’énergie significative, l’équipe a exploré l’ensemble des sources potentielles d’énergies, à la fois primaires (issues directement de la valorisation d’un élément environnemental) ou secondaires (en marge d’une activité existante).
L’objectif est de permettre de transformer une certaine quantité d’énergie pour des usages définis en la rendant facile et plus accessible tout en rendant bénéfique des pertes d’énergies omniprésentes et en valorisant des sources oubliées. Il ne s’agit pas de créer de l’énergie en surplus, alimentant un gâchis énergétique déjà existant mais de produire une électricité locale sur une petite infrastructure secondaire (à tension réduite) pour alléger l’impact global de notre consommation en y intégrant un certain pourcentage de sources renouvelables hyper-locales.
Une longue liste a ainsi été rédigée et a donné naissance à une classification spécifique des énergies disponibles. Deux catégories ont été établies :
– D’une part, la récupération d’une énergie passive via les activités liées à la personne (sans effort supplémentaire nécessaire) et via le matériel (énergie perdue).
– D’autre part la récupération active d’une énergie potentielle non exploitée (issue de l’environnement proche).
A partir de cette classification, sont nées des pistes innovantes de récupération de ces énergies. En ne perdant pas de vue la faisabilité des systèmes, plusieurs solutions ont été avancées et sélectionnées :
– Valorisation d’eau de pluie stockée en hauteur : récupération multiple de l’énergie mécanique par une turbine sur toute la hauteur d’un batiment.
– Transformation des mouvements des humains lors des phases de sommeil ou d’activités récréatives : transformation des mouvements en énergie électrique grâce à de multiples composants piézo-électriques.
– Récupération des pertes calorifiques (chaleur) des appareils électroniques : utilisation de supports équipés d’éléments thermoélectriques (éléments Peltier).
De cette étude est ressorti le besoin de rendre visible cette énergie abondante qui nous entoure. La multiplication des sources d’approvisionnement ne permet pas de rendre compte clairement de la production d’énergie.
Les étudiants se sont alors intéressés aux moyens de rendre visible de cette manne énergétique. Un schéma de principe a alors été établi en définissant les échanges entre les modules :
Production d’énergie décentralisée pour une utilisation locale
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Centralisation des données pour une visualisation optimale.
Leurs efforts ont alors été concentrés sur un outil de représentation de cette énergie et des gains associés à la valorisation des pertes. Le cadre de recherche a évolué de l’habitat individuel vers l’habitat collectif afin d’optimiser les installations par des économies d’échelle. La production d’électricité, auparavant centrée sur l’espace privé, a été transférée dans les parties communes (escaliers, portes, ascenseur, toit…). L’énergie transformée est alors utilisée pour l’éclairage de ces dernières. Ainsi, les fruits de l’action d’une communauté reviennent directement à la communauté en créant du bien commun sous la forme d’une réduction globale et égalitaire des charges de copropriété en fonction de la quantité produite.
Dans ce cadre, la représentation de l’énergie est nécessaire pour permettre l’adhésion de la communauté à la démarche et entretenir leur motivation par un retour concret sur les efforts réalisés.
L’équipe a alors conçu deux objets permettant de représenter ces gains énergétiques à plusieurs niveaux de détails. Un débat animé a abouti à la nécessité d’inclure de l’empathie à l’objet créé pour permettre une meilleure acceptation du système.
Ils ont alors dessiné un arbre dynamique qui par un remplissage par incrémentation montre les gains d’énergie réalisés sur un mois. Une animation actualisée, présentée près ou dans un lieu d’attente (ascenseur), donnera une vision détaillée des résultats obtenus. Les économies réalisées par rapport à une consommation théorique ne faisant appel qu’au courant du secteur (220V) seront ainsi rendues visibles.
Leur projet, baptisé ECOLIBRI à partir de la légende du colibri dans laquelle chaque goutte compte, est dans le principe parfaitement envisageable dans un parc immobilier conséquent. L’étude menée n’avait pas pour but de fournir un produit fini parfaitement intégré dans un environnement économique et juridique donné mais de montrer une voie nouvelle dans la transition énergétique.
C’est chose faite grâce au concours de ces futurs designers. Cette piste ouvre bien des perspectives pour le projet Open Source Energy. La confrontation des cultures propres à chacun a nécessité une véritable ouverture d’esprit et un réel challenge pour l’équipe d’Open Source Energy notamment dans l’établissement d’une vision partagée commune. La chasse aux « allants-de-soit » a ainsi été au cœur des échanges pour que chaque membre de l’équipe travaille dans le même repère.
L’ensemble des travaux réalisés ont été présentés lors d’une conférence le vendredi. Chaque groupe disposait d’un temps maximum de cinq minutes pour retranscrire des jours de travail mais le résultat était là.
Un grand merci et bravo à Bérénice Mensier, Jeremy Heno, Maxime Coude, Thibault Rouganne, Aurélien Trichereau, Arthur Ripoche et Sylvain Toldo pour leur travail et leur implication.
Dans le cadre des rencontres Parcours Numériques, nous avons été invité le 4 avril dernier à présenter le projet lors d’un apéro au Théâtre Foirail de Chemillé avec l’Espace Numérique. Encore un bel échange pour faire grandir le projet et une preuve de plus de son intérêt et de son utilité.
Du 25 au 29 mars, au cœur de la manifestation « Les ateliers du Quartier de la Création » organisé à Nantes (en savoir plus) en partenariat avec Ping et son fablab, Open Source Energy a été retenu comme support de travail pour une équipe de 7 étudiants en design. L’objectif de la semaine est d’explorer les prolongements des modules Enercan déjà créés et définir un système d’intégration à l’échelle d’une habitation individuelle. De l’eau de pluie au matelas générateur en passant par l’interactivité des éléments et les objets consommateurs, toutes les étapes de la chaine énergétique sont étudiées. Les idées fusent et des solutions prennent forme pour des résultats qui s’annoncent prometteurs. Bientôt, le compte rendu détaillé de ce marathon créatif !
Lors d’un reportage de TéléNantes sur le Fablab de l’association Ping (http://www.pingbase.net/wordpressfr/), le projet OSE a été présenté aux journalistes.
Des quelques minutes d’interview sont ressortis ces quelques images. N’hésitez pas à regarder l’intégralité du sujet sur le Fablab, un bon exemple de structure ouverte et collaborative très dynamique.
Si vous êtes un peu pressés :
– Pour le sujet en entier, sautez à la 9e minute (9’15)
– Pour les images de l’enercan, commencez à la 14e minute (14’15 »)
En ce début d’année, l’Enercan est arrivée aufablab de Nantespour un diagnostic complet. L’objectif est la naissance d’une version 2 totalement open source de la génératrice avant l’été.
Le démonstrateur V1 a été créé sous la contrainte du temps avec un emprunt fort à du matériel existant pour prouver la faisabilité du concept. Nous avons décidé de repartir à la base afin de s’affranchir des contraintes liées à la première version du démonstrateur en réalisant une conception entièrement nouvelle à partir de l’étude fonctionnelle des modules. L’objectif est d’atteindre une épure tant sur les éléments que sur la fabrication.
Cahier des charges
Lignes directrices
– Facilement reproductible
– Pouvant être facilement sourcé (Encourager au maximum la réutilisation d’éléments préexistants dans la mesure du possible.)
– Simplicité et facilité d’utilisation.
– Robustesse (cf. conception de matériel militaire)
– Abordable au regard des services rendus.
Caractéristiques
• 2 signaux de sortie : 12V / USB
– USB
– Sortie 12V standard
– La sortie 220V standard, un temps envisagée a été mise de coté pour le moment pour des questions de pertes, de normes et de sécurité. Elle pourra être réintégrée dans les versions ultérieures en fonction des besoins.
• 1 élément de stockage (à définir): Batterie Plomb ou Li-Poly • Éléments de transformation (à définir): Mix de composants analogiques (Facilement identifiables et récupérables) et électroniques (arduino/micro-controller) • 1 Générateur (à définir) :
Moteur pas à pas d’imprimante / Moteur DC (modélisme) /génératrice asynchrone ?
Etude préliminaire :
Une première étude des différents modules de l’Enercan a été effectuée jeudi 10 janvier au fablab. Voici les données récoltées.
Générateur (action à manivelle) :
– 15,45V en sortie (indépendamment de la vitesse de rotation – max 5 tour de manivelle par seconde).
– 1 Ampère maximum – moyenne de 0,5 Ampère.
– Courant continu
Batterie :
– Sortie : 12,5 V (mesuré) et 2 Ampères maximum (caractéristiques de la batterie)
Module de branchements :
– 1 sortie 12V (mesurée)
– 1 sortie USB informatique fonctionnelle (non mesurée)
– 1 sortie 220V (non fonctionnelle)
Pistes de développement :
Le concept de base de l’Enercan est la connexion de différents modules assurant chacun une tache précise (transformation, acquisition, stockage…).
Les échanges qui ont eu lieu au fablab ont permis de définir une première architecture de deux modules :
Open Source Energy a été créé et reste toujours un projet ouvert. Aujourd’hui, l’Enercan a besoin de vous pour grandir. Vous êtes expert, un amateur ou simplement curieux, vous avez une idée ou des questions, n’hésitez pas à nous contacter. Votre avis fait partie du processus de conception ! Feel free !
Depuis la création des premiers modules ENERCAN en juin dernier, le projet suit son cours. Certes moins palpables que la fabrication des modules, les pistes lancées depuis la création du projet se concrétisent peu à peu.
Une masse importante de données propres aux questions énergétiques et de la création Open Source a été constituée et continue à être étoffée. Une réflexion est en cours pour optimiser son utilisation et sa diffusion.
Des contacts et des rencontrent se multiplient, dans toute la France et en dehors des frontières, autour du projet pour aider à son développement au sein de structures ouvertes et collaboratives.
Des publications ont également permis de mieux faire connaître le projet :
La piste des générateurs mécaniques est en cours d’exploration avec la construction et l’expérimentation d’un moteur Stirling dimensionné pour être couplé au module ENERCAN. Les pièces sont terminées et devraient êtres suivies d’un premier montage et de tests dans les mois à venir.
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Ce moteur, basé sur un modèle de la fin du 19e siècle, a été pensé dans une optique de réplicabilité. A l’opposé des moteurs de ce type, le recours à des pièces de fonderie a été écarté et remplacé par des assemblages soudés. Un bâti en contre-plaqué permet une production et une évolutivité facilité grâce à des assemblages simples. L’énergie retenue pour les essais est le gaz naturel (combustion externe) mais pourra être remplacée par d’autres sources de chaleur en fonction des besoins et des environnements.
L’objectif des prochains mois est la création d’une nouvelle version de l’ENERCAN afin de disposer d’un module opérationnel totalement open-source utilisable comme base à de nombreux essais de moteurs et de générateurs mécaniques (micro-hydraulique, éoliennes…).
Le projet OPEN-SOURCE-ENERGY est par définition un projet ouvert et collaboratif. Toute contribution quelle qu’elle soit est la bienvenue pour qu’ensemble nous puissions faire un pas vers une meilleure prise en main de notre rapport à l’énergie.
Une première présentation publique du projet aura lieu le 11 décembre à Caen dans le cadre d’un Carrefour des Possibles organisé par la Fing.
Les premiers modules Open Source Energy viennent tout juste d’être finalisés.
Pour le moment à l’état de simples démonstrateurs ils n’en restent pas moins fonctionnels. Cette version beta va permettre d’identifier les points à valider ou à améliorer.
Les modules enercan ont pour vocation de faciliter la production d’énergie renouvelable à partir d’un force physique, qu’elle vienne du vent, du courant d’un ruisseau ou encore de la force humaine.
#1 – Le module de droite est un alternateur polyvalent sur lequel peuvent venir se greffer différent moyens de captation (pédalier, roue à aube, hélice). Ce module permet de lisser (via un transistor et une série de condensateurs) le courant généré par un petit moteur DC pour en sortir ensuite un courant d’un voltage maximum de 15V.
#2 – Ce courant est ensuite envoyer à l’autre module pour être stocké puis transformé soit en courant continu de 3, 4.5, 9 ou 12V soit en courant alternatif de 220V (avec une puissance maximale de 100W).
Dans un premier temps la vocation de ces modules est de pouvoir assurer une autonomie énergétique ponctuelle pour recharger des appareils de communication par exemple (téléphone, smartphone, ordinateur portable).
Un principe constructif ouvert et évolutif.
L’objectif principal du cahier des charges des modules a été de faire en sorte que le matériel développé soit reproductible aisément dans des contextes de production variés (fablab, hackerspace, atelier associatif, école, garage…).
Pour cela à été privilégié des matériaux semi-finis que l’on peut trouver facilement dans des magasins de bricolage :
– tube PVC de diamètre 140 et 160 mm
– contre-plaqué 5 et 18 mm
– tige filetée 6mm
– prise 220 standard
– colliers plastique
Tandis que les usinages ont été limités au maximum :
– perçage
– découpe du CP à la scie sauteuse
– découpe du tube à la scie égoïne
Des outils à commande numérique comme une CNC ou une découpe laser peuvent
être utilisés pour gagner en précision et/ou en productivité mais ils ne sont pas indispensables.
Capots des modules réalisé à l’aide d’une découpe laser.
L’idée étant que ce principe constructif permet de faciliter au maximum la fabrication et l’amélioration ultérieure du matériel.
cahier des charges complet (bientôt sur le wiki)
Prochaine étape, une électronique embarquée optimisée.
La version beta a été réalisée sur une base d’un pédalier dynamo qui malgré une très mauvaise facture avait l’avantage de rassembler une bonne partie des éléments recherchés, c’est à dire :
1/ de quoi transformer une énergie physique en courant électrique exploitable
(ici du courant continu 15v)
2/ de quoi stocker ce courant électrique (ici un batterie au plomb 12V de 7Ah)
3/ enfin de quoi redistribuer ce courant en courant continu ou alternatif.
(en l’occurence du CC en 3, 4.5, 9 ou 12V + de l’USB et de l’AC 220V délivrant jusqu’a 100W)
Le prochain défi étant de reprendre entièrement la conception de cette électronique embarquée en développant une configuration sur mesure plus efficiente, plus robuste et qui pourra arborer fièrement ce logo sur son PCB.
open source hardware logo
Il sera intéressant de voir comment intégrer des éléments de récupération (comme des moteurs DC trouvable facilement dans de nombreux appareils électriques) dans la nouvelle configuration.
Un seul dispositif pour capter diverses sources d’énergie.
L’enjeu de cette construction sous forme de modules est d’être polyvalent pour être en mesure de capter différentes sources d’énergie.
Ainsi l’utilisation d’un axe standard de pédalier permet de greffer divers moyens
de captations : manivelle, pédalier, hélice ou encore une roue à aube en fonction du type d’énergie renouvelable que l’on souhaite capter (d’origine humaine, hydraulique, éolienne).
Et maintenant ? Voici les prochaines étapes :
– faire du reverse engineering sur le matériel actuel afin de voir comment le reproduire et surtout augmenter son rendement.
– améliorer le principe constructif de l’alternateur pour lui assurer une certaine robustesse,
notamment au niveau de la force exercée sur l’arbre.
– dimensionnement d’une éolienne test + modéliser et fabriquer un mât.
– dimensionnement d’une roue à aube + modéliser et fabriquer un support approprié (et trouver une rivière pour la tester)
Que ce soit pour un simple avis ou une volonté de participer activement à la prochaine version des modules n’hésitez pas à commenter ce post !
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OPEN SOURCE ENERGY 