Dossier véhicule
Le proto V2 du modèle biplace devant l'atelier
Les premiers prototypes
Karbikes développe des vélos cargos ayant la particularité d’avoir 4 roues et une carrosserie. Nous avons réalisé plusieurs prototypes roulants de ces véhicules innovants dont voici quelques images et une vidéo.
-> Voir la vidéo de Karbikes
Le Proto V3 du modèle biplace
Une plateforme modulaire multi-usage
Karbikes c’est d’abord une plateforme véhicule homologué comme un vélo cargo sur laquelle nous pouvons proposer de nombreux concepts. Il suffit par exemple de raccourcir la carrosserie et de remplacer la banquette arrière par une caisse de logistique pour passer du modèle familial au modèle pour professionnels. Nous proposons déjà en prévente le modèle biplace pour particulier et le modèle monoplace équipé de solutions de logistique. Et presque tous les vélos qui seront fabriqués en 2023 sont réservés !
Aperçu de la plateforme véhicule, du modèle biplace Tandem et du modèle Kargo pour la livraison
De la taille d'un vélo cargo
Les dimensions de cette plateforme lui permettent de rentrer dans celles des vélos cargos. Les triporteurs (tricycles avec caisse à l'avant) mesurent 90 cm de large alors que karbikes seulement 80cm et les biporteurs (2 roues avec une caisse à l'avant) mesurent 2m60 de long alors que karbikes seulement 2m30. Ceci lui permet de passer partout, notamment sur pistes cyclables.
Et pensée pour la sécurité.
Cette plateforme est équipée de 4 roues, ce qui est nécessaire pour obtenir une tenue de route sécurisante et ne pas risquer de basculer en virage, notamment lorsque la position de la charge n'est pas toujours la même. De plus, les carrosseries qui sont ajoutées par-dessus la plateforme sont équipées d'un système de signalisation complet comprenant feux, clignotants et klaxon. Et elles mesurent 1m50 de hauteur. C'est la même que les voitures citadines et ceci permet de bien voir et d’être vu par tous dans la circulation.
Le vélo est équipé de plusieurs systèmes anti-vol. Tout d'abord, c'est ses dimensions et son poids qui freineront les voleurs. Ensuite, un antivol traditionnel de vélo permettra d'en décourager plus d'un surtout que, sans la clé on ne peut pas démarrer le moteur. Ensuite, le châssis est numéroté et on peut y intégrer une puce GPS et en fonction des modèles, les carrosseries peuvent être équipées de portes verrouillables ou de coffres sécurisés.
Une nouvelle plateforme robuste et coupleuse
La plateforme est conçue pour convenir aux différents usages et notamment des usages intenses, comme ceux des professionnels. Ils cherchent à transporter de lourdes charges et parfois toute la journée. C’est pourquoi le poids total autorisé en charge (PTAC) de notre plateforme a été défini à 350kg !
Notre prochain objectif de prototypage et donc d’obtenir une plateforme véhicule aboutie en utilisant exclusivement des composants standards de qualité ou des composants que nous sommes en capacité de fabriquer nous-mêmes ou avec l’aide de nos partenaires. Voici les nouveaux composants principaux que nous avons acheté et ceux qui sont en cours de fabrication :
- Les roues à bâtons pour vélos cargos d’Allight avec des moyeux et portes-moyeux faits sur mesure par notre partenaire en usinage.
- Le moteur développé en collaboration par Valéo et Effigear appelé Cyclee (250w, 130Nm, boite de vitesse automatique, marche arrière et récupération d’énergie au freinage) et une transmission par courroie
- Suspensions sur les 4 roues conçues et fabriquées en France pour s’adapter à notre besoin
- Freins à disques hydraulique Magura sur les 4 roues.
- Différentiel robuste pour transmettre l’effort aux 2 roues arrière
- Châssis et sièges en tubes d’acier 25Cd4s cintré et soudé dans notre atelier.
- Eléments de plancher et garde-boues imprimés en PETG recyclé.
Modèle biplace en tandem dédiés aux familles
Le vélo familial dispose de deux places adultes en tandem et d'un coffre. Le siège arrière permet de transporter au choix un adulte ou deux enfants et sa modularité permet d’avoir un volume de coffre de 60L à 300L et jusqu’à 450L quand la banquette arrière est rabattue. En voici une proposition de design élaborée avec l’aide d’une super équipe d’étudiants à l’UTBM.
Une proposition de design du modèle biplace
La cabine est composée d'une structure métallique qui protège les occupants et d'éléments de carrosserie imprimés en 3D avec du plastique recyclé. Des vitres légère en polycarbonate et des éléments textiles ferment l’habitacle et la carrosserie est partiellement décapotable pour se rafraîchir en été. De plus, le toit est suffisamment grand pour ajouter un panneau solaire par-dessus et ainsi recharger la batterie de 650Wh. L’objectif de poids à vide est de 70kg. Il est ainsi possible de se déplacer en duo/trio au quotidien, sans souffrir de la météo ou du relief, avec confort et sécurité.
Modèles monoplaces dédiés aux professionnels
Concernant les modèles dédiés aux professionnels, la cabine est raccourcie, et diverses solutions sont envisageables à l’arrière grâce aux 200kg de chargement qu’il est possible de transporter. Le modèle Kargo est équipé d’une caisse de logistique fermée d’environ 1m3. Elle est idéale pour les livreurs de colis en centre-ville, les professions d’aide à la personne, les ascensoristes et les intervenants type électriciens, etc... Et le modèle Pikup est équipé d’une caisse ouverte permettant de transporter du matériel pour les jardiniers et paysagistes par exemple. Ces professionnels profitent ainsi de la fluidité des pistes cyclables, de la praticité de se garer au plus près du lieu d’intervention avec leur matériel et d’être à l’abri des aléas climatiques lors de leurs déplacements.
Pour les professionnels, nous proposons des batteries de plus grandes tailles de 1240Wh qui permettent de faire environ 60km en étant bien chargé. Pour les entreprises de livraisons qui font plusieurs tournées de livraisons dans la même journée, ils seront équipés d’une 2ème batterie pour tenir toute la journée. .
Fichier Véhicule (AAP Ideation) :
Fichier Véhicule (AAP Proto) :
Fichier associé au guide de montage :
Lien vers un espace de stockage des fichiers 3D :
Partenaire impliqué (industriel, fablab, labo...) :
=Dossier energétique=
Faire 1000x mieux que la voiture !
Commençons par le plus évident. Une voiture pesant en moyenne 1240kg, notre vélo dont l’objectif est de peser entre 70 et 80kg selon les modèles, nous sommes 15x plus légers ! C’est donc 15x moins de matériaux à extraire et à transformer. De plus, nous intégrons des matériaux recyclés et recyclables pour encore limiter notre impact.
Et qui dit moins de poids, dit moins d’énergie pour se déplacer. En agglomération, la vitesse des vélos est souvent plus rapide que celle des voitures, et c’est pourtant en ville que les voitures consomment le plus, jusqu’à trois fois plus que sur des longs trajets. Pour faire 100km, une voiture thermique va consommer une énergie de 100kWh alors que notre vélo consommera entre 1 et 2kWh selon le type d’utilisation. C’est 50 à 100x moins ! Et c’est sans parler du fait que cette énergie sera en partie produite par le panneau solaire sur le toit !
Enfin, le prix que va coûter notre vélo est une question qui intéresse particulièrement nos clients. Pour certains, un vélo dont le prix s’approche de celle d’une petite citadine est trop cher. Pour ceux qui voient sur le long terme, ils se rendent compte qu’au final, une fois l’achat effectué, c’est très rentable. Il existe des alternatives que nous avons détaillé dans le dossier sur le modèle économique pour que le prix d’achat paraisse plus acceptable. Et comme le sont aujourd’hui les voitures électriques, nous pensons que l’achat d’un véhicule permettant d’extraire 15x moins de matériaux et de consommer 100x moins d’énergie devrait être subventionné (plus qu’il ne l’est déjà). Car il permet à la collectivité de faire des économies, sur la voirie, sur la santé de nos concitoyens et sur la préservation de notre environnement.
L’Analyse du Cycle de Vie
En réalisant l’ACV proposée, nous avons eu de nombreuses difficultés à trouver les informations nécessaires. Tout d’abord, nous nous sommes basés sur nos connaissances actuelles suite à la fabrication de nos 2 premiers prototypes et ces hypothèses vont être amenées à être largement modifiées à chaque étape du développement.
Ensuite, il est très difficile de connaitre les propriétés des matériaux de nos fournisseurs, que ce soit les matériaux utilisés, leur masse, leur provenance et l’énergie nécessaire à leur transformation. De plus, dans notre cas précis, nous devrions définir de multiples scénarios plus complexes que les 2 cycles proposés, en fonction du taux d’occupation des véhicules, de la pente, du mode d’assistance utilisé et même du niveau d’ensoleillement ! Nous pensons que nos résultats donnent un ordre de grandeur mais qu’ils ne sont pas encore exploitables en l’état et qu’ils nous font potentiellement passer à côté de ce que nous ne maitrisons pas et qui est potentiellement le plus impactant dans notre activité.
Pour pouvoir comparer avec d’autres véhicules, voici quelques graphiques montrant l’impact en CO2 pour la fabrication et pour l’usage de Karbikes et celui de plusieurs voitures et vélos. Ces données sont toujours à prendre avec du recul car elles sont multifactorielles et les hypothèses utilisées peuvent différer d’une étude à l’autre mais les ordres de grandeur sont parlants.
Vers l’indépendance énergétique avec le panneau solaire
Le modèle biplace est équipé de 0,5m2 de panneau solaire. Cette surface permet de fournir environ 50 watts lorsqu’il est en plein soleil. Notre assistance électrique de vélo consomme maximum 250 watts continu, il faut donc environ 5 heures d’exposition pour pouvoir rouler pendant une heure à pleine puissance.
En cumulant l’apport du pédalage du cycliste avec celui du panneau solaire et en conservant l’énergie récupérée lors des freinages, la consommation du véhicule devient extrêmement faible. Dans de nombreux cas, les particuliers n’auront même plus besoin de recharger leur batterie à la maison et seront donc quasi-indépendants du réseau électrique pour se déplacer au quotidien. Et ceci permet de réduire d’autant plus les émissions liées à l’utilisation du vélo.
La légèreté mais pas à tout prix
Un vélo se doit de rester léger. Mais grâce au panneau solaire et à l’assistance du moteur électrique que nous avons choisi, il devient possible à tout un chacun d’emporter quelques kilos en plus, pour que le vélo devienne un objet pratique, sûr et confortable. De plus, ceci nous donne un peu plus de flexibilité sur le choix des matériaux pour sélectionner des matériaux qui ont un faible impact carbone notamment parce qu’ils sont recyclés et recyclables.
Il serait tentant par exemple de chercher à alléger le véhicule en utilisant des matériaux composites, connu pour leur rigidité et leur légèreté. Mais les fibres sont souvent de grandes consommatrices d’énergie, comme la fibre de carbone. Et même pour les fibres naturelles, il faut utiliser une résine époxy qui elle n’est absolument pas naturelle et qui n’est pas recyclable. Nous faisons le choix d’utiliser des matériaux recyclés et qui restent recyclables encore et encore.
Pour exemple, nous allons recollecter nos véhicules en fin de vie et notre partenaire pour la production des éléments de carrosserie s’est engagé à reprendre tous les déchets et à les remettre dans la boucle grâce à ses procédés de recyclage des plastiques. C’est aussi pour cela que nous avons fait le choix de l’acier pour la structure, en plus d’être facilement réparable, il est économique et recyclable à l’infini et impacte moins l’environnement à l’extraction.
Tech vs Low tech
La technologie est omniprésente. Mais elle a un coût énergétique. Notre objectif est de trouver le compromis idéal pour mettre la technologie au service de l’environnement et non l’inverse ! C’est pour cela que nous utilisons l’impression 3D comme moyen de fabrication car elle permet d’utiliser des matériaux recyclés ou que nous faisons confiance à Valéo pour notre système de motorisation avec boite de vitesse automatique. Dans ce cas précis, l’électronique est utilisée à bon escient. Elle permet de remplir des fonctions basiques qui permettent de se passer d’une voiture. Nous ne comptons pas mettre des capteurs, des écrans et des fonctionnalités connectés partout.
Produire proche des utilisateurs
Comme expliqué dans le volet écosystème, nous avons la volonté de produire et de nous fournir localement pour maintenir voire développer l’économie locale et pour limiter au maximum l’impact du déplacement de nos produits. Nous avons choisi de nous installer à Strasbourg parce que c’est un vrai terrain d’expérimentations pour nous grâce à son infrastructure cyclable bien développée mais aussi pour sa position géographique centrale et notre proximité avec l’Allemagne, la Suisse, la Belgique et la Hollande, nos principaux marchés avec la France.
1000x mieux que la voiture mais...
Faire mieux que la voiture, c’est bien. Mais pour que ça ait un impact positif sur l’environnement, il faut remplacer ces voitures ! Il est important de mesurer qui utilise les nouveaux modes de déplacements. Si l’on passe de la voiture thermique à la voiture électrique, c’est potentiellement mieux. Mais si l’on passe du vélo à la voiture électrique, c’est surement moins bien.
Nous pouvons également citer l’essor de la nouvelle voiture sans permis de Citroën, l’AMI. Cette voiturette électrique est beaucoup plus légère et consomme donc moins d’énergie qu’une voiture standard. Mais elle est beaucoup utilisée par des adolescents de 14 à 18 ans. Une population qui auparavant se déplaçait à pied, à vélo ou en transports en commun. Et le résultat pour l’environnement n’est pas forcément celui espéré.
L’objectif de Karbikes n’est pas de convaincre les personnes qui utilisent déjà le vélo toute l’année mais plutôt de convaincre les automobilistes de passer plus facilement au vélo ! Grâce à la praticité, au confort et à la sécurité que nous leur apportons. Il suffira à un automobiliste d’effectuer 4000km avec notre vélo-cargo plutôt qu’avec une voiture pour rembourser le coût en CO2 de la fabrication du vélo soit environ 11km/jour pendant un an.
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