Bicicleta

Vantagens e desvantagens da bicicleta solar sem baterias


bicicleta solar sem baterias é o único verdadeiro velocípede assistido por pedal que pode apresentar emissões zero (nem mesmo as das baterias) e os mesmos custos de manutenção de uma bicicleta tradicional. É verdade que o painel fotovoltaico se desgasta diminuindo o desempenho ao longo do tempo, mas a vida média desses produtos é em torno de 20 anos e se o painel for de boa qualidade existe o risco de durar mais que a bicicleta. É claro que um veículo desse tipo também tem desvantagens.

UMA bicicleta solar sem baterias e a Sunbike projetado e construído por Lorenzo Barbieri de Concordia (MO), que o está testando pessoalmente, verificando seus méritos e limites indiscutíveis. Já falamos brevemente sobre o protótipo em um artigo anterior (clique aqui), agora vamos entrar em detalhes com as palavras do inventor. A história está cheia de informações inéditas e ideias interessantes, se você é apaixonado pelo gênero vale a pena ir até o fundo.

Engenheiro Barbieri, como surgiu a ideia de construir uma bicicleta solar sem baterias?

Tudo começou quando, há 4-5 anos, em jornais e vários sites da Internet li os primeiros artigos sobre bicicletas, triciclos, triciclos ou quadriciclos movidos a energia solar, na sua maioria feitos por institutos técnicos, que me interessaram muito. A ponto de não me limitar a ler os artigos, mas sim a investigar tecnicamente como esses veículos eram feitos e como funcionavam.

Qual foi a conclusão?

A própria ideia de poder usar a energia solar para se mover era fascinante, mas os insights técnicos me levaram a inúmeras decepções: 90% dos ciclos anunciados em letras maiúsculas nos títulos dos artigos eram equipados com baterias e painéis fotovoltaicos instalado não fez nada além de aumentar a vida útil da bateria em 20-50%. Os outros 10% eram mesmo feitos de velocípedes nem mesmo feitos, apenas feitos em papel ou computador, e de qualquer forma com características que, na melhor das hipóteses, teriam permitido que esses velocípedes funcionassem exatamente como os outros.

Então, as bicicletas solares eram, na verdade, bicicletas a bateria ...

Essa profunda decepção me levou a um raciocínio básico: você não instalaria baterias um pouco maiores primeiro? Ficariam resolvidos os problemas de instalação de painéis fotovoltaicos, controladores de carga etc ..., com tudo o que isso acarreta em termos de custos e praticidade na utilização dos ciclos! Qual é o sentido de chamar um velocípede de 'bicicleta movida a energia solar' se o motor é movido por uma bateria que, quando descarregada, deve ser recarregada independentemente do sol? De que adianta instalar um painel fotovoltaico, com todos os problemas técnicos que isso acarreta, para trazer a faixa de 30 a 40 km? Não seria mais fácil instalar uma bateria de lítio de 480 Wh em vez de uma de gel de 360 ​​Wh? Por estas razões, iniciei uma série de testes para perceber onde estão os problemas: primeiro nas bicicletas, depois nas várias baterias e nos painéis fotovoltaicos.

Conte-nos sobre os testes ...

Em primeiro lugar, devem ser estabelecidos parâmetros como condições de operação, a partir das quais as potências envolvidas podem ser derivadas. Já existem tabelas que relacionam as potências necessárias para manter determinadas velocidades, com base no tipo de bicicleta, a posição do ciclista, etc ..., mas muitos aspectos não são mencionados e permanecem dúvidas sobre a real aplicação. Em seguida, verifiquei qual é a velocidade mínima de equilíbrio e em quantos metros ela deve ser atingida para dar a partida. Essa velocidade é de 4 km / he deve ser alcançada em cerca de 3 metros. Usando corda, polia e pesos de ginásio, e marcando as referências dos próximos 3 metros e 1,2 metros (4 km / h correspondem a 1,11 mt / s, arredondado para 1,2 metros), verifiquei quanto peso você precisa para poder viajar 1,2 metros em 1 segundo após 3 metros de aceleração. Do kg obtemos os Newtons, que multiplicados por 1,2 metros dão os Joules, que, nestes testes, correspondem aos Watts, pois são percorridos em exatamente 1 segundo, a potência necessária resultante é de 40W por roda. Se esta potência for obtida por meio de um motor de ímã permanente (padrão 250W, tipo brushless) de uma bicicleta elétrica com pedal assistido, com uma eficiência de cerca de 60%, é claro que devo fornecer ao motor cerca de 70W de energia elétrica. .

Você também fez outros testes?

Eu fiz muitos outros testes em bicicletas para entender os poderes envolvidos: com rodas lisas ou cravejadas, rodas inchadas ou semi-infladas, bicicletas presas umas às outras para entender o atrito de várias rodas, etc .... Quanto às baterias, não há dados sobre o desempenho das baterias, mas apenas correntes de pico, cargas horárias, ciclos de carga, etc…. Testei então algumas baterias, mas acima de tudo uma bicicleta elétrica gel 360Wh com seu carregador; Coloquei a carga no carregador conectando um multímetro digital para análise do usuário ao carregador. Após cerca de 6 horas, a luz verde 'bateria cheia' acendeu e li o quanto ela absorveu: 550Wh! Não sei o desempenho das baterias, mas levando em consideração que o carregador deve estar alimentado, com essa verificação detectei quanto o grupo bateria / carregador absorve. Então notei quanta energia a bateria fornece, e até mesmo esse número é desconcertante: 250Wh! Menos da metade do que é absorvido e menos do que nominal.

Portanto, a própria bateria é uma limitação da bicicleta movida a energia solar ...

O facto que me fez perceber o motivo pelo qual todos os ciclos feitos com baterias e painéis fotovoltaicos, uma vez descarregadas as baterias, tinham que parar e recarregá-las, é a absorção da bateria na primeira hora de carregamento: 200Wh! As baterias colocadas sob carga, inicialmente, absorvem muito; e os painéis fotovoltaicos, mesmo nas melhores condições, desviariam grande parte da energia produzida para as baterias, deixando muito pouco para o motor. Depois fiz muitos testes em painéis fotovoltaicos, principalmente em condições de média / baixa irradiação, até sombreamento parcial nas células individuais, com várias temperaturas, mas que não estou relatando. Só posso transmitir a minha decisão de ter escolhido que, para obter os 70W necessários ao motor na maior parte das horas de luz do dia, devo instalar mais de 140W de painéis fotovoltaicos.

À luz dos testes, qual você acha que é a engenharia ideal para uma bicicleta movida a energia solar?

Após esses testes, percebi que tudo depende de aspectos dimensionais, e não de quebra-cabeças de engenharia eletrônica. O velocípede deve ter 2 rodas, pois com 3 absorveria quase 10W a mais que se tornam quase 20 considerando o desempenho do motor. Leva rodas com piso liso e infladas a pelo menos 5 bar. Diante dos resultados do teste, as baterias resolvi não colocá-las. Obviamente, essa ligação tem vantagens e desvantagens. Vamos começar com o último ...

Desvantagens

1) a assistência motora está disponível apenas durante o dia, cerca de 2 horas após o nascer do sol e antes do pôr do sol, se o céu não estiver muito nublado e se não houver situações de sombreamento persistente (estradas arborizadas ou ao longo palácios, vales particulares, etc ...).

2) a prestação de assistência nem sempre é constante, pois os painéis fotovoltaicos entregam energia de forma imediata e até a sombra de um poste causa uma desaceleração.

3) a potência que uma bateria fornece é muito maior do que a dos painéis fotovoltaicos; mesmo que a velocidade seja limitada a 25 km / h por lei, e também pode ser alcançada apenas com os painéis, com a bateria você pode fazer subidas (sem declives exagerados) e começar com acelerações vivas

Vantagens

1) não é impossível percorrer 200 km em um dia, mesmo com pouco treinamento, correndo com o sol em um dia claro; o que é impossível com baterias (mesmo com uma bateria de lítio superdimensionada, seriam necessárias pelo menos 3 recargas)

2) painéis fotovoltaicos nas últimas décadas, enquanto as baterias duram de 200 a 800 ciclos de carga dependendo do tipo e critérios de uso

3) a falta de baterias e dispositivos de regulagem e recarga relacionados permite que o velocípede seja mais leve em alguns kg; coisa importante no caso de você ter que pedalar

4) o custo de compra e gerenciamento / substituição do sistema de bateria é evitado, limitando a manutenção à de uma bicicleta normal

O que isso nos diz sobre os painéis fotovoltaicos?

Os painéis fotovoltaicos de uma bicicleta movida a energia solar devem ter uma potência nominal mínima de 140W, verificando as diversas situações de irradiação. Tenho notado que muitas bicicletas fotovoltaicas têm muito menos potência instalada, ou são muito pesadas, ou com muito atrito devido ao número de rodas; para isso, então, devem necessariamente recorrer à instalação de baterias. Além disso, os painéis devem ser posicionados horizontalmente e acima do ciclista: o velocípede pode se mover em direção a todos os pontos cardeais (campo direcional de 360 ​​°); Já vi bicicletas fotovoltaicas com painéis inclinados como se estivessem posicionadas no telhado de uma casa, ou como os ailerons de uma Fórmula 1; isto implica uma maior eficiência quando o painel está inclinado em direção ao sol (portanto para 90 °) e uma menor eficiência em todas as outras direções (270 °), a menos que o sol esteja exatamente no Zenith. Quando os painéis não estão posicionados acima do piloto, o próprio piloto pode ser a causa do sombreamento. Então os pnnli devem ser leves, pois posicionados no topo fazem com que o centro de gravidade suba, e distantes dele também possuem uma longa alavanca sobre a qual atuar para tornar o equilíbrio menos seguro. Finalmente, eles devem ser dispostos longitudinalmente para minimizar as dimensões laterais (perigosas no tráfego). Algumas bicicletas reclinadas são as mais adequadas para a instalação de uma grande área de painéis fotovoltaicos. Porém, a bicicleta que fiz é apenas um protótipo grosseiro, montado com materiais existentes no mercado.

Quais são suas conclusões?

Uma bicicleta movida a energia solar não é recomendada para passeios na cidade, pelo menos na Itália. As vias urbanas, a má qualidade e quantidade das ciclovias tornariam a sua utilização pouco relaxante, logo, a presença de casas junto às ruas e avenidas arborizadas (e felizmente ainda existem), criariam inúmeras zonas de 'sombra que permitiria uma escassa exploração do auxílio do motor. Mesmo nas montanhas não está em sua casa, pois tudo se joga nos poucos Watts disponíveis, então morro acima, onde você precisa de muitos, a ajuda é escassa (você sente a ajuda, mas para superar 8% você tem que ajudar o pedalada a motor). Em vez disso, esta bicicleta é ideal para viagens ao campo, indicada para pessoas que (como eu) têm tempo para andar de bicicleta apenas ao fim-de-semana, portanto sem treino, que gostariam de viajar muitos km sem esforço e sem pairar sobre a cabeça. todas aquelas dores que as bicicletas tradicionais causam em apenas 2 ou 3 horas. É fantástico usá-lo nas ruas asfaltadas das margens dos rios. Pode ser adequado para quem gosta de passar férias de bicicleta a triturar km e km, ou para quem o pode percorrer ao longo de estradas adequadas às características que mais ou menos tentei descrever. Já pensei em uma moldura especialmente criada e nas modificações sugeridas pelos testes, que poderiam torná-la ainda mais leve, aerodinâmica e usável, além de muito mais bonita e protetora contra vento, sol e chuva.

Os testes continuarão?

Vou usar a bicicleta que construí durante todo o verão, talvez possa ter outras ideias para melhorá-la. Seria bom encontrar o apoio de alguma empresa de ciclismo para criar o modelo que tenho em mente; caso contrário, fico com o próximo inverno e minha garagem de costume, mas, obviamente, com muitas dificuldades.


Vídeo: Por que a energia solar não está em todos os telhados? #Boravê Manual do Mundo (Dezembro 2021).