Bicicleta

Ventajas y desventajas de la bicicleta solar sin baterías


Allí bicicleta solar sin baterías es el único verdadero velocípedo asistido por pedal que puede presumir de cero emisiones (ni siquiera las de las baterías) y los mismos costos de mantenimiento que uno bicicleta tradicional. Es cierto que el panel fotovoltaico se desgasta reduciendo el rendimiento con el tiempo, pero la vida media de estos productos ronda los 20 años y si el panel es de buena calidad existe el riesgo de que dure más que la bicicleta. Por supuesto, un vehículo de este tipo también tiene desventajas.

UN bicicleta solar sin baterías y el Bicicleta de sol diseñado y construido por Lorenzo Barbieri de Concordia (MO), quien lo está probando personalmente, verificando sus méritos y límites indiscutibles. Ya hemos hablado brevemente del prototipo en un artículo anterior (pincha aquí), ahora entremos en detalle con las palabras del inventor. La historia está llena de información inédita e ideas interesantes, si eres un apasionado del género vale la pena llegar al fondo.

Ingeniero Barbieri, ¿cómo surgió la idea de construir una bicicleta solar sin baterías?

Todo empezó cuando, hace 4-5 años, en periódicos y varios sitios de Internet leí los primeros artículos sobre bicicletas, bicicletas, triciclos o cuatriciclos solares, en su mayoría realizados por institutos técnicos, que me interesaron mucho. Hasta el punto de que no me he limitado a leer los artículos, sino que he tratado de investigar técnicamente cómo se fabricaban esos vehículos y cómo funcionaban.

Cual fue la conclusion?

La sola idea de poder utilizar la energía del sol para moverse era algo fascinante, pero los conocimientos técnicos me llevaron a numerosas decepciones: el 90% de los ciclos anunciados en letras grandes en los títulos de los artículos estaban equipados con baterías y paneles fotovoltaicos. instalado no hizo más que aumentar la duración de la batería en un 20-50%. El otro 10% incluso estaban hechos de velocípedos ni siquiera hechos, solo hechos en papel o computadora, y en cualquier caso con características que, en el mejor de los casos, hubieran permitido que estos velocípedos funcionaran exactamente como los demás.

Así que las bicicletas solares eran en realidad bicicletas con batería ...

Esta profunda decepción me llevó a un razonamiento básico: ¿no instalaría primero baterías un poco más grandes? Los problemas de instalación de paneles fotovoltaicos, controladores de carga etc ... se solucionarían, con todo lo que esto conlleva en cuanto a costes y practicidad en el uso de ciclos! ¿Qué sentido tiene llamar a un velocípedo una 'bicicleta de energía solar' si el motor funciona con una batería que, cuando se descarga, debe recargarse independientemente del sol? ¿De qué sirve instalar un panel fotovoltaico, con todos los problemas técnicos que esto conlleva, para llevar la autonomía de 30 a 40 km? ¿No sería más fácil instalar una batería de litio de 480 Wh en lugar de una de gel de 360 ​​Wh? Por estos motivos inicié una serie de pruebas para entender dónde están los problemas: primero en bicicletas, luego en varias baterías y en paneles fotovoltaicos.

Cuéntanos sobre las pruebas ...

En primer lugar, se deben establecer parámetros como condiciones de funcionamiento, de las que se puedan derivar las potencias implicadas. Ya existen tablas que relacionan las potencias necesarias para mantener determinadas velocidades, en función del tipo de bicicleta, la posición del ciclista, etc ..., pero muchos aspectos no se mencionan y quedan dudas sobre la aplicación real. Luego verifiqué cuál es la velocidad mínima de equilibrio y en cuántos metros se deben alcanzar para comenzar. Esta velocidad es de 4 km / hy debe alcanzarse en unos 3 metros. Utilizando una cuerda, una polea y pesas de gimnasio, y marcando las referencias de los siguientes 3 metros y 1,2 metros (4 km / h corresponden a 1,11 mt / s, redondeado a 1,2 metros), verifiqué cuánto peso necesitas para poder viajar 1,2 metros en 1 segundo después de 3 metros de aceleración. De los kg obtenemos los Newtons, que multiplicados por 1,2 metros dan los Julios, que en estas pruebas corresponden a los Watts, ya que se recorren en exactamente 1 segundo La potencia necesaria resultante es de 40W por rueda. Si esta potencia se va a obtener utilizando un motor de imán permanente (del estándar 250W, tipo brushless) de una bicicleta eléctrica con asistencia de pedaleo, con una eficiencia de alrededor del 60%, está claro que tengo que alimentar el motor con unos 70W de potencia eléctrica. .

¿También hiciste otras pruebas?

He hecho muchas otras pruebas en bicicletas para entender las potencias involucradas: con ruedas lisas o con clavos, ruedas hinchadas o semi-infladas, bicicletas unidas entre sí para entender el rozamiento de varias ruedas, etc .... En cuanto a las baterías, no existen datos sobre el rendimiento de las baterías, sino solo corrientes de irrupción, cargas horarias, ciclos de carga, etc…. Luego probé algunas baterías, pero sobre todo una bicicleta eléctrica de gel de 360Wh con su cargador; Lo puse a cargar conectando un multímetro digital para el análisis del usuario al cargador. Después de aproximadamente 6 horas, la luz verde de "batería llena" se encendió y leí cuánto absorbió: ¡550 Wh! No conozco el rendimiento de las baterías, pero teniendo en cuenta que el cargador debe estar alimentado, con este cheque he detectado cuánto absorbe el grupo batería / cargador. Entonces me di cuenta de la cantidad de energía que entrega la batería, e incluso esta cifra es desconcertante: ¡250 Wh! Menos de la mitad de lo que se absorbe y menos de lo nominal.

Entonces, la batería en sí misma es una limitación de la bicicleta que funciona con energía solar ...

El hecho que me hizo entender la razón por la que todos los ciclos que se hacen con baterías y paneles fotovoltaicos, una vez descargadas las baterías, tenían que parar y recargarlas, es la absorción de la batería en la primera hora de carga: ¡200Wh! Las baterías puestas bajo carga, inicialmente, absorben mucho; y los paneles fotovoltaicos, incluso en las mejores condiciones, desviarían la mayor parte de la energía producida a las baterías, dejando muy poca al motor. Luego hice muchas pruebas en paneles fotovoltaicos, especialmente en condiciones de irradiación media / baja, incluso sombreado parcial en las celdas individuales, con varias temperaturas, pero que no estoy informando. Solo puedo transmitir mi decisión de que he elegido que, para obtener los 70W necesarios para el motor en la mayoría de las horas de luz del día, debo instalar necesariamente más de 140W de paneles fotovoltaicos.

A la luz de las pruebas, ¿cuál crees que es la ingeniería ideal para una bicicleta que funciona con energía solar?

Después de estas pruebas me di cuenta de que todo depende de aspectos dimensionales y no de rompecabezas de ingeniería electrónica. El velocípedo debe tener 2 ruedas, ya que con 3 absorbería casi 10W más que se vuelven casi 20 considerando el rendimiento del motor. Lleva ruedas con una pisada suave e infladas al menos a 5 bar. Dados los resultados de las pruebas, las pilas decidí no ponerlas. Obviamente, esto conduce tiene ventajas y desventajas. Empecemos por lo último ...

Desventajas

1) la asistencia motorizada está disponible solo durante el día, aproximadamente 2 horas después del amanecer y antes del atardecer, si el cielo no está demasiado nublado y si no hay situaciones de sombra persistentes (carreteras bordeadas de árboles o palacios, valles particulares, etc ...).

2) la prestación de asistencia no siempre es constante, ya que los paneles fotovoltaicos entregan energía de forma inmediata e incluso la sombra de un poste provoca una ralentización.

3) la potencia que entrega una batería es mucho mayor que la de los paneles fotovoltaicos; incluso si la velocidad está limitada a 25 km / h por ley, y también se puede alcanzar con los paneles solos, con la batería puedes afrontar subidas (sin pendientes no exageradas) y empezar con aceleraciones vivas

Ventajas

1) no es imposible recorrer 200 km en un día, incluso con poco entrenamiento, corriendo con el sol en un día despejado; lo cual es imposible con las baterías (incluso con un paquete de baterías de litio de gran tamaño, requeriría al menos 3 recargas)

2) los paneles fotovoltaicos duran décadas, mientras que las baterías duran de 200 a 800 ciclos de carga según el tipo y criterio de uso

3) la falta de baterías y dispositivos de regulación y recarga relacionados permite que el velocípedo sea más ligero en unos pocos kg; cosa importante en caso de tener que pedalear

4) se evita el coste de compra y gestión / sustitución del sistema de batería, limitando el mantenimiento al de una bicicleta normal

¿Qué nos dice sobre los paneles fotovoltaicos?

Los paneles fotovoltaicos de una bicicleta solar deben tener una potencia nominal mínima de 140W, comprobando las distintas situaciones de irradiación. He notado que muchas bicicletas fotovoltaicas tienen mucha menos potencia instalada, o son demasiado pesadas o con demasiada fricción por la cantidad de ruedas; para ello, entonces, necesariamente deben recurrir a la instalación de baterías. Además, los paneles deben colocarse horizontalmente y por encima del ciclista: el velocípedo puede moverse hacia todos los puntos cardinales (campo direccional de 360 ​​°); He visto bicicletas fotovoltaicas con paneles inclinados como si estuvieran colocadas en el techo de una casa, o como los alerones de una Fórmula 1; esto implica una mayor eficiencia cuando el panel está inclinado hacia el sol (por lo tanto, 90 °) y una menor eficiencia en todas las demás direcciones (270 °), a menos que el sol esté exactamente en el cenit. Cuando los paneles no están colocados por encima del ciclista, el propio ciclista puede ser una causa de sombreado. Entonces los pnnli deben ser livianos, ya que al estar colocados en la parte superior hacen que se eleve el centro de gravedad, y al estar alejados de él también tienen una palanca larga sobre la que actuar para hacer menos seguro el equilibrio. Finalmente, deben disponerse longitudinalmente para minimizar las dimensiones laterales (peligroso en el tráfico). Algunas bicicletas reclinadas son las que mejor se adaptan a la instalación de una gran superficie de paneles fotovoltaicos. Sin embargo, la bicicleta que hice es solo un prototipo aproximado, ensamblado con materiales existentes en el mercado.

Cuales son sus conclusiones?

No se recomienda una bicicleta con energía solar para viajes por la ciudad, al menos en Italia. Las vías urbanas, la mala calidad y cantidad de carriles bici harían que su uso no fuera muy relajante, entonces, la presencia de casas cercanas a las calles, y avenidas arboladas (y por suerte todavía hay algunas), crearía numerosas áreas de 'sombra que permitiría un escaso aprovechamiento de la asistencia del motor. Incluso en la montaña no está en su casa, ya que todo se juega con los pocos Watts disponibles, así que cuesta arriba, donde necesitas muchos, la ayuda es escasa (sientes ayuda, pero para superar el 8% necesitas ayudar pedaleo motorizado). En cambio, esta bicicleta es ideal para viajes al campo, adecuada para personas que (como yo) tienen tiempo para andar en bicicleta solo los fines de semana, por lo tanto, sin entrenamiento, que les gustaría viajar muchos kilómetros sin esfuerzo y sin asomarse. todos esos dolores que provocan las bicicletas tradicionales en tan solo 2 o 3 horas. Es fantástico utilizarlo en las calles asfaltadas de las orillas del río. Puede ser adecuado para quienes aman tomarse sus vacaciones en bicicleta recorriendo km y km, o para quienes pueden usarlo por carreteras adecuadas a las características que más o menos he intentado describir. Ya he pensado en un cuadro especialmente creado y en las modificaciones sugeridas por las pruebas, que podrían hacerlo más ligero, aerodinámico y utilizable, así como mucho más bonito y protector contra el viento, el sol y la lluvia.

¿Continuarán las pruebas?

Usaré la bicicleta que construí durante todo el verano, tal vez se me ocurran otras ideas para mejorarla. Sería bueno encontrar el apoyo de algún fabricante de bicicletas para crear el modelo que tengo en mente; De lo contrario tendré el próximo invierno y mi garaje habitual, pero, obviamente, con muchas dificultades.


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