عمليات البحث

مزايا وعيوب الدراجة الشمسية بدون بطاريات


هناك دراجة شمسية بدون بطاريات هذا هو الوحيد الحقيقي velocipede بمساعدة دواسة التي يمكن أن تتباهى بانبعاثات صفرية (ولا حتى تلك الخاصة بالبطاريات) ونفس تكاليف الصيانة مثل تلك دراجة تقليدي. صحيح أن اللوحة الكهروضوئية تُستهلك من خلال تقليل الأداء بمرور الوقت ، ولكن متوسط ​​عمر هذه المنتجات يبلغ حوالي 20 عامًا وإذا كانت اللوحة ذات جودة جيدة ، فهناك خطر من أنها ستستمر لفترة أطول من الدراجة. بالطبع ، سيارة من هذا النوع لها أيضًا عيوب.

أ دراجة شمسية بدون بطاريات و ال دراجة الشمس تم تصميمها وبناؤها بواسطة Lorenzo Barbieri من Concordia (MO) ، والذي يختبره شخصيًا ويتحقق من مزاياه وحدوده التي لا جدال فيها. لقد تحدثنا بالفعل بإيجاز عن النموذج الأولي في مقال سابق (انقر هنا) ، والآن دعنا ندخل في التفاصيل مع كلمات المخترع. القصة مليئة بالمعلومات غير المنشورة والأفكار الشيقة ، إذا كنت شغوفًا بهذا النوع ، فإن الأمر يستحق الوصول إلى القاع.

المهندس باربيري ، كيف ظهرت فكرة بناء دراجة شمسية بدون بطاريات؟

بدأ كل شيء عندما قرأت ، قبل 4-5 سنوات ، في الصحف ومواقع الإنترنت المختلفة ، المقالات الأولى حول الدراجات التي تعمل بالطاقة الشمسية ، والدراجات ، والدراجات ثلاثية العجلات ، والدراجات الرباعية ، ومعظمها من صنع المعاهد الفنية ، والتي اهتمت بي كثيرًا. لدرجة أنني لم أقصر نفسي على قراءة المقالات ، لكنني حاولت التحقيق تقنيًا في كيفية صنع هذه المركبات وكيفية عملها.

ماذا كانت النتيجة؟

كانت فكرة القدرة على استغلال طاقة الشمس للتحرك أمرًا رائعًا ، لكن الأفكار الفنية قادتني إلى العديد من خيبات الأمل: 90 ٪ من الدورات المعلن عنها بأحرف كبيرة في عناوين المقالات كانت مزودة ببطاريات و لم تفعل الألواح الكهروضوئية المثبتة سوى زيادة عمر البطارية بنسبة 20-50٪. في الواقع ، لم تُصنع الـ 10٪ الأخرى ، بل مصنوعة فقط على الورق أو الكمبيوتر ، وعلى أي حال بخصائص كانت ، في أحسن الأحوال ، ستسمح لهذه السرعة أن تعمل تمامًا مثل الآخرين.

لذلك كانت الدراجات الشمسية دراجات تعمل بالبطارية ...

قادني هذا الإحباط العميق إلى التفكير المنطقي الأساسي: ألا يمكنك تركيب بطاريات أكبر قليلاً أولاً؟ سيتم حل مشاكل تركيب الألواح الكهروضوئية ، وأجهزة التحكم بالشحن ، وما إلى ذلك ، مع كل ما يستتبعه ذلك من حيث التكاليف والتطبيق العملي في استخدام الدورات! ما معنى أن نطلق على `` دراجة تعمل بالطاقة الشمسية '' تسرعها إذا كان المحرك يعمل بواسطة بطارية والتي عند تفريغها يجب إعادة شحنها بشكل مستقل عن الشمس؟ ما هو الهدف من تركيب لوحة كهروضوئية مع كل المشاكل الفنية التي يستلزمها ذلك لجعل المدى من 30 إلى 40 كم؟ ألن يكون من الأسهل تركيب بطارية ليثيوم بقوة 480 وات في الساعة بدلاً من بطارية هلامية 360 واط؟ لهذه الأسباب بدأت سلسلة من الاختبارات لفهم أين تكمن المشاكل: أولاً على الدراجات ، ثم على البطاريات المختلفة وعلى الألواح الكهروضوئية.

أخبرنا عن الاختبارات ...

بادئ ذي بدء ، يجب إنشاء المعلمات كظروف تشغيل ، يمكن من خلالها اشتقاق الصلاحيات المعنية. توجد بالفعل جداول تربط القوى اللازمة للحفاظ على سرعات معينة ، بناءً على نوع الدراجة ، وموقع الدراج ، وما إلى ذلك ... ، ولكن لم يتم ذكر العديد من الجوانب ولا تزال الشكوك حول التطبيق الفعلي قائمة. ثم تحققت من الحد الأدنى لسرعة التوازن وعدد الأمتار التي يجب الوصول إليها من أجل البدء. هذه السرعة 4 كم / ساعة ويجب الوصول إليها في حوالي 3 أمتار. باستخدام حبل ، وبكرة ، وأوزان رياضية ، ووضع علامات على مراجع الثلاثة أمتار التالية و 1.2 متر (4 كم / ساعة تتوافق مع 1.11 متر / ثانية ، مقربًا إلى 1.2 متر) ، لقد تحققت من مقدار الوزن الذي تحتاجه لتكون قادرًا لقطع مسافة 1.2 متر في ثانية واحدة بعد 3 أمتار من التسارع. من الكيلوجرام نحصل على النيوتن ، والتي ، مضروبة في 1.2 متر ، تعطي الجول ، والتي ، في هذه الاختبارات ، تتطابق مع الواط ، حيث يتم نقلها في ثانية واحدة بالضبط.الطاقة اللازمة الناتجة هي 40 واط لكل عجلة. إذا كان سيتم الحصول على هذه الطاقة باستخدام محرك مغناطيسي دائم (من النوع القياسي 250 وات ، بدون فرش) من دراجة كهربائية بمساعدة دواسة ، بكفاءة تبلغ حوالي 60٪ ، فمن الواضح أنه يتعين علي تزويد المحرك بحوالي 70 وات من الطاقة الكهربائية.

هل أجريت أيضًا اختبارات أخرى؟

لقد أجريت العديد من الاختبارات الأخرى على الدراجات لفهم القوى المتضمنة: مع عجلات ناعمة أو عجلات مرصعة ، وعجلات منتفخة أو شبه منتفخة ، ودراجات متصلة ببعضها البعض لفهم احتكاك عدة عجلات ، إلخ ... بالنسبة للبطاريات ، لا توجد بيانات عن أداء البطاريات ، ولكن فقط التيارات المتدفقة ، والشحن بالساعة ، ودورات الشحن ، إلخ .... ثم اختبرت بعض البطاريات ، ولكن قبل كل شيء ، جل دراجة كهربائية بقدرة 360 وات مع شاحنها ؛ أضعه في موضع الشحن عن طريق توصيل مقياس رقمي متعدد لتحليل المستخدم بالشاحن. بعد حوالي 6 ساعات ، أضاء الضوء الأخضر "البطارية الكاملة" وقرأت مقدار امتصاصه: 550Wh! لا أعرف أداء البطاريات ، ولكن مع الأخذ في الاعتبار وجوب تشغيل الشاحن ، اكتشفت من خلال هذا الفحص مقدار امتصاص مجموعة البطارية / الشاحن. ثم لاحظت مقدار الطاقة التي توفرها البطارية ، وحتى هذا الرقم مثير للقلق: 250Wh! أقل من نصف ما يمتص وأقل من الاسمي.

لذا فإن البطارية نفسها هي قيد على الدراجة التي تعمل بالطاقة الشمسية ...

الحقيقة التي جعلتني أفهم السبب في أن جميع الدورات المصنوعة من البطاريات والألواح الكهروضوئية ، بمجرد تفريغ البطاريات ، يجب أن تتوقف وإعادة شحنها ، هي امتصاص البطارية في الساعة الأولى من الشحن: 200Wh! البطاريات الموضوعة تحت الشحن ، في البداية ، تمتص الكثير ؛ والألواح الكهروضوئية ، حتى في أفضل الظروف ، من شأنها تحويل معظم الطاقة المنتجة إلى البطاريات ، مما يترك القليل جدًا للمحرك. ثم أجريت الكثير من الاختبارات على الألواح الكهروضوئية ، خاصة في ظروف الإشعاع المتوسط ​​/ المنخفض ، وحتى التظليل الجزئي على الخلايا الفردية ، بدرجات حرارة مختلفة ، لكنني لا أبلغ عنها. لا يمكنني إلا أن أنقل قراري الذي اخترت أنه ، من أجل الحصول على 70 واط اللازمة للمحرك في معظم ساعات الضوء في اليوم ، يجب بالضرورة تثبيت أكثر من 140 واط من الألواح الكهروضوئية.

في ضوء الاختبارات ، ما رأيك في الهندسة المثالية لدراجة تعمل بالطاقة الشمسية؟

بعد هذه الاختبارات ، أدركت أن كل شيء يتوقف على جوانب الأبعاد ، وليس على ألغاز الهندسة الإلكترونية. يجب أن تحتوي السرعة على عجلتين ، حيث أنه مع 3 سوف تمتص ما يقرب من 10 وات أكثر والتي تصبح 20 تقريبًا بالنظر إلى أداء المحرك. يأخذ عجلات مع مداس منزلق ومضخم إلى 5 بار على الأقل. بالنظر إلى نتائج الاختبار ، قررت البطاريات عدم وضعها. من الواضح أن هذا الدليل له مزايا وعيوب. لنبدأ بالأخير ...

سلبيات

1) المساعدة الحركية متاحة فقط خلال النهار ، بعد حوالي ساعتين من شروق الشمس وقبل غروب الشمس ، إذا لم تكن السماء غائمة بشكل مفرط ، وإذا لم تكن هناك حالات تظليل مستمرة (طرق تصطف على جانبيها الأشجار أو محاطة بقصور ، ووديان معينة ، إلخ. ...).

2) تقديم المساعدة ليس دائمًا ثابتًا ، حيث توفر الألواح الكهروضوئية الطاقة على الفور وحتى ظل القطب يسبب تباطؤًا.

3) الطاقة التي توفرها البطارية أعلى بكثير من طاقة الألواح الكهروضوئية ؛ حتى لو كانت السرعة تقتصر على 25 كم / ساعة بموجب القانون ، ويمكن أيضًا الوصول إليها من خلال الألواح وحدها ، باستخدام البطارية ، يمكنك التعامل مع الصعود (بدون منحدرات غير مبالغ فيها) والبدء بتسارع حيوي

مزايا

1) ليس من المستحيل السفر لمسافة 200 كيلومتر في يوم واحد ، حتى مع القليل من التدريب ، والركض مع الشمس في يوم صافٍ ؛ وهو أمر مستحيل مع البطاريات (حتى مع وجود بطارية ليثيوم كبيرة الحجم ، فإنها تتطلب 3 عمليات إعادة شحن على الأقل)

2) تدوم الألواح الكهروضوئية لعقود ، بينما تدوم البطاريات من 200 إلى 800 دورة شحن حسب النوع ومعايير الاستخدام

3) عدم وجود البطاريات وأجهزة التنظيم وإعادة الشحن ذات الصلة تسمح للمسرعة بأن تكون أخف وزناً ببضعة كجم ؛ شيء مهم في حال اضطررت للدواسة

4) يتم تجنب تكلفة شراء وإدارة / استبدال نظام البطارية ، مما يقتصر على صيانة الدراجة العادية

ماذا تخبرنا عن الألواح الكهروضوئية؟

يجب أن يكون للألواح الكهروضوئية للدراجة التي تعمل بالطاقة الشمسية طاقة مصنفة بحد أدنى 140 واط ، مع التحقق من المواقف المختلفة للإشعاع. لقد لاحظت أن العديد من الدراجات الكهروضوئية لديها طاقة أقل بكثير ، أو ثقيلة للغاية ، أو بها احتكاك كبير بسبب عدد العجلات ؛ لهذا ، إذن ، يجب عليهم بالضرورة اللجوء إلى تركيب البطاريات. علاوة على ذلك ، يجب وضع الألواح أفقيًا وفوق راكب الدراجة: يمكن أن تتحرك السرعة نحو جميع النقاط الأساسية (المجال الاتجاهي 360 درجة) ؛ لقد رأيت دراجات كهروضوئية بألواح مائلة كما لو كانت موضوعة على سطح منزل ، أو مثل جنيحات الفورمولا 1 ؛ يشير هذا إلى كفاءة أعلى عندما تميل اللوحة نحو الشمس (وبالتالي 90 درجة) وكفاءة أقل في جميع الاتجاهات الأخرى (270 درجة) ، ما لم تكن الشمس بالضبط في ذروة. عندما لا يتم وضع الألواح فوق المتسابق ، يمكن أن يكون الفارس نفسه سببًا في التظليل. ثم يجب أن يكون pnnli خفيفًا ، حيث يتم وضعه في الأعلى يتسبب في رفع مركز الجاذبية ، وبعيدًا عنه يكون لديهم أيضًا رافعة طويلة للعمل على جعل التوازن أقل أمانًا. أخيرًا ، يجب ترتيبها طوليًا لتقليل الأبعاد الجانبية (خطيرة في حركة المرور). بعض الدراجات الراكدة هي الأنسب لتركيب مساحة كبيرة من الألواح الكهروضوئية. ومع ذلك ، فإن الدراجة التي صنعتها ليست سوى نموذج أولي تقريبي ، مُجمَّع بمواد متوفرة في السوق.

ما هي استنتاجاته؟

لا يُنصح باستخدام دراجة تعمل بالطاقة الشمسية لرحلات المدينة ، على الأقل في إيطاليا. من شأن الطرق الحضرية والنوعية الرديئة وكمية مسارات الدراجات أن تجعل استخدامها غير مريح للغاية ، ومن ثم ، فإن وجود المنازل القريبة من الشوارع والطرق التي تصطف على جانبيها الأشجار (ولحسن الحظ لا يزال هناك بعض) ، من شأنه أن يخلق مناطق عديدة من الظل الذي من شأنه أن يسمح باستغلال سيئ لمساعدة المحرك. حتى في الجبال ليست في منزلها ، حيث يتم تشغيل كل شيء على عدد قليل من واتس المتاحة ، لذلك شاقة ، حيث تحتاج إلى الكثير ، المساعدة نادرة (تشعر بالمساعدة ، ولكن للتغلب على 8٪ عليك أن تساعد المحرك دواسة). هذه الدراجة مثالية للرحلات إلى الريف ، وهي مناسبة للأشخاص الذين (مثلي) لديهم الوقت لركوب الدراجة فقط في عطلات نهاية الأسبوع ، وبالتالي بدون تدريب ، والذين يرغبون في السفر عدة كيلومترات دون جهد ودون أن يلوح في الأفق. كل هؤلاء الآلام التي تسببها الدراجات التقليدية في غضون ساعتين أو ثلاث ساعات فقط. إنه لأمر رائع استخدامه في الشوارع الإسفلتية على ضفاف الأنهار. يمكن الإشارة إليه لأولئك الذين يحبون قضاء إجازاتهم بالدراجة عن طريق طحن الكيلومتر والكيلومتر ، أو لأولئك الذين يمكنهم استخدامه على طول الطرق المناسبة للخصائص التي حاولت وصفها أكثر أو أقل. لقد فكرت بالفعل في إطار تم إنشاؤه خصيصًا والتعديلات التي اقترحتها الاختبارات ، والتي يمكن أن تجعلها أكثر إضاءة وديناميكية هوائية وقابلة للاستخدام ، فضلاً عن أنها أكثر جمالًا ووقائية من الرياح والشمس والمطر.

هل ستستمر الاختبارات؟

سأستخدم الدراجة التي صنعتها طوال الصيف ، ربما يمكنني الخروج بأفكار أخرى لتحسينها. سيكون من الجيد الحصول على دعم من بعض مصنعي الدراجات لإنشاء النموذج الذي أفكر فيه ؛ وإلا سيكون لدي الشتاء القادم ومرآبي المعتاد ، ولكن من الواضح ، مع العديد من الصعوبات.


فيديو: أكبر خطأ يرتكبه الناس في توصيل البطاريه والطاقة في المنظم (كانون الثاني 2022).