Электровелосипед зарядка солнечной батареи

Электровелосипед на солнечной батарее

В этой статье рассмотрим электровелосипед на солнечной батарее. Данные Dutch National Travel Survey в Нидерландах и исследование проведенное в 2017 году показали, что основная целевая группа электровелосипедов на солнечных батареях – это люди в возрастной группе от 40 до 60 лет, с ежемесячным доходом более 2500 евро. Некоторые авторы научных статей предполагают, что электровелосипеды работающие на солнечной энергии, могут стать распространенным средством передвижения постепенно заменяя традиционные транспортные средства.

Что такое электровелосипед на солнечной батарее?

“Электровелосипед на солнечной батарее” (solar-powered e-bikes) – это велосипед с аккумуляторной батареей, электромотором и интегрированными фотоэлектрическими (PV) элементами на колесах или раме, которые позволяют заряжать батарею при парковке и во время поездок.

Электровелосипед Solarbike датского инженера Джаспера Фраусинга. В настоящее время о судьбе этого проекта ничего не известно.

Кроме того, электровелосипедом на солнечной батарее называют обычный электровелосипед, который заряжается от стационарной или мобильной системы зарядки на основе фотоэлектрических (PV) солнечных модулей во время парковки или при движении (с прицепа).

© Benoit Vanden Haute

Таким образом, термин «электрический велосипед на солнечной батарее» охватывает оба типа электровелосипедов:

• заряжаемых посредством стационарных, переносных, или прицепных солнечных батарей
• оборудованных встроенными фотоэлементами (последние также называют: solar e-bikes).

История

В 1842 году Александр Эдмон Беккерель открыл эффект преобразования света в электричество. Чарльз Фриттс начал использовать селен для превращения света в электричество. Первые прототипы солнечных батарей были созданы итальянским фотохимиком Джакомо Луиджи Чамичаном.

25 марта 1948 года, специалисты компании Bell Laboratories заявили о создании первых солнечных батарей на основе кремния для получения электрического тока. Уже через 10 лет, 17 марта 1958 года, в США был запущен спутник с использованием солнечных батарей — «Авангард-1». 15 мая 1958 года в СССР также был запущен спутник с использованием солнечных батарей — «Спутник-3».

О экспериментах по созданию электротранспорта на солнечных батареях во второй половине ХХ века рекомендуется почитать книгу Александра Пополова “Исповедь солнцегонщика” (в сети отсутствует; кто может оцифровать, присылайте, опубликую тут).

В 2000 годах самодельные электровелосипеды на солнечных батареях начали появляться массово. В настоящее время несколько моделей запущены в мелкосерийное производство.

В 2015 году премию Red Dot Design Award 2015 Winner получил электровелосипед Leaos Solar со встроенными в раму фотоэлектрическими элементами, но из-за высокой цены (около 9000 $) довольно быстро исчез из продажи. Сейчас компания Leaos созданием “солнечных” электровелосипедов не увлекается производя обычные, с питанием от розетки.

Африканская компания пытается производить дешевые трехколесные электровелосипеды Solar-E-Cycle на солнечных батареях.

Массового производства электровелосипедов с солнечными батареями не наблюдается.

А нужен ли электровелосипед с солнечной батареей?

Результаты опросов тестеров в Голландии показывают, что электровелосипед с интегрированными фотоэлектрическими элементами на колесах или раме готовы приобрести только 14% участников тестирования. Около 86% участников не желают приобретать это транспортное средство, даже если их отзывы и опыт использования электровелосипеда с интегрированными фотоэлектрическими элементами были весьма положительными.

Причинами этого являются, главным образом, высокая стоимость покупки (в Голландии от 1500 до 6000 евро), дополнительные затраты (например, безопасное парковочное место, дорогой противоугонный механизм, уязвимость фотоэлементов при авариях, расходы на обслуживание и т. д.). Кроме того, дополнительные расходы на солнечную панель (около 40 центов/ватт в 2017 году) и высокая парусность электровелосипеда со встроенными в колеса фотоэлементами.

Результаты опроса показали, что высокая парусность при наличии ветра сильно ухудшает управляемость и является одной из самых больших проблем, с которыми пользователи столкнулись во время тестов.

Фотоэлементы на колесах электровелосипеда в облачную погоду
погоду могут дать от 1 до 10 W, в зависимости от времени, которое велосипед припаркован под рассеянным светом. К сожалению, менее 10 W за 8 часов позволяет зарядить батарею лишь частично. Поэтому парковочные места оборудованные солнечными батареями большой площади кажутся более эффективным решением по сравнению с “солнечными” электровелосипедами.

Можно сделать вывод, что до появления супер-эффективных фотоэлектрических элементов, которые могут интегрироваться в раму ожидать массового производства “солнечных” электровелосипедов бессмысленно.

Электровелосипед на солнечной батарее и туризм

Относительно популярным типом электровелосипеда на солнечной батарее оказались самодельные конструкции предназначенные для дальних автономных путешествий оборудованные прицепами несущими фотоэлектрические элементы и полезный груз. При этом наличие груза в прицепе улучшает управляемость, поскольку без груза прицеп за счет парусности делает поездки опасными при сильном ветре.

Бельгийский велотурист Benoit Vanden Haute сообщает, что его электровелосипед (мотор работает ассистируя педалированию) может проехать 40-60 км в пасмурные дни и неограниченное расстояние, когда светит солнце. Транспортные сумки с креплением на переднюю вилку и багажник, а также велоприцеп позволяют перевозить около 100 кг полезного груза включающего каяк, оборудование для дайвинга, палатку, два спальных мешка для теплой или холодной погоды и другие нужные в путешествии вещи.

Некоторые конструкции прицепов позволяют велосипедисту поворачивать солнечную батарею ориентируя ее для более эффективной работы непосредственно в движении.

Последние десятилетия на электровелосипедах с прицепами несущими солнечную батарею большой площади проделывают весьма длительные путешествия через континент. Обычно маршруты Европа – Юго-Восточная Азия проходят через Россию.

Часто обсуждаемые на форумах попытки наладить зарядку батареи электровелосипеда посредством компактных солнечных батарей довольно бессмысленны, поскольку электровелосипед – не смартфон. Чудес не бывает. Хочешь заряжать электробайк вдали от розеток – вози с собой большую солнечную батарею или бензогенератор с канистрой бензина.

Заключение

Массового производства электровелосипедов с интегрированными в раму и колеса фотоэлементами в ближайшие годы ожидать не приходится. Как минимум до появления более эффективных фотоэлементов. Но кое-какие разработки появляются, в том числе и в России (солнцекат “Фермер”).
Строительство электрозаправок для автомашин на электроприводе в ближайшие годы частично решит проблему зарядки батарей электровелосипедов в дальних поездках. Для автономных путешествий все так же будут использоваться прицепы.

Источник

Велосипед на солнечной батарее

Сначала примеры велосипедов на солнечной батарее

Электровелосипед может работать не только на ресурсе аккумулятора, но и на солнечной батарее, которая постоянно подзаряжает акб и не дает ему разрядиться. Другой вариант – брать с собой в путь солнечную батарею в качестве багажа и на привале заряжать аккумуляторы за 3-4 часа.

Солнечные батареи и зарядные устройства, возможно, куплены в этом магазине.

В велосипеде, оснащенном солнечной батареей, дальность поездки велосипеда увеличивается максимально, а в безоблачные дни практически не ограничена. Для оснащения велосипеда солнечной батареей потребуется порядка 10000 – 18000 рублей в зависимости от требуемой мощности и скорости езды. Есть один недостаток, который ограничивает применение солнечных генераторов – они довольно громоздки для того тока и напряжения, которые требуются для питания велосипеда. С другой стороны, этот недостаток конструкторы используют как достоинство: разместив приемник солнечной энергии над велосипедом, они создают теневое укрытие для путешественника, а это очень ценно в пути под палящим солнцем.

С подзарядкой на привале

Какие электромоторы используются для электровелосипедов, узнайте в этой статье на нашем сайте.

Как сделать велосипед на солнечной батарее своими руками

Путешествие бесплатно с силой солнца! Как построить Trike на солнечной энергии.
Цель этого проекта – создать транспортное средство, которое:
– обеспечивает бесплатную “зеленую” транспортировку, поэтому оно никогда не должно подключаться к сетевой розетке или выбрасывать какие-либо загрязняющие вещества,
– Зарядки на работе. – Дешево.
– Просто и не требует особого обслуживания.
– Привлекает внимание к практическому применению зеленых энергий и продвигает альтернативы ископаемому топливу.
– Снижает избыточный износ автомобилей и загрязнение воздуха.

Шаг 1: Приобрести велосипед

Найти легкое транспортное средство. Два, три или четыре колеса сделают, в зависимости от того, сколько работы вы хотите сделать, но концепция та же. Четырехколесные транспортные средства могут регулироваться различными законами. Конечно, лучший велосипед – тот, который у вас уже есть, если у вас есть трех- или четырехколесный байк с педальным приводом. В интересах простоты, трехколесный велосипед был выбран для моего проекта. Этот Schwinn Meridian Trike стоил 250 долларов и был легко доступен, а корзина обеспечивает удобное расположение батарей и солнечной панели при минимальном производстве.

Первым делом нужно было полностью разобрать велосипед и покрасить его в ярко-зеленый папоротник. Этот шаг может быть необязательным, но я чувствовал, что это было в моем случае, так как это школьный проект, который должен привлечь ваше внимание и дать вам знать, что это настоящий зеленый автомобиль. Это транспортное средство, которое не использует газ и не подключается к сетевой розетке, что может нарушить эту цель, поскольку электричество из сети, вероятно, поступает из не возобновляемого источника энергии. Он работает на чистой солнечной энергии.

Перед покраской рамы я использовал этот этап как возможность укрепить раму, где собирались батареи. Свинцово-кислотные аккумуляторы тяжелые, но они относительно дешевые.
Одна труба была приварена, чтобы распределить нагрузку по четырем точкам на держателе оси вместо двух. Она также связывает задний подрамник вместе, что делает трубу носителем нагрузки, а не сварными швами, что может в конечном итоге привести к усталости и выходу из строя.
Трубы высокого давления были оборудованы, и Trike был тщательно собран, чтобы минимизировать сопротивление качению.

Изготовлен держатель батареи и приварены болты к корзине, которые будут использоваться в качестве шпилек для крепления батареи, что облегчает снятие. Светодиоды 12 В были вставлены в отражатели и подключены в качестве стоп-сигналов через тормозные рычаги, которые отключают двигатель при торможении. Они подключены только к одной из трех 12-вольтовых батарей.

Шаг 2: Трансмиссия / Ходовая часть

Трансмиссия состоит из вашей электрической системы и электродвигателя. Комплект Electric Hub Motor стоит 259 долларов и состоит из переднего колеса со встроенным бесщеточным электродвигателем на 36 Вольт, а также необходимых компонентов, таких как дроссель с поворотной ручкой, тормозные рычаги, которые подключены для отключения питания двигателя, индикатора уровня заряда батареи и регулятора скорости вращения двигателя, зарядного устройства на 36 В и разъема блока батарей.

Установка двигателя требует простой замены передних колес и прокладки проводов обратно к контроллеру, который будет установлен под задней корзиной. Провисание должно быть оставлено в проводах вокруг места соединения рулевой трубы / вилки, чтобы они не натягивались даже при максимальном угле поворота рулевого колеса. Рукоятки и тормозные рычаги заменены на новые, а их провода также направлены обратно к контроллеру.
Выбор правильного аккумулятора – это компромисс между ценой, весом и диапазоном в зависимости от времени зарядки. Много денег можно потратить на батареи, но так как я был ограничен в бюджете, мне пришлось взять то, что я мог получить. Я взял мультиметр и нашел 3 батареи по 20 долларов каждая, и до сих пор работал хорошо. (3) -12 вольт, 20 ампер / час батареи работают последовательно, чтобы сделать 36 вольт. 20 А / ч обеспечивает большую дальность, компромисс – более длительное время зарядки. Был добавлен аварийный выключатель, поэтому водителю не нужно отключать аккумулятор, чтобы отключить электрическую систему.

Шаг 3: Система зарядки / Солнечные батареи

Солнечные панели должны быть максимально большими, чтобы максимизировать доступную мощность, но они также должны обеспечивать правильное напряжение. Солнечные панели производят диапазон напряжений, которые пиковые и падающие, но номинальное напряжение панели является тем, что имеет значение для выбора правильного контроллера заряда. Я купил монокристаллические солнечные панели марки 3 Q-cell, которые я нашел на Ebay, за 110 долларов каждая. Они выдают пиковое значение 21,8 В и номинальное значение 17 В при номинальной мощности около 1,2 А. С тремя последовательно соединенными панелями это составляет около 66 вольт и номинал 51 вольт, что намного больше, чем 42 В, необходимых для зарядки батарей. корзина была добавлена ​​впереди для размещения третьей солнечной панели.
Из закона Ома мощность (P) равна напряжению (V), умноженному на ток (I), (P = V * I), поэтому панели выдают ((17 Вольт * 3) * 1,2 А) = 61,2 Вт номинальной и более 80 Вт. Ватт пик. Контроллер заряда с отслеживанием максимальной мощности (MPPT) обманывает панели, скрывая от них нагрузку на батарею и позволяя им работать с максимальной мощностью, когда позволяют условия.

Контроллер заряда в основном принимает переменное напряжение / силу тока от массива солнечных батарей и преобразует его в постоянное напряжение (42 В) или ток, чтобы оптимизировать зарядку источника 36 Вольт. Максимальное входное напряжение на контроллере составляет 100 Вольт, поэтому пик в 66 Вольт не повредит контроллеру. Контроллер имеет тип отслеживания точки максимальной мощности (MPPT), который заряжается быстрее, когда доступно больше солнечного света, а не с установленной скоростью, как это делают большинство контроллеров.

Для того, чтобы зарядить аккумуляторы за практическое время, они должны заряжаться примерно так же быстро или быстрее, чем прилагаемая настенная розетка 110 В для зарядного устройства / преобразователя на 36 В, которая заряжается со скоростью 1,5 А. При 1,2 амперах панели не достигают этого, но с MPPT-контроллером для зарядки требуется примерно столько же времени. Велосипед хранится в месте, где солнце светит несколько часов каждый день (там, где я живу, солнце довольно надежно), что позволяет полностью заряжать батареи и готово к работе, когда это необходимо.

И для тех из вас, кто интересуется, электрический двигатель потребляет до 20 ампер, а добавленные солнечными панелями 1,2+ ампера не ускоряют его, так как 1,2 ампер направляются через контроллер и служат только для зарядки батарей. Контроллер скорости двигателя не видит этот дополнительный ампераж, и выдает то же самое, что и без панелей, за исключением того, что батареи будут оставаться заряженными немного дольше (расширяя диапазон) с чистым стоком, составляющим (20-1,2) A = 18,8A, а не 20А без панелей. При взлете двигатель тянет только на 20 А, поэтому при крейсерской скорости тяга значительно меньше. Контроллер скорости двигателя отключает напряжение при напряжении 32 В, чтобы батареи не опускались ниже 10,5 В, но я отслеживаю напряжение и стараюсь не разряжать батареи ниже 36 В.

Шаг 4: Солнечные панели

Теперь вам нужно выяснить, как вы собираетесь монтировать панели на своем велосипеде. Петли были приварены к корзинам для крепления панелей и позволяют им наклоняться для доступа к корзине, с резиновыми прижимами на другой стороне, чтобы они не открывались во время езды.
После того, как все ваши провода проложены и застегнуты на молнии, ваши батареи и панели надежно закреплены, перепроверьте каждую вещь, и вы готовы к работе.

Производительность:
Трайк на солнечной энергии разгоняется до 15-18 миль в час в зависимости от веса водителя. Дальше я проехал чуть более 10 миль с небольшими холмами и небольшим вращением педалей, а индикатор батареи все еще показывает полный (зеленый) в конце поездки.
На расстоянии 10 миль напряжение падает примерно до 36 В, что безопасно превышает напряжение отключения контроллера. Если аккумуляторы не разряжаются слишком низко, панели занимают примерно столько же времени, сколько и зарядное устройство, так как и зарядное устройство, и контроллер солнечного заряда заряжаются с постоянной мощностью. При зарядке с постоянной мощностью, мощности (P) и законе Ома (P = V * I) зарядный ток снижается с ростом напряжения, когда батареи приближаются к полностью заряженному состоянию.

Это означает, что если вы предотвращаете слишком низкое падение напряжения, панели выдают достаточный ток, соответствующий скорости зарядки подключаемого зарядного устройства, но если оно падает ниже определенной точки, панели медленнее заряжаются. Этого легко избежать, поскольку моя обычная дальность поездки составляет около 3 миль или меньше, максимум полудня, поэтому низкое напряжение не проблема.
Распределение затрат:
Всего $ 910,00
Источник

Источник