دوچرخه سواری با دوچرخه برقی خیلی لذت بخشه، اما چرا نمیشه از حرکت دوچرخه برقی انرژی الکتریکی لازم برای شارژ باتری آن را تامین کرد ؟

با افزایش تعداد افرادی که از دوچرخه‌های برقی استفاده می‌کنند، دوچرخه سواران اکنون به صورت جدی تری به مدیریت ظرفیت باتری و مقدار مسافت قابل پیمایش فکر می‌کنند. وقتی این موضوع فکرشان را درگیر می‌کند ناگهان به ذهنشان خطور می‌کند که آیا می‌شود از پدال زدن دوچرخه یا نیروی ترمز یا چرخ ها برای ذخیره انرژی در باتری استفاده کرد ؟

با افزایش محبوبیت دوچرخه های برقی، به نظر می‌رسد موجی از آگاهی جدید درباره انرژی را در میان دوچرخه سواران به وجود آورده و سوال های مختلفی برایشان ایجاد می‌شود. در این سری از مقاله های جذاب آدوا همراه ما باشید تا به سوال های شما پاسخ دهیم.

به عنوان مثال اگر یک دوچرخه برقی به شما کمک کند تا از سطح شیب داری بالا بروید، آیا می‌توان بخشی از آن انرژی را در هنگام پایین آمدن از سراشیبی بازیابی کرد ؟ چرا ترمز های دیسکی دوچرخه، انرژی حاصل از گرما و اصطکاک را به اندازه ای که به افزایش شارژ باتری کمک کند مورد استفاده قرار نمیگیرند ؟

حفظ کردن حس واقعی دوچرخه‌ سواری

درک اینکه چرا یک دوچرخه برقی نمی‌تواند حین پدال زدن شارژ شود، ساده است : صرفه اقتصادی ندارد .

طرح کلی دوچرخه های برقی کاملا شبیه به دوچرخه های عادی به این صورت است که نیروی ورودی را از طریق پدال زدن میگیرد و شما را به جلو حرکت می‌دهد، و موتور الکتریکی در دوچرخه های برقی بر اساس نیروی پدال زدن شما و سطح کمکی که انتخاب کردید به حرکت شما کمک می‌کند. اول از همه، برای اینکه بخواهیم تلاش کنیم نیروی ایجاد شده توسط پاهای شما را به شارژ کردن باتری تبدیل کنیم، بسیار کم بازده خواهد بود.

به عنوان مثال اگر ده کیلومتر پیمایش داشته باشید، تنها به اندازه یک کیلومتر می‌توان به مقدار قابل پیمایش شارژ باتری افزود .

دوما، برای بهره‌مندی از نیروی پدال زدن شما برای شارژ باتری، باید این تجهیز را از پیشرانه دوچرخه جدا کنیم( یعنی موتور دوچرخه یا چرخدنده پدال) و این کار باعث می‌شود احساس دوچرخه سواری کاملا تغییر کند. چون که تولید کننده توان برای باتری از دوچرخه جدا شده.

اونجایی که مسئله کمی پیچیده تر می‌شود، موضوع بازیابی انرژی در سرپایینی است. چرا دوچرخه برقی شما در هنگام پایین اومدن از سرپایینی نمی‌تواند انرژی موثری را به باتری بازگرداند ؟

دوچرخه های برقی اغلب به عنوان دوچرخه های موتور میانی (mid-drive) یا موتور عقب (hub-motor) تولید می‌شوند. بستگی به محل قرارگیری موتور دارد. در دوچرخه های هاب عقب از لحاظ تئوری می‌توان از انرژی جنبشی حاصل از حرکت دوچرخه برقی استفاده کرد. اما موضوع وقتی کمی سخت می‌شود که بخواهیم یک سیستم بازیابی کننده در هنگام ورود و خروج انرژی داشته باشیم.

موتور های میانی (Mid-Drive) دینام ندارند

هر دوچرخه سواری که دوچرخه برقی پدال زده باشد با نحوه فعال و غیرفعال شدن قابلیت پدال کمکی آن آشنا خواهد بود. همچنین با توجه به قوانین مربوط به دوچرخه برقی در کشوری که زندگی می‌کنید باید به سرعت مجاز دوچرخه برقی دقت کنید .

طراحی سیستمی که انرژی الکتریکی را بازیابی کند، نیازمند یک مجموعه محرکه خطی (Direct Drive) به همراه تعدادی کلاچ های پیچیده دارد. بدون استفاده از یک مجموعه موتور آزاد(Free Hub Motor) یا همان چیزی شبیه به دینام، استفاده از این سیستم در موتور هاب عقب دوچرخه های برقی برای بازیابی انرژی بسیار گران خواهد بود.

یک سیستم محرکه خطی چیزی شبیه به دوچرخه های ثابت است. این موضوع می‌تواند برای دوچرخه سواری در سراشیبی چالش برانگیز باشد، چرا که نیروی اصطکاکی که ایجاد می‌شود حتی در سراشیبی هم مانع سرعت گرفتن دوچرخه می‌شود. با موتور های میانی که این چالش خیلی بیشتر می‌شود، زیرا چرخ ها به طور مستقیم با موتور برقی درگیر نیستند و زنجیر و سیستم مید – درایو واسطه هستند.

بازیابی انرژی الکتریکی با سیستم ترمز، از لحاظ تئوری حرف هایی برای گفتن دارد که می‌تواند در حین دوچرخه سواری، باتری دوچرخه را شارژ کند. اما مجموعه ای از عوامل مختلف باعث می‌شود که این کار محقق نشود .

به طور کلی، خودرو های بزرگتر ضریب بازدهی بهتری برای بازیابی انرژی از طریق ترمز دارند. با جرمی که یک قطار یا اتوموبیل دارند، به صورت موثر تر و با راندمان بیشتری می‌توان از طریق سیستم ترمز بازیابی انرژی کرد. اما مجموع جرم دوچرخه برقی و دوچرخه‌سوار برای اینکه از انرژی جنبشی و اصطکاک حاصل در سیستم ترمز بتوان به طور کارآمد استفاده کرد، خیلی کم است .

مسئله دیگری که مطرح است مربوط به هوا است . هنگامی که مقدار زیادی انرژی صرف غلبه بر مقاومت هوا می‌شود دیگر انرژی خیلی کمی باقی میماند که بخواهیم از طریق سیستم ترمز آن را بازیابی کنیم .

تلف شدن بیش از حد در هنگام انتقال انرژی



توان مورد نیاز برای شارژ یا کامل کردن ظرفیت باتری دوچرخه، فکر نکنید مقدار کمی است. شارژ کردن باتری دوچرخه برقی از طریق شبکه برق ثابت راندمان و تاثیر بهتری دارد. با همین منطق تلاش برای این کار در حین دوچرخه سواری و در مقیاس کوچکتر، منجر به افت کارایی باتری می‌شود.

منابع انرژی پایدار مثل انرژی خورشیدی، بادی و آبی، در همان لحظه ای که باتری دوچرخه برقی خود را به پریز وصل می‌کنید، به صورت پاک انرژی را در باتری ذخیره می‌کند. استفاده از ترمزهای دوچرخه برای تبدیل انرژی جنبشی به گرما، و سپس تلاش برای انتقال آن به ذخیره سازی الکتریکی در باتری، به هیچ وجه اقتصادی و به صرفه نیست.

دوچرخه های باربری که بارسنگین حمل می‌کنند چطور ؟ از لحاظ تئوری، دوچرخه های باری که بار سنگین حمل می‌کنند با توجه به جرم بیشتری که دارند، قاعدتا اصطکاک و گرمای قابل توجی تولید می‌کنند؛ اما باز هم ارزش سرمایه گذاری برای فراهم کردن فناوریی که بتوان از سیستم ترمز آن انرژی را بازیابی کند را ندارد. همچنین این دوچرخه سنگین برای بالا رفتن از سطح شیب‌دار باید انرژی بیشتری مصرف کند، بنابراین آن انرژی نه چندان به درد بخوری که تازه صرفه اقتصادیی به هیچ عنوان ندارد، موقع حرکت در سر بالایی تمام آن انرژی بازیابی شده و همچنین انرژی بیشتری بخاطر جرم بیشتر مصرف می‌شود.

اکثر طراحان فریم ترجیح می‌دهند که از موتور های میانی برای طراحی های خود استفاده کنند. بنابراین با توجه به این مقیاس ناکافی، راهی برای توسعه‌ی پیشرفت در زمینه بازیابی انرژی در سیستم ترمز وجود نخواهد داشت. چرا که به عنوان مثال اگر بتوان انرژی را از این طریق بازیابی کرد، فقط به اندازه دو درصد به شارژ باتری اضافه می‌شود که باز هم لازم است تکرار کنیم که این کار ارزش ندارد.