E-Bike Solare

Ciao raga, da troppo tempo non condividevo qualcosa con voi, ma adesso ... mi corre l'obbligo... di farlo.
Questa primavera ho deciso di acquistare 2 biciclette elettriche, per me e la dolce metà.
Mi si è aperto un mondo innanzi, facili, pratiche, comode etc. etc. vado e torno dall'ufficio ogni giorno percorrendo circa 12 Km.
Ovviamente anche qualche gita per il gusto di ammirare paesaggi e godersi un poco di relax, ma quì iniziano i problemi, i Km di autonomia.
Pur avendone circa 36, più volte è capitato di averli superati abbondantemente, anche 60 km, e gestire la parte finale del percorso, dopo 3 ore ed oltre, quando si è più stanchi, sotto il sole e senza più l'ausilio della pedalata assistita inizi a contare gli ultimi metri mancanti.
Come risolvere ?
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Ciao Lupino, grazie, anche per me.

... Orbene, la prima cosa che ovviamente viene in mente è quella di aggiungere alla bicicletta dei pannelli solari fotovoltaici.
Si ma quali ?, ovviamente quelli flessibili, ed inizio così la ricerca, misure, potenze, peso... certo non puoi mettere chili di pannelli e devi considerare gli spazi disponibili e calcolare quanta energia ti serve.
Altro problema, come alimentare la bici dai pannelli ? certo i pannelli in uscita tipicamente erogano tra i 16V ed i 18V ma la batteria è da 36V.

Analizzo l'alimentatore, la sua tensione è di 42V con una intensità di 2A quindi 84W ed il connettore è un Jack standard da 2,1mm e siccome sono al litio sicuramente c'è il BMS a bordo che stacca al raggiungimento della carica massima, è, come già accaduto, con la carica minima interrompe l'alimentazione alla centralina.
Quindi NON posso mettere in serie due pannelli, non raggiungerei la tensione richiesta, ma trovo facilmente un DC-DC Step Up con ingresso 9-30V ed uscita 42V da 2A . Ottimo, corrisponde ai dati di targa dell'alimentatore originale ed è pure impermeabile.
Questo inoltre, essendo lasciato a bordo della bicicletta, mi permetterebbe di caricarla con un qualsiasi alimentatore, da quelli dei notebook a quelli delle videocamere insomma una qualsiasi cosa che abbia da 9V a salire e qualunque amperaggio esso sia. Perfetto, lo ordino a circa 7€ e provo.

Sui pannelli la scelta è difficile, tutti villantano potenze indicibili, ma forse è il valore di una settimana di produzione :)
Facendo due calcoli a me servirebbero pannelli per un totale di circa 100Wp la scelta ricade su due modelli uno da 36X33 ( dichiarato per 100W ma in realtà dovrebbe essere da 20W ) ed uno da 42X28 ( questo dichiarato per 180W ma secondo me arriva anche lui a 20W circa )
Il calcolo che faccio è : misure 0,42 X 0,28 = 0,1176 X 1000 irraggiamento medio = 117,6 X capacità di conversione, mediamente 0,18 = 21,168 Wp ovviamente da togliere dalle misure i bordi perimetrali.

Il peso sembra esiguo anche se non dichiarato, forse sui 300gr ma anche meno, lo spessore è di 2mm e sembrano flessibili quanto basta con le asole ad occhiello per il fissaggio.
I prezzi sono contenuti così ne ordino 2 di un tipo e 2 dell'altro per fare delle prove di resa e di disposizione possibile, tanto un pannellino del genere può sempre tornare utile, inoltre sono tutti dotati di un paio di uscite USB integrate oltre al connettore jack 2,1mm cosa che potrebbe tornare ancora più utile.

Con mia somma gioia il tutto arriva, e procedo con le prove di montaggio e calcolo delle rese effettive.
La cosa più naturale da effettuare è di collegare un paio di pannelli appesi al cestino posteriore della bicicletta, uno per lato, di più non ne entrano.
Effettuo i cablaggi del caso ed interpongo un wattmetro prima della batteria per controllare: Tensione batteria - Tensione in ingresso - Corrente in ingresso - Watt istantanei - Watt totali ed A totali questi ultimi due azzerati ad ogni disconnessione.
Perfetto carica regolarmente senza nessun problema anche se...
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Elisabetta, prima del proseguo, le biciclette in questione sono dotate di un qualche sistema di recupero energetico?
 
No nessun recupero energetico, è una pedalata assistita di una catena di distribuzione, prodotta in Italia e pagata 749€.
Avevo visto delle 'primo prezzo' da 450€ per il mio primo approccio alle e-bike, ma queste mi hanno convinto per le loro caratteristiche.
Avevo pure chiesto info ad un venditore specializzato, con prezzi sopra i 1200€ e molte meno funzioni e caratteristiche inferiori. Ma quando mi ha detto che le batterie montate nelle loro biciclette erano 'rinforzate' ho girato velocemente i tacchi.

Sono delle 26" 1,75 da città batteria Litio 36V 10A estraibile e bloccata con la stessa chiave con cui accendi la centralina, motore da 250W su mozzo ruota posteriore con 3 livelli di assistenza (circa 10-20-25Kmh) + assistenza a piedi (molto comoda) e disabilitazione motore comandati da un piccolo cruscotto sul manubrio con indicatore a 5 tacche del livello batteria.
Forcella anteriore doppia ammortizzata (molto comoda) freni a disco sia anteriori che posteriori con sensori che disabilitano assistenza motore quando freni, cambio shimano 6 velocità SL-TX50, Proteggi deragliatore cambio posteriore, portapacchi anteriore e posteriore, Luci anteriori e posteriori led con clackson comandati dal manubrio e collegati direttamente alla batteria, porta cellulare con 2 porte USB, cablaggi elettrici ad innesto rapido ed impermeabili.
Insomma una bella bicicletta per un primo approccio e senza svenarsi.
 
Certamente, la scelta di un prodotto Italiano mi ha dato quel piccolo spunto in più per l'acquisto, nello specifico Ibike modello City Easy S.

ripartiamo da anche se...
carica regolarmente, ma la potenza erogata dai pannelli è addirittura inferiore a quella che avevo calcolato.
Comprendo che la posizione laterale sia determinante, vuoi per l'angolo di inclinazione 90° vuoi perchè solo uno dei due pannelli riesce ad intercettare pienamente i raggi solari, l'altro lato non è esposto purtroppo.
Provo per alcuni giorni i due pannelli di un tipo e per altri giorni i due pannelli dell'altro tipo, ma le rese sono pressochè identiche e deludenti, ovvero riescono a fornire al massimo 12Wh ricaricando in un giorno intero circa 50Wh in belle giornate e prestando cura al parcheggio della bicicletta esponendo bene almeno un pannello.

Rappresenta un piccolo aiuto, ma considerando che viaggio quasi sempre ad assistenza massima e che il consumo energetico in questa modalità è di circa 10Wh/Km, in un giorno recupero solamente 5Km di autonomia, insufficienti per il percorso abituale ed i miei scopi iniziali erano di affrancarmi dal mettere sotto carica la bicicletta e consentirmi di prolungare di qualche chilometro le giterelle fuori porta, così in 3 ore forse recupero un paio di chilometri e nulla di più.

Non funziona, cerco altre soluzioni, monto tutti e quattro i pannelli lasciandoli pendenti come fossero le orecchie di un cocker e vediamo l'effetto.
Qualcosa di più come evidentemente ci si aspetta, si raddoppia circa la produzione e senza sforzi si recuperano 85-90Wh al giorno, già è meglio ma la bicicletta inizia ad avere un aspetto diverso con tutti questi pannelli fotovoltaici, ma devo dire che in due circostanze è stato utile, prima di una salita con batterie totalmente scarica nel tempo di una pausa sigaretta è riuscita a recuperare energia per affrontare quei 400m ed evitarmi inutili sudate, e durante un giretto più lungo di quasi 50Km con tre pause, mi ha consentito il rientro con la batteria esaurita solo negli ultimi 200m. In queste pause ho avuto l'accortezza di esporre nel miglior modo possibile i pannelli.

Nulla, servono altre soluzioni, ma quali ?
Ci penso su e rimugino, nel contempo ordino le frecce per bicicletta con radiocomando e decido di montare una piccola radio alimentata da una porta usb della bici, andando a spasso a volte è piacevole il silenzio altre volte la musica ti fa compagnia.
P.S. la porta usb originale per mio errore si è rotta, ho montato una doppia porta usb ristampando il supporto con la stampante 3d, dal cavo ad innesto rapido ( e si trovano i vari tipi da 2 a 7 poli ) arrivano i 42V della batteria e si trovano delle USB con integrato lo step-down 40->5v usb ne avevo un paio a casa ed ho risolto così.

Si ma le soluzioni ...
 
Aggiungere un piccolo generatore con funzione di KERS da attivarsi con uno specifico pulsante, magari integrato in uno dei freni. Il problema è dove?!? Ruota anteriore? Stile Solex anni 70 o dinamo old-fashion? Quanto ci si potrebbe ricavare?
 
Purtroppo credo che la soluzione con pannelli fv sia non utilizzabile.
l'unica soluzione, se fattibile sarebbe di aggiungere una seconda batteria e sfruttare i pannelli solo per ricarica quando la bici non è in uso.
 
Con ordine, un sistema di recupero di energia su di una bicicletta avrebbe poco impatto per un utilizzo cittadino, le masse in gioco e le velocità raggiunte produrrebbero troppo poco e complicherebbero inutilmente l'elettronica (i freni si usano pochissimo e tipicamente per emergenza), forse in luoghi con molte salite e discese potrebbero fare qualcosa in più ma sempre irrilevante, parliamo forse di 20Wh al giorno.
Anche un sistema che consenta pedalando di generare energia sarebbe inutile, doppia conversione, tanto vale sfruttare la pedalata direttamente per la trazione, è più funzionale, a meno che non pedali da fermo stile cyclette per caricare, e mi sembra una forzatura inutile.

Aggiungere una seconda batteria è fattibile tranquillamente, in alcune occasioni ho portato la batteria della seconda bicicletta nel cestino posteriore e quando la prima si è scaricata ho fatto un pit stop per cambio batteria, facile, veloce, funzionale, ed il peso in più è di circa 5Kg fattibilissimo.
Addirittura con il regolatore step-up che ho montato potresti mettere nel cestino una batteria al piombo o quella che ti pare ed avere la bicicletta sempre come se fosse sotto carica, con una banale 40Ah otterresti una 40^ di Km di autonomia in più. Ti fornirebbe 10Km circa di autonomia ogni ora, ottimo ma...

Ma tutto ciò non ti affranca dal dovere ricaricare. Sia essa la batteria principale che le eventuali batterie ausiliarie.
Il problema che ho riscontrato nell'utilizzo è che ti devi ricordare sempre di mettere sotto carica la batteria, ed a volte non ci pensi, vai per prendere la bicicletta e la trovi mezza scarica o con carica insufficiente per percorrere il tragitto che avresti voluto percorrere.
Magari c'è una bella giornata e potresti metterla in carica al momento, ma servono un paio di ore per portarla da 3 tacche a 5 e ti passa la voglia di uscire, si fa tardi.
Magari a volte osi lo stesso, ma ti trovi alla fine a dover pedalare, e non essendo una bicicletta da corsa ma da città, i pesi gli attriti e le prestazioni globali ovviamente non sono paragonabili, e gli sforzi da compiere, non essendo un 'vero' ciclista si fanno sentire.

In sostanza devi programmare le uscite, e viste le scarse autonomie facilmente raggiungibili come percorsi, ti viene l'ansia da ricarica. Un poco come avviene sulle macchine elettriche.
Solo che con la macchina una 60^ di Km di autonomia sicuramente li hai, per la bicicletta 36 è il suo massimo e solo se tutta carica, e percorrere 25km in un'ora neanche te ne accorgi.
 
Osservo varie soluzioni adottate, come le ruote 'lenticolari' con integrati i pannelli fotovoltaici, ma mi rendo conto che sia per la posizione non perfetta a livello di inclinazione come già sperimentato, sia per la misura dell'area coperta oltre che per le complicazioni impiantistiche dei cablaggi risulterebbe poco performante.
Qualcuno ha montato un pannello standard a 'rimorchio' ma il peso di oltre 9Kg del solo pannello da 100Wp non è trascurabile e portarsi questo rimorchio dietro non è che sia agevole sopratutto quando fai delle discese in cui superi abbondantemente i 30Kmh e poi gli spigoli vivi perimetrali in alluminio potrebbero creare danni a te ad egli altri, poi sono in vetro, un'altro rischio da non sottovalutare in caso di cadute o di incidenti.
C'è chi ha provato con dei pannelli a fisarmonica che dispiegano a terra o poggiati su qualcosa durante le pause per ricaricare, ma oltre ad essere dei pannelli con rese simili rispetto a quelli in prova, perdi la produzione durante il movimento che in genere rappresenta il maggior tempo di impiego del mezzo o quasi, diciamo che in una uscita di 3 ore 2 le passi in sella, resterebbe solo un'ora per la ricarica.

Dalle prove fatte però, ponendo tutti e 4 i pannelli su di una superficie piana le rese aumentano, certo non raggiungono le prestazioni villantate, ma ho raggiunto dei picchi di 45Wh, ok la soluzione dei pannelli che si dipiegano potrebbe farmi recuperare ciò, ma è sempre una soluzione posticcia, togli, metti, togli, rimetti.

Come fare per ottimizzare il tutto ?
 
Ultima modifica:
un carrellino leggero, con struttura portante in alluminio a forma di parallelepipedo in cui applicare i pannelli (magari flessibili) in verticale sul lato posteriore e sui lati più ulteriori pannelli da mettere su eventuale copertura?
 
Ciao Elisabetta,
sai, miracoli con il fotovoltaico penso se ne possano fare pochi. Bisogna lavorare sull'inclinazione e la superficie esposta. E trovare pannelli più performanti possibile. Ma nel mercato non ci sono poi pannelli miracolosi e come hai verificato tu le potenze in gioco alla fine sono simili.

Quindi o aumenti il numero di pannelli o a parità cerchi di posizionarli con la migliore inclinazione. O ti ricordi di caricare sempre la batteria e in più ti porti la seconda (anch'essa carica).

Io a casa mi sono installato un pannellino con bms e attacco li di volta in volta le vare batterie da ricaricare in modo da averle cariche quando mi servono :biker:
 
In pratica ho realizzato una sovra struttura mediante tubi in PVC diametro 20 tipicamente utilizzati per impianti elettrici fuori traccia.
Utilizzate curve 90° e raccordi diritti, tagliate a misura le sezioni e parzialmente cablata internamente la parte elettrica, il tutto dipinto ed utilizzati i serrafili per il fissaggio di tutti i componenti.
In un giorno ho ottenuto un massimo di 185Wh di carica, poco più della metà delle capacità della batteria, mediamente posso contare su 140Wh più che sufficienti per i miei tipici 12Km.
Il peso totale della struttura e la relativa altezza influiscono poco sullo stile di guida, anche ad alte velocità >30Kmh, poichè molto flessibile e segue perfettamente lo sterzo rendendolo semplicemente leggermente più rigido.
Nessun problema legato alle frenate, scaffe o di altra natura. occorre solamente irrigidire leggermente tutta la struttura poichè a volte è magari troppo flessibile, ed ho pensato alla schiuma poliuretanica che irrorerò quanto prima.
I pannelli offrono un ottimo riparo dal sole (e dalla pioggia) cosa molto apprezzata nei vari giri.
La resa è ancora scarsa, ho ordinato un'altro tipo di pannello flessibile da 100Wp misure 105*55 che monterò quanto prima e dai test fatti con omologo dai dati di targa dovrei riuscire a raddoppiare la capacità di carica ed ottimizzare pesi, ingombri e protezione sole/pioggia.
Ovviamente si notano le 'chicche' della radio e delle frecce con relativo comando modificato.
 
Si certamente, cercherò di abbassare la testa :)

Speravo in qualche ulteriore commento... del tipo... è un'idea folle... non ci girerei mai... la reputo un'offesa al ciclismo...
Insomma, qualcosa di ... costruttivo...
 
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