Fahrradgenerator – DIY Experiments #11 – Alles über menschliche Kraft



• Unsere Facebook-Seite: • Kurzfassung des Videos: Heute werden wir Experimente mit menschlicher Kraft machen. Unser Ziel wird es sein, so viel Strom wie möglich selbst zu produzieren. Wir werden zuerst unser Setup ausprobieren, das ein normales Fahrrad in einen Generator verwandelt, dann geben wir Ihnen interessante Informationen über die menschliche Kraft. Der schwierigste Punkt ist, den Generator mit dem Rad des Fahrrads zu verbinden, wir verwenden ein Rollerrad, das an einer Holzhalterung gehalten wird. Das Drehmoment, also die Drehkraft, wird mit Schrauben bis zum Motorritzel übertragen. Durch geschicktes Anpassen des Drucks zwischen dem Fahrrad und den Rädern des Rollers ist es möglich, die Leistung mit einer angemessenen Effizienz zu übertragen. Die Größe des Rollerrades wurde so gewählt, dass eine normale Trittfrequenz den Generator um seinen Nennwert herum dreht. Wir sitzen auf dem Fahrrad und machen eine Spannungsmessung ohne Last. Wir erreichen locker 36V, die Nennspannung des Motors, es ist dann möglich bis zu 50V zu erreichen. Okay für die Spannung, aber Leistung ist Spannung mal Strom, und im Moment ist der Strom 0, da keine Last vorhanden ist, so dass in diesem Test keine nützliche Leistung erzeugt wird. Deshalb spüren wir auch keinen Widerstand von den Pedalen. Jetzt werden wir 21W Autoglühbirnen ausprobieren, und um direkt auf den Punkt zu kommen, werden wir direkt mit 9 Glühbirnen beginnen, in einem 3er-mal 3 parallelen Layout. Wenn die Spannung 36 V überschreitet, beträgt die Leistung mindestens 189 W. Es ist ein Erfolg, und es ist nicht einmal schwer. Wir haben es geschafft, bis zu 555 W zu produzieren, aber können wir mehr produzieren? Diese Leistung entspricht der Ausgangsleistung des Generators, aber von den Pedalen bis zum Widerstand gibt es viele Verluste, in der Mechanik des Fahrrads, zwischen dem Roller und den Rädern des Fahrrads und schließlich im Generator. Der Verlust im Generator kann genau berechnet werden. Sein Wirkungsgrad liegt in unserem Test bei 80%, die mechanische Energie an der Motorwelle liegt also bei ca. 700W. Es ist schwieriger, andere Verluste abzuschätzen, aber sie sind nicht zu vernachlässigen, wir schätzen, dass die mechanische Leistung der Pedale nahe 900 W liegt. In jüngerer Zeit ist es uns gelungen, mit einem anderen einfacheren Setup bis zu 750 W zu produzieren. Es basiert auf einem effizienten bürstenlosen 1000-W-Nabenmotor. Auch der Gesamtwirkungsgrad ist dank einer direkten mechanischen Übertragung besser. Die Leistung auf den Pedalen beträgt wieder etwa 900 W, aber wir rufen mehr davon ab. Die Energie wird in Li-Ionen-Zellen gespeichert, und es ist möglich, die am besten geeignete Zykluskadenz zu suchen, indem man die Anzahl der Zellen in Reihe verschiebt. Hier ist ein einfacher Test, um die maximale Leistung abzuschätzen, die wir liefern können. Dies besteht darin, so schnell wie möglich eine genaue Höhe zu erklimmen. Die Überwindung der Schwerkraft verbraucht Energie, die bergab freigesetzt werden kann. Durch Messung seines Gewichts und der Dauer des Aufstiegs lässt sich die Leistung berechnen, in unserem Test sind es mindestens 1075W. Natürlich ist es unmöglich, diese enorme Anstrengung lange zu halten, unser Muskelvorrat an ATP, der uns jederzeit eine intensive Anstrengung ermöglicht, geht schnell zur Neige, und mit der Zeit werden langsamere Stoffwechselvorgänge aufgebraucht. Eine gesunde Person kann innerhalb von Sekunden bis zu 1000 W erreichen, aber für eine Stunde beträgt das Maximum etwa 250 W. Für einen 8-Stunden-Arbeitstag wären es nur etwa 125W. Es macht nur 1 kWh Energie pro Arbeitstag. Diese Arbeit als Job für einen ganzen Monat zu machen, würde sich weniger als 3 Dollar Strom auszahlen. Auch wenn es ausreichen würde, viele Geräte mit niedrigem Verbrauch zu versorgen, kann der Gesamtverbrauch dieser Geräte im Vergleich zu nur einem Gerät mit hohem Verbrauch unbedeutend sein. Nun eine Frage, ist die menschliche Energie umweltfreundlich? Es ist möglich, unseren Körper mit einem Motor zu vergleichen. Zum Beispiel können wir unseren Stoffwechsel durch die Verbrennung von Zucker und die Benzinmotorchemie durch die Verbrennung des Isooctan-Kohlenwasserstoffs vereinfachen. Beide Reaktionen setzen nur Wasserdampf und Kohlendioxid frei, das berühmte „CO2“. Wenn wir unsere Umweltstudie nur auf CO2 beschränken, das für die globale Erwärmung verantwortlich ist, ist die Menge an Arbeit, die pro emittierter CO2-Einheit freigesetzt wird, beim Motor doppelt so hoch. In dieser Hinsicht ist eindeutig der Benzinmotor der Gewinner, aber ein durchschnittlicher Automotor ist 500-mal stärker als seine Dauerleistungsfähigkeit des Fahrers. Das Beste an menschlicher Kraft ist nicht ihre Energie- oder CO2-Effizienz, sondern ihre Nüchternheit. Sport ist für das Gleichgewicht des menschlichen Körpers notwendig und die Nutzung der eigenen Energie für einen sinnvollen Zweck ist immer von Vorteil. Ein weiterer wichtiger Punkt ist der Ursprung der chemischen Energie. Öl stammt aus der Lithosphäre, während die Nahrung, die wir essen, aus der Biosphäre stammt. Der Kohlenstoffkreislauf in der Biosphäre ist schnell und gut ausbalanciert, das vom Menschen emittierte CO2 wurde eingefangen und wird von Nahrungspflanzen aufgenommen 5 % des Kohlenstoffs kehrt in die Lithosphäre zurück, sodass 95 % der derzeitigen Emissionen in der Atmosphäre verbleiben, solange nichts unternommen wird, um dies zu ändern. Danke fürs zuschauen!

source