אנרגיית בלימה להטענת אופניים

מהנדסים מאוניברסיטת טרנטו שבאיטליה עובדים על מערכת חדשנית הלוכדת את אנרגיית החום הנוצרת בזמן בלימה כדי להטעין את המערכות האלקטרוניות שעל האופניים. מאמר מחקרי שפורסם בנושא מתאר שיטה ללכידת אנרגיה הן מבלימה והן מאור השמש לצורך הפעלת רכיבים אלקטרוניים באופניים, בהם הילוכים אלקטרוניים, מוטות אוכף מתכווננים, מדי הספק ומערכות טלמטריה לאיסוף נתונים.

רכבי מרוץ של פורמולה 1 ורכבים חשמליים משתמשים בבלימה רגנרטיבית כדי ללכוד אנרגיה קינטית בזמן האטה. תיאורטית. באופניים אפשר ליישם עיקרון דומה, אך הגישה שנבחנת כאן שונה באופן מהותי.

המערכת שנחקרת מבוססת על ניצול אנרגיה תרמית הנוצרת מחיכוך הבלמים לצד אנרגיה סולרית. החוקרים מציינים כי רכיבים אלקטרוניים בעלי צריכת חשמל נמוכה, הפועלים באופן אלחוטי, נעשים נפוצים יותר ויותר באופניים מודרניים, ממעבירי הילוכים ומוטות אוכף ועד מזלגות ובולמי זעזועים עם שליטה אלקטרונית. מגמה זו יוצרת תלות גוברת בסוללות קטנות. המחקר בוחן אם אפשר להפחית או אף לבטל את הצורך בהן באמצעות פתרונות חדשניים לאיסוף וניהול של אנרגיה בלי לפגוע בחוויית הרכיבה.

המחקר מתמקד בשני מקורות אנרגיה עיקריים: חום הנוצר בעת בלימה ואנרגיית שמש. הדוקטורנטית מריה דוליוני (Maria Doglioni), אחת ממחברות המאמר, מסבירה כי המטרה אינה לייצר חשמל בכמות שתספיק להטענת סוללות גדולות כמו באופניים חשמליים אלא להפיק די אנרגיה להפעלת המפעילים והרכיבים האלקטרוניים עצמם. לדבריה, "אנחנו משתמשים בחום שמתבזבז בעקבות חיכוך בזמן בלימה, ומכוניות חשמליות משתמשות במנועים הפועלים לאחור כגנרטורים."

האנרגיה התרמית נוצרת כאשר הבלמים ממירים את האנרגיה הקינטית של האופניים והרוכב לחום. במקום שחום זה יתפזר לסביבה, המערכת מאפשרת ללכוד אותו ולהמיר אותו לחשמל שאפשר להזרים למערכות האלקטרוניות של האופניים.

המערכת משלבת גם קליטה של אנרגיה סולרית באמצעות פנלים פוטו־וולטאיים, הממירים את קרינת השמש לזרם חשמלי. האנרגיה הסולרית משולבת עם האנרגיה התרמית שמופקת מהבלמים, והחוקרים בוחנים אם שילוב שני המקורות יכול לספק די חשמל להפעלת רכיבים אלקטרוניים ואף לבטל לחלוטין את הצורך בסוללות.

המערכת משתמשת בלוח אלומיניום שבא במגע עם רפידות בלם הדיסק, ומעביר את אנרגיית החום אל גנרטור תרמי. הגנרטור מותקן על תושבת מודפסת בתלת־ממד, המתחברת לבורגי תושבת הקליפר (post-mount) של בלם הדיסק וממוקמת מעל הרפידות. הגנרטור התרמי ממיר את החום לאנרגיה חשמלית המועברת באמצעות חיווט לרכיבים על האופניים. על פי המאמר, המערכת נראית ככזו שאפשר להתאים לכל מיני סוגים של בלמי דיסק בלי להזדקק לקליפרים ייעודיים יקרים או לחומרה מסורבלת.

יתרון נוסף של הפתרון הוא היותו מבוסס על אנרגיה תרמית, ולכן לא יוצר חיכוך נוסף. בכך הוא שונה ממערכות דינמו, אשר מוסיפות גרר ומקשות את הרכיבה על הרוכב. החוקרים מציינים שימוש אפשרי נוסף לאנרגיה המופקת: הפעלת מערכות טלמטריה באופני הרים, בעיקר בירידות. דוגמה לכך היא מערכת MIND של חברת מונדרייקר (Mondraker), האוספת נתוני מתלים ומציגה אותם לרוכב באמצעות אפליקציה ייעודית.

ג'וזפה פסקוויני (Giuseppe Pasquini), מחבר נוסף של המאמר, מסביר כי במחקר נבחרה גישה אחרת: במקום להפעיל מערכת GPS עצמאית על האופניים, משתמשים באפליקציה מותאמת שמנצלת את ה־GPS של הטלפון החכם, וכך נשמרת האנרגיה שנאספה בשביל החיישנים שעל האופניים עצמם. "כדי להפעיל ביעילות רכיבים כגון מעבירי הילוכים וטלמטריה, אנחנו מתקדמים מעבר לטכנולוגיות הסטנדרטיות, תוך שילוב של צריכת חשמל נמוכה יותר ויכולת ייצור אנרגיה גבוהה יותר", אומר פסקוויני.

גם בשלב האבטיפוס, המערכת נראית מינימליסטית וקומפקטית יחסית. אם זה גודלה כבר בגרסת טרום ייצור, ייתכן שיש כאן בסיס מבטיח לפיתוח מוצר מסחרי קטן, נקי שמשתלב היטב באופניים מודרניים.

לפרטים נוספים