能量收集是一個熱門話題,而且應(yīng)該是。在許多情況下,它可以讓電路獲得“自由”能量,這些能量既可用又會被熱耗散或以其他方式浪費。示例包括使用環(huán)境振動通過壓電元件為數(shù)據(jù)收集傳感器供電,或收集空氣中的射頻能量用于類似用途。
但我認(rèn)為,有時也會使用收獲標(biāo)簽,作為實用性、有效性或技術(shù)現(xiàn)實非常可疑的項目的一個替代品。如果您還可以與另一個熱門話題(例如混合動力汽車)聯(lián)系起來,那就更有吸引力了。
一個這樣的例子是能量收集自行車,幾年前在麻省理工學(xué)院開發(fā),現(xiàn)在正在獲得大量資金。這當(dāng)然是一個有趣的工程設(shè)計挑戰(zhàn),但作為一個真正的產(chǎn)品:對不起,你可以把我排除在外。
然而最近有報道稱,總部位于馬薩諸塞州劍橋市的Superpedestrian已獲得超過 200 萬美元,用于將其所謂的“混合動力自行車”商業(yè)化,該自行車可將任何自行車變成電動混合動力車。它通過使用一個特殊的后輪(他們稱之為哥本哈根輪)來捕獲制動過程中損失的能量。
正如數(shù)百萬輛 HEV 和 EV 汽車所展示的那樣,我們知道再生制動是一種獲取能量的有效方式。但這是一個非常不同的情況。在自行車上,騎手消耗的大部分能量都損失在滾動摩擦、機(jī)械摩擦,尤其是空氣阻力上,所有這些都是不可恢復(fù)的。空氣阻力是最糟糕的損失者,因為它的損失隨著速度的平方而增加,因此大量的踩踏能量永遠(yuǎn)不會回來。
此外,如果大多數(shù)騎自行車的人關(guān)注道路和整體情況,他們根本不會過多地使用剎車。相反,他們調(diào)整踩踏節(jié)奏以放慢速度。當(dāng)然,有時候你必須剎車,甚至是用力剎車,但是有多少能量可以恢復(fù)呢?
盡管如此,不勞而獲的吸引力,無論是真實的還是想象的,都是非常強(qiáng)烈的。如果這個設(shè)計做得很明顯,把特殊的后輪用作小型發(fā)電機(jī),我可以理解。適度的踩踏需要 50 到 150 W 之間的功率,因此可以期望騎手再做 5% 到 10% 并獲得一些適度的能量來儲存——但是,這將是騎手真正的工作,而不是誘餌通過再生制動獲得免費能量。
如果您進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪芰枯斎?/span>/輸出平衡,我懷疑特殊 Superpedestrian 車輪增加的重量需要比系統(tǒng)捕獲的更多的能量。這些所謂的混合動力自行車可能看起來很時髦和有道德,但物理定律忽略了這些方面。
真正有意義的是我見過的許多電動自行車,其中一個中型可充電電池被夾在車架的下管或座管上,后輪轂被一個小型電機(jī)取代。這允許騎手在踩踏板的同時獲得輔助,或者在踩踏板休息時停止踩踏板并以 10-15 英里/小時(15-25 公里/小時)的速度行駛。