Môžu brzdy nahradiť batérie v elektronickom radení? Talianski vedci si myslia, že áno
Hliníková platňa prenáša tepelnú energiu vznikajúcu pri brzdení z brzdových doštičiek do tepelného generátora. Foto: Giuseppe Pasquini; Maria Doglioni; Arianna Saviane; Davide Brunelli
Inžinieri z Univerzity v Trente v Taliansku vyvíjajú systém, ktorý zachytáva teplo vznikajúce pri brzdení a premieňa ho na elektrickú energiu určenú na napájanie elektroniky na bicykli.
Odborná štúdia opisuje spôsob, ako získavať energiu z brzdenia aj zo slnečného žiarenia a následne ju využívať na prevádzku elektronických komponentov, vrátane elektronického radenia, teleskopických sedloviek, wattmetrov či telemetrických systémov.
Formuly 1 aj elektromobily využívajú rekuperačné brzdenie na získavanie kinetickej energie pri spomaľovaní. Teoreticky by podobný princíp mohol fungovať aj na bicykloch.
Využitie tepelnej a solárnej energie
Štúdia poukazuje na to, že „nízkoenergetické bezdrôtové akčné členy“ sa čoraz častejšie objavujú v bicyklových komponentoch, ako sú teleskopické sedlovky, prehadzovače a dokonca aj odpružené vidlice a tlmiče.
S tým rastie potreba batérií, ktoré túto technológiu napájajú. Autori skúmajú, či by „inovatívne riešenia získavania a správy energie, ktoré nenarušia jazdecký zážitok“, mohli znížiť alebo úplne odstrániť závislosť od batérií.
Výskum sa zameriava na dva zdroje energie, tepelnú energiu vznikajúcu pri brzdení a solárnu energiu.
Doktorandka Maria Doglioni, jedna z autoriek štúdie, vysvetľuje, že cieľom nebolo vytvoriť dostatok energie na nabíjanie veľkých batérií, aké sa používajú v elektrobicykloch, ale zabezpečiť dostatočný výkon pre akčné členy elektronických komponentov.
Tento koncept získavania energie sa výrazne líši od rekuperačných systémov v elektromobiloch.
„My využívame odpadové teplo vznikajúce trením pri brzdení, zatiaľ čo autá používajú elektromotory pracujúce v opačnom režime ako generátory,“ vysvetľuje Doglioni.
Tepelná energia vzniká v momente, keď brzdy premieňajú kinetickú energiu jazdca a bicykla na teplo. Namiesto toho, aby sa toto teplo rozptýlilo do okolitého prostredia, systém ho dokáže zachytiť a nasmerovať do elektronického systému moderného bicykla.
Popisovaný systém zároveň zachytáva aj energiu zo slnečného žiarenia. Tú získava pomocou fotovoltických panelov, ktoré premieňajú slnečné žiarenie na elektrický prúd. Ten sa následne kombinuje s energiou z brzdenia a privádza k elektronickým komponentom.
Ako to funguje?
Základom systému je hliníková platňa, ktorá je v kontakte s brzdovými platničkami kotúčovej brzdy a prenáša tepelnú energiu do tepelného generátora.
Tepelný generátor je upevnený v 3D tlačenom držiaku, ktorý sa montuje na skrutky post mount uchytenia brzdového strmeňa a nachádza sa nad brzdovými platničkami.
Generátor premieňa teplo na elektrickú energiu, ktorá sa následne pomocou vodičov rozvádza do ďalších častí bicykla.
Zdá sa, že systém by mohol byť prispôsobiteľný rôznym typom bicyklových bŕzd bez nutnosti používať špeciálne strmene alebo rozmerné a komplikované riešenia.
Keďže funguje na princípe tepelnej energie, celý systém je bez trenia. To je jeho veľkou výhodou oproti dynamám, ktoré do jazdy vždy prinášajú určitý odpor.
Súčasťou riešenia sú aj fotovoltické panely, ktoré zachytávajú solárnu energiu. Tá sa používa v kombinácii s tepelnou energiou s cieľom overiť, či by tieto dva zdroje dokázali spoločne vytvoriť dostatok výkonu na napájanie elektronických komponentov a úplne eliminovať potrebu batérií.
Štúdia zároveň uvádza, že získaná energia by mohla na horských bicykloch slúžiť aj na napájanie telemetrie pri jazde z kopca.
Príkladom je systém MIND od značky Mondraker, ktorý zbiera údaje o odpružení a sprístupňuje ich jazdcovi prostredníctvom aplikácie myMondraker.
Giuseppe Pasquini, ďalší z autorov štúdie, vysvetľuje, že výskumný tím zvolil odlišný prístup než systém MIND, ktorý využíva vlastný GPS modul.
Pasquini uvádza, že namiesto toho použili vlastnú aplikáciu, ktorá na zber dát v reálnom čase využíva GPS smartfónu, čím sa ušetrená energia môže využiť pre ostatné senzory.
Čo prinesie budúcnosť?
„Aby sme dokázali efektívne napájať komponenty, ako sú radenie či telemetria, posúvame sa za hranice bežných technológií kombináciou nižšej spotreby energie a vyššej produkcie,“ hovorí Pasquini.
Aj v prototypovej fáze pôsobí celý systém veľmi minimalisticky. Ak už je táto predprodukčná verzia malá a kompaktne riešená, môže to byť dobrým signálom pre jeho budúcu sériovú podobu.
