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*自転車で自家発電プロジェクト*

2011.06.02.15:25

さて、ローラー発電プロジェクトの続報です。

今回は「直流電源FET負荷装置」なるものを用いて、実際にどれくらい負荷をかけられるのか?(=発電できるのか?)を実験しました。


・ローラー発電機の全容。

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ローラー台は4年前に購入した「シロモト」さんを改造。(これは脚の下にスポンジがあって、ゆらゆらするのが特徴です)

ベースはあえてコンパネで。これは実験的に切った貼ったし易いことと「絶縁体」であることがミソ。



・負荷ユニットの改造

まず既設のマグネット式負荷装置を完全に撤去します。

7735602_1157326809_75large.jpg

次に既設の「フライホイール」をドライブ側プーリーに改造すべく、10mm厚のシームレス鋼管(内径がフライホイール外径と同じになるもの)を2枚、イモネジでつけてプーリー溝を作りました。

7735602_1157326793_102large.jpg

Vベルトは一般的なM型。500円くらいです。

7735602_1157326891_3large.jpg


・発電機はオルタネーターです。

7735602_1157326875_95large.jpg

「普通自動車用は重すぎる」ことと、「ドリブンプーリーを制作しなくて済む」、という理由から、軽自動車用かつ10年くらい前のモデルを選びます。(新しい自動車はみなVベルトじゃないのです)

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ヤフオクで2~3千円くらい。


・オルターネーターコイル励磁用のバッテリー。
7735602_1157326821_190large.jpg

「発電するのにバッテリーがなぜいるの?」という疑問はごもっとも、ですけれど解説すると長くなるので割愛。

あまり負荷にならずに充電したい&コスト重視で12V/5Aのものをチョイス。(これなら充電電流は0.1-0.5A程度なので、全く負荷になりません)

余談ですが、
本当は普通乗用車用40Aバッテリーをかまして、「ローラー発電は充電のみ」とし、「電気機器は常時バッテリー供給」とするのが理想だったのですが、そんなのはまったく夢物語だったことがのちに発覚します。
これはまた別の機会に。


・100V機器に電源を供給するインバーター

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オルタネーター出力は12-15V(車のACCと同じ)ですから100Vに変換する必要があります。それがインバーター。
カー用品店とかホームセンターで売ってます。これは連続定格150W出力で3千円くらい。

USB出力も付いていたりします。
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*****


こんなカンジにテスト回路を組んで実験開始。

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まず、扇風機(←これがそもそもの目的だったりする)

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定格は「強風」で45Wです。
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一般的サイクリストなら余裕で回せると思います。

(ただし、オルタネーター励磁>インバーター電源オン、という手順が必要)



このときのオルタネーター出力は14.5Vで3.4Aほど。クランク出力(パワーメーターSRMの読み)はおよそ190W。つまり140Wがロスで発電として使えるのが50Wということです。

7735602_1157327127_4large.jpg


ではこのシステムでいったいどれくらい(実用的に)発電できるのか?
今回は某社の協力を得て「FET直流電源負荷テスト装置」なるものでデータを取りました。

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「テスト方法」

・ローラー台で時速27kph/85回転を目安に漕ぎ続けます。
・FET負荷テスト装置の負荷電流を1分ごと0.5Aづつ、上げていきます。
・このときのクランク出力(SRM読み)を記録。


負荷電流/出力電圧/SRM出力/速度
-----------------------------------
0.5A/14.9V/124W/27.2kph
-----------------------------------
1.0A/14.8V/136W/27.4kph
-----------------------------------
1.5A/14.8V/148W/28.1kph
-----------------------------------
2.0A/14.7V/156W/27.9kph
-----------------------------------
2.5A/14.6V/165W/27.6kph
-----------------------------------
3.0A/14.5V/175W/27.3kph
-----------------------------------
3.5A/14.4V/185W/27.2kph
-----------------------------------
4.0A/14.4V/196W/27.4kph
-----------------------------------
4.5A/14.3V/210W/27.9kph
-----------------------------------
5.0A/14.1V/220W/27.2kph
-----------------------------------
5.5A/14.2V/224W/25.2kph
-----------------------------------
6.0A/14.2V/242W/26.0kph
-----------------------------------
6.5A/14.1V/252W/25.8kph
-----------------------------------
7.0A/14.1V/277W/27.3kph
-----------------------------------
7.5A/13.9V/288W/26.9kph
-----------------------------------
8.0A/13.9V/303W/25.9kph
-----------------------------------


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******

「考察とまとめ」


・一般的サイクリストが一時間発電できるのは、「60~80W程度」と考えます。

・これは、家庭用扇風機にして2台程度、または扇風機を廻しながらDVDを見て携帯を充電する、それくらいの容量です。

・一歩前進して、このローラー発電機で「電動アシスト自転車」のバッテリーを充電する、なんてアイデアはいかがでしょう?
「ママの自転車はパパがアシストしてるんです」
なんてちょっと素敵でしょ?
自転車版のスマートグリット、といったところでしょうか。


***


次回
「このシステムを三本ローラーへ移植!」
に続きます。(たぶん)

なぜならワタシが三本ローラーを愛してやまないから!


(kazu)




comment

Secret

No title

2011.06.03.22:34

はじめまして、ブログの訪問履歴からリンク辿ってコチラに来ました。
発電ローラー台、以前ワタシもやってみたコトあります。私の場合はちゃんと測ったわけではないのですけど(効率や体力の差も?!)ある程度の時間続けて出せるのは30~50w程度かなぁ?という感じでした。
負荷を直に繋ぐより充電した電気を使うほうが良いみたいですね←それがわかった所でそれっきりになってしまいましたが…
3本ローラーでどうなるのか楽しみにしてます。

No title

2011.06.04.17:23

Go_Go_wheelsさん>

はじめまして。
コメントありがとうございます。
kniさんのTwitterで貴HPを知り、ローラー発電の記事を何度か読ませていただきました。
お礼が後回しになってしまいましたが、とても参考になりました。(遅ればせながら)ありがとうございました。

仰るとおり、現状で機械系の損失が多きすぎる、というのが実感です。
しかしコストとお手軽さ重視で進めましたので、これも致し方無いかなあと。専用のプーリーつくるだけでも数万になってしまいますし。

せっかくここまでやったから、(商品化とまでいわなくても)自分が恒久的に使えるものにまでは煮詰めたいなあと思っています。
都度、当BLOGにてご報告いたします。


No title

2011.09.09.14:22

はじめまして。
ローラーで発電できないものかと検索してたどり着きました。

電動アシスト自転車のバッテリーを充電、いいですね。
自分はエネループなど繰り返し使える充電池に充電して、ライトや携帯の充電が出来ればいいなぁ、と思います。
しかし技術も頭もないので、こちらのブログを応援しています!

No title

2011.09.09.16:05

osirosanさん>

はじめまして。
当blogをご覧いただき、またコメントまで頂きありがとうございます!

実はこのシステムはもう古くて、いろいろ改良して完成版があるのです。
そして三本ローラーバージョンもできているのですが、なにぶんにも多忙にまかせてBlogの更新を怠っております(汗)スイマセン。

作ってしまえば案外簡単なので、その製作手順等をまとめられればなあと思っています。
あまり期待せずに(笑)気長に見守って頂ければ幸甚です(^^;



No title

2013.09.30.16:45

はじめまして。
普通乗用車用40Aバッテリーをかまして、「ローラー発電は充電のみ」とし、「電気機器は常時バッテリー供給」とするのがなぜ夢物語なのか、出来れば教えて頂きたいです。

No title

2013.09.30.17:02

無記名さん>

はじめまして。

最近すっかり放置気味な当Blogですが(汗)コメント戴きありがとうございます。

>普通乗用車用40Aバッテリーをかまして、「ローラー発電は充電のみ」とし、「電気機器は常時バッテリー供給」とするのがなぜ夢物語なのか、出来れば教えて頂きたいです。


僕も素人ですのであくまでも私見です、と前置きした上で。


一般に自動車用バッテリーの充電は5時間率容量(Ah)の1/10の電流で行います。一般に普通自動車用の40型式のバッテリーの5時間率容量は28A程度、ですから充電電流は「2.8A」必要、ということになります。

上記Blogでの実効発電電流をご覧になっていただければわかりますが、 2.8Aも充電電流に回すにはクランク負荷が170W程度は必要だということがわかります。170Wというのは僕のレベルでL3の下限。
つまりそれくらい「重い」んですね。
これはバッテリー(=ローラー発電からみると負荷装置そのもの)を接続すればすぐに実感することが出来ます。

さらに、その「普通充電(1/10電流)」では5時間以上(!)充電=発電し続けないと充電されないわけですから、僕のような貧脚では170Wで5時間も漕ぎ続ける事は不可能といって過言ではないでしょう。

もう少し豪脚さんで、かつロングライドの能力に長けている方なら、まあ不可能ではないレベルなのかも?

以上、何か参考になれば幸いです。




No title

2016.06.08.17:47

最近、ロードバイクに乗り始めたのはいいものの、雨や強風のときは乗れずにもじもじしていました。
そんなときに、ローラー台で発電できたら・・・
とおもい、このブログにたどり着きました。

電子工作も好きで、どうせ発電するのであれば、ベルチェ素子のベストを作って発電するのもありかな?
と思っていました^^;

No title

2017.01.26.19:06

はじめまして。3本ローラーで発電することを計画中なのですが、知識がまるでないので、ネット検索中に、ここへ。初心者の自分にもわかりやすい内容に感激です。実際制作の際には、参考にさせていただきます!

Re: No title

2017.02.14.11:23

結城リノンさん>

お返事が大変遅くなって申し訳ありませんm(_ _)m
長らくブログ放置してたせいで、パスワードは忘れるわ登録していたメアドが変わってるわで、管理画面に入るのに手間取っておりました^^;


> 電子工作も好きで、どうせ発電するのであれば、ベルチェ素子のベストを作って発電するのもありかな?
> と思っていました^^;

それも面白いですね!!(^^)
オトナになってしまうと、ついつい無駄とか効率とか割に合わないとか、そんなつまらない発想で縛られてしまって行動出来なくなってしまうものですが、でもいつだって発明や発展は「無駄」「非効率」から端を発してることばかりですから。
このローラー発電も効率で考えれば決して実用的とはいえないシロモノですが、なによりも結果じゃなくてここまでの過程が楽しった、ただそれだけなんです。それで十分だと、思うんですね^^


Re: No title

2017.02.14.11:33

だっくさん>

はじめまして。
お越しいただきありがとうございます!
お返事遅くなってホントに申し訳ありません。放置しすぎでそろそろ閉鎖しようかと悩んでいたんですが、たまにこうしてどなたかにお越しいだだけるのだとすると、もう少し維持していようかなと思い始めました。

記事にはしていませんがこの後、3本ローラー版も完成しております。
実負荷テストはしてないんですが、発電容量は固定版のさらに下(笑)50~60W程度です。
それは三本ローラー故に前輪を廻す負荷がある事や、ドライブローラーに対しての駆動力が固定ローラーよりも劣るため、と考えられます。

また、負荷(発電された電気を使う機器)を自在にコントロール出来ればいいのですが、いきなり100Wもの扇風機を廻すとローラーを廻すことさえままならないのが三本ローラー版の難点です。
三本ローラー版で発電する場合は、アップは軽い負荷、LT領域まで踏めるようになったら負荷を上げられるように、リモコン操作できる扇風機やジェットファンで運用されることをオススメします。

記事に書いたような、嫁さんの電動アシスト自転車のリチウムイオン電池を充電、、とかは、まだまだ遠い道のりです^^;


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