Hoe milieuvriendelijk is de energiefiets?

Al trappend elektriciteit opwekken is goed voor je conditie, maar het ecologische voordeel is zeer twijfelachtig.

Hoewel het menselijk lichaam niet erg efficiënt is in het omzetten van brandstof (voedsel) in energie, is dat niet het vraagstuk dat we hier willen aankaarten: mensen moeten nu eenmaal bewegen om gezond te blijven, en dus kunnen we die energie evengoed aanwenden om apparaten aan te drijven.

Het probleem is dat de moderne benadering van de technologie resulteert in weliswaar praktische maar bijzonder inefficiënte machines. In feite doe je met een energiefiets niets meer dan het opwekken van de energie die nodig was voor de productie van de batterij.

---

---

Pedaalaangedreven machines

Na de uitvinding van de fiets in de jaren zeventig van de negentiende eeuw dook er al snel een stationaire variant van de technologie op: de pedaalaangedreven machine.

Vanaf 1876 werden er pedaalaangedreven draaibanken, zaagmachines, slijpmachines, pompen, freesmachines, boormachines en snijmachines op de markt gebracht. Deze toestellen - die erg populair werden - waren bedoeld voor kleine werkplaatsen en huishoudens die niet over elektriciteit of stoomkracht beschikten (bronnen: 1/2/3).

Pedaalkracht maakte al deze bewerkingen veel efficiënter in vergelijking met machines die met de hand werden aangedreven. De spieren in de benen zijn veel sterker dan die in de armen. Tredmolens en kaapstanders boden eerder in de geschiedenis al een soortgelijk voordeel, maar pedaalkracht was veel compacter, wat de toepassingsmogelijkheden ervan aanzienlijk groter maakte.

Hoeveel energie kan een mens produceren?

Een persoon met een gemiddelde conditie kan ongeveer drie keer meer energie leveren via pedalen dan via een hendel die met de hand wordt aangedreven. Toch mag het potentieel van pedaalkracht niet worden overdreven.

Het klopt dat atleten tot 1.000 watt en meer chemische energie kunnen leveren, maar dat houden ze slechts kortstondig vol. Het vermogen dat een persoon met een gemiddelde conditie over een langere tijdspanne kan volhouden is minder spectaculair: 75 watt of 1 "hup".

Deze eenheid (een afkorting voor human power) werd in 1984 geïntroduceerd en stelt dat een gemiddelde persoon één hup kan volhouden voor onbepaalde tijd, twee hup (150 watt) voor ongeveer twee uur, drie hup (225 watt) voor ongeveer een half uur, en vier hup (300 watt) slechts voor eventjes (bron).

Het vermogen dat je kan opwekken op een energiefiets is overigens beperkter dan wat je kan produceren op een fiets omdat er geen luchtweerstand is. Die zorgt er op de weg namelijk voor dat het lichaam wordt afgekoeld. Op een energiefiets raak je sneller overhit.

De revival van de energiefiets

Het succes van pedaalaangedreven machines was van korte duur. Hoewel ze werden ontworpen om 100 jaar of langer mee te gaan, overleefden de meeste exemplaren de Eerste Wereldoorlog niet, toen ze werden gesloopt om het metaal te recycleren.

Pedaalaangedreven machines beleefden, samen met de fiets, een eerste revival tijdens de jaren zeventig van de twintigste eeuw, na de oliecrisis. Omdat de ontwikkeling van de technologie vijftig jaar had stil gestaan, was er veel werk aan de winkel. Er werd flinke vooruitgang geboekt - onder meer het aantal toepassingen werd enorm uitgebreid - maar de ontwikkeling stokte opnieuw snel toen de oliecrisis achter de rug was. Uit het onderzoek kwam geen enkel commercieel product voort.

Halverwege de jaren negentig kwam een tweede renaissance op gang, dit keer voornamelijk gevoed door de bezorgdheid over de klimaatopwarming. Maar deze keer ligt de klemtoon elders: niet langer op de rechtstreekse mechanische aandrijving van apparaten, maar op de opwekking van elektriciteit.

Pedaalaangedreven concerten

Het al fietsend opwekken van elektriciteit is de jongste jaren populair geworden bij mensen die hun ecologische voetafdruk willen verkleinen. Een aantal fabrikanten (Windstream, Convergence Tech en Magnificent Revolution) bieden materiaal aan waarmee je een gewone fiets in een wip omtovert tot een kleine elektriciteitscentrale. Het gaat om een metalen steun waarin je je fiets vast kan klemmen, voorzien van een elektrische generator en verbonden met een batterij.

Dit zijn ook de machines die worden ingezet voor educatieve doeleinden, waar kinderen het verschil wordt duidelijk gemaakt tussen (bijvoorbeeld) het energieverbruik van een gloeilamp of een spaarlamp, en voor ecologische showprojecten, zoals het leveren van energie voor een muziekconcert, een filmvoorstelling of een supercomputer. De BBC maakte zelfs een televisie-aflevering waarin een heel huishouden werd aangedreven door dit soort generators, waarbij 80 fietsers tot 14 kilowatt elektriciteit opwekten.

Een fietsgenerator is niet energie-efficiënt

Er zijn heel wat bedenkingen te maken bij deze aanpak. Ten eerste is het opwekken van elektriciteit een erg inefficiënte manier om apparaten aan te drijven, omwille van de energieverliezen in de batterij, de bijhorende elektronica en de generator. Die energieverliezen kunnen snel oplopen: 10 tot 35 procent in de batterij, 10 tot 20 procent in de generator, en 5 tot 15 procent in de omvormer (die gelijkstroom omzet in wisselstroom). (Bronnen: 1/2/3). De energieverliezen in de spanningsregelaar (die verhindert dat je de batterij opblaast) bedragen ongeveer 25 procent. (Bronnen: 1/2).

Dat betekent dat het totale energieverlies in een pedaalaangedreven generator 42 tot 67,5 procent bedraagt (rekenvoorbeeld voor de hoogste waarde: 100 watt input = 80 watt na 20% verlies in generator = 57,5 watt na 25% energieverlies in de spanningsregelaar = 37,5 watt na een verlies van 35% in de batterij = 32,5 watt na een verlies van 15% in de omvormer = een output van 32,5 watt = efficiëntie van 32,5% of een energieverlies van 67,5%).

De helft tot twee derde van de opgewekte energie gaat verloren als je elektriciteit opwekt en die opslaat in een batterij

Daarbij komt nog een klein maar continu verlies als de batterij niet wordt gebruikt, en bovendien neemt de opslagcapaciteit van de batterij na verloop van tijd af. En om de berekening van de elektrische verliezen compleet te maken, zou je eigenlijk ook nog de verliezen in het apparaat dat wordt aangedreven in rekening moeten brengen (wat we hier niet zullen doen).

Een energieverlies van 42 tot 67,5% betekent dat het 42 tot 67,5% meer energie kost om een apparaat (bijvoorbeeld een mixer) via elektriciteit aan te drijven dan wanneer je hetzelfde apparaat mechanisch zou aandrijven.

Als je 100 watt energie kan leveren, waarvan 42 tot 67,5 procent verloren gaat, blijft er slechts 32,5 tot 58 watt over om het apparaat te doen werken. Als datzelfde apparaat mechanisch wordt aangedreven, lever je (vrijwel) 100 watt direct aan het apparaat. Je moet dus 2 tot 3 keer zo hard of zo lang trappen als je beslist om elektriciteit op te wekken en die op te slaan in een batterij.

Energieverliezen in de aandrijving

Daar blijft het niet bij. Het tweede probleem met de huidige benadering van energiefietsen is dat er gebruik wordt gemaakt van een traditionele fiets en niet van een speciaal gebouwde machine - zoals dat het geval was aan het eind van de negentiende en het begin van de twintigste eeuw. Natuurlijk heeft het gebruik van een gewone fiets voordelen, maar opnieuw is het belangrijk om te realiseren dat deze aanpak weinig efficiënt is.

Eén van de redenen daarvoor is het gebruik van een frictie-aandrijving: het achterste fietswiel oefent kracht uit op het kleinere wiel van de generator (het principe van de intussen verdwenen dynamo). Terwijl een kettingaandrijving een efficiëntie heeft tot 98 procent, bedraagt die in het geval van een frictie-aandrijving slechts 80 tot 90 procent (bron). Bovendien is de slijtage veel groter.

Dit energieverlies moet bij het reeds berekende verlies van 42 tot 67,5% worden geteld, zodat het totale energieverlies oploopt tot 48 procent (in het beste geval) of 73,5 procent (in het slechtste geval). Een lage bandenspanning doet de efficiëntie van een frictie-aandrijving nog verder dalen.

Daarbij moet ook nog worden opgemerkt dat er energieverlies optreedt in de fiets zelf. De pedalen zijn niet rechtstreeks aan het achterwiel zelf vastgemaakt. Ze doen een tandwiel draaien, dat een ketting doet draaien, dat een tandwiel doet draaien, dat het achterwiel doet draaien.

Dus bovenop het energieverlies van de frictie-aandrijving komt het (weliswaar kleine) energieverlies van de kettingaandrijving (plus het energieverlies in de derailleur, als je fiets die heeft).

De kettingaandrijving direct aansluiten op de generator zou het energieverlies van de frictie-aandrijving opheffen, maar dat impliceert dat je de fiets moet aanpassen, zodat hij onbruikbaar wordt als transportmiddel - wat het hele concept van de commercieel verkrijgbare pedaalaangedreven generators om zeep helpt.

Racefiets is geen betere energiefiets

Er kan nog meer energieverlies optreden bij het gebruik van een gewone fiets voor het opwekken van elektriciteit. Zo toont fabrikant Windstream een racefiets om elektriciteit op te wekken. Dat is geen goede keuze, omdat de positie van de fietser in dat geval gericht is op het verminderen van de luchtweerstand. Onderzoek heeft aangetoond dat stationair fietsen in die positie 20 procent minder efficiënt is vergeleken met een kaarsrechte positie zoals op een klassieke fiets (bron).

Op de weg is een racefiets niettemin voordelig omdat de fietser het grootste deel van zijn of haar kracht opoffert aan het overwinnen van de luchtweerstand. Maar op een stationaire fiets heeft die positie uiteraard geen enkel voordeel.

De populaire mountain-bike is ook al geen goede keuze omwille van de geribbelde banden, die de efficiëntie van de frictie-aandrijving verder naar beneden halen. Kortom, terwijl deze producten het voordeel bieden dat je in principe je bestaande fiets kan gebruiken, komt lang niet elke fiets in aanmerking (bron).

Het belang van een vliegwiel

Een ander nadeel van het gebruik van een gewone fiets is dat die niet over een vliegwiel beschikt. Een vliegwiel is een zware ronde schijf die door het gewicht en de rotatiesnelheid kortstondig energie blijft produceren nadat ze in beweging is getrapt. Bij de speciaal gebouwde energiefietsen uit het einde van de negentiende eeuw nam het vliegwiel de functie over van het achterwiel van de fiets. De mens drijft het vliegwiel aan, en het vliegwiel drijft vervolgens de machine aan (die machine kan in principe ook een elektrische generator zijn).

Een vliegwiel is belangrijk omdat de krachtuitoefening op de pedalen niet constant is - als de ene pedaal helemaal boven staat en de andere helemaal beneden, wordt er slechts een minieme kracht uitgeoefend. Staan de pedalen daarentegen in een horizontale lijn dan is de krachtuitoefening het grootst.

Dat onregelmatige vermogen vormt geen probleem als je op de weg fietst omwille van de inertie van de fietser. Maar in het geval van een stationaire fiets leidt het tot een schokkerige beweging die het vermogen van de fietser beperkt.

Batterij voor energiefiets

Al trappend elektriciteit opwekken met je eigen fiets is niet alleen inefficiënt, het is ook verre van duurzaam. De productie van een batterij - die regelmatig vervangen moet worden - kost veel energie. Volgens dit onderzoek (pdf) bedraagt de ingebedde energie van een loodzuuraccu met een capaciteit van 150 watt-uur (zoals degene die met de Windstream generator wordt verkocht) tenminste 37.500 watt-uur, wat overeenkomt met 250 oplaadbeurten (bijkomende bronnen: 1/2).

Een energiefiets die elektriciteit opslaat in een batterij, kost meer energie dan hij oplevert

Met andere woorden: als je 75 watt kan leveren aan de batterij, moet je 500 uur trappen om de energie op te wekken die nodig was voor de productie van de batterij. Omdat de levensverwachting van een loodzuuraccu beperkt kan zijn tot 300 oplaadbeurten (bronnen: 1/2), bestaat de kans dat je met een energiefiets eigenlijk niets meer doet dan het opwekken van energie die nodig was voor de productie van de batterij.

Als je daarbij ook nog de ingebedde energie van de andere elektronica en onderdelen mee in rekening brengt, dan wordt het ecologische voordeel van de energiefiets zeer twijfelachtig. Het is waarschijnlijk dat zo'n fiets veel meer energie kost dan hij oplevert.

Hoe maak je een fietsgenerator efficiënter?

Er zijn verschillende manieren om de duurzaamheid en efficiëntie van een elektrische energiefiets te verbeteren. In principe kan je zowel de spanningsregelaar, de omvormer en de batterij elimineren - of elk van die drie. Maar daar betaal je wel een prijs voor.

Als je de omvormer weg laat, dan kan je alleen maar elektrische apparaten op gelijkstroom aandrijven - bijvoorbeeld toestellen die verkocht worden om op het dashboard van je auto aan te sluiten. Omwille van het grote energieverlies dat de omvormer veroorzaakt (25%), kan dat een interessante optie zijn. Maar lang niet alle apparaten zijn verkrijgbaar in een variant die werkt op gelijkstroom.

Als je de spanningsregelaar weglaat - wat het geval is bij een aantal commercieel verkrijgbare energiefietsen - dan moet je er over waken dat je een constante spanning produceert door op een metertje te kijken terwijl je trapt. Produceer je een te hoge spanning, dan blaas je immers de batterij op (of het apparaat, als je geen batterij gebruikt). De batterij weglaten verbetert zowel de efficiëntie als de duurzaamheid. Maar dan verlies je de mogelijkheid om elektriciteit op te wekken voor later gebruik. Met andere woorden: je hebt geen andere keuze dan te trappen terwijl je het apparaat in kwestie gebruikt.

Of dit mogelijk is of niet hangt af van waar je de generator wil voor gebruiken. Als je een laptop of een mobiele telefoon wil opladen is dat geen probleem, omdat die toestellen zelf over een batterij beschikken. Wil je echter het licht in de trappenhal doen branden, of een televisie, desktop computer, elektrische gitaar of (kleine) koelkast aandrijven, ligt dat iets moeilijker.

Energiefiets met vliegwiel en kettingaandrijving

Naast het eventuele weglaten van batterij of elektrische componenten doe je er ook goed aan een speciale energiefiets te bouwen in plaats van je bestaande fiets te gebruiken. Dat laat je toe om de frictie-aandrijving te vervangen door een efficiëntere kettingaandrijving, en om het achterwiel te vervangen door een vliegwiel. Het vliegwiel is ook zeer handig als je zonder spanningsregelaar trapt, omdat het niet alleen de energie-input (het natuurlijke trapritme) maar ook de energie-output (het voltage) gelijkmatiger maakt.

Een vliegwiel kan je makkelijk zelf maken door een fietswiel te vullen met cement. Je kan ook een rond houten tafelblad gebruiken, zoals in het geval van de Pedal Powered Prime Mover (PPPM), gemaakt door de Amerikaan David Butcher. De machine bestaat uit een stalen geraamte gemaakt van onderdelen van een kast.

De fiets is niet gemaakt om energie op te wekken - veel beter is het om een speciale pedaalaangedreven machine te bouwen

Hoewel de PPPM gebruik maakt van een frictie-aandrijving, is die relatief efficiënt. In plaats van een fietsband wordt de generator immers aangedreven door een "houten band" - het vliegwiel. Aangezien een hogere bandenspanning de efficiëntie van een frictie-aandrijving verbetert, kan een houten vliegwiel beschouwd worden als een fietswiel met een optimale bandenspanning.

Bovendien wordt het vliegwiel direct door de pedalen aangedreven, zodat het verlies van de kettingaandrijving wordt uitgewist. Het nadeel hiervan is dat je de trapversnelling niet kan aanpassen. Volgens Butcher is de energiefiets dankzij het vliegwiel tot 25% efficiënter dan het gebruik van een gewone fiets voor het opwekken van elektriciteit.

Directe mechanische aandrijving

De beste manier om het enorme efficiëntieverlies van een energiefiets te elimineren is helemaal geen elektriciteit te produceren en apparaten mechanisch aan te drijven - zoals dat het geval was aan het eind van de negentiende eeuw. Dat is onmogelijk in het geval van moderne elektronische apparaten zoals laptops en mobiele telefoons, maar veel andere machines zouden in principe mechanisch in plaats van elektrisch van energie kunnen worden voorzien: gereedschappen, keukenmachines, landbouwmachines, voedselverwerkende machines en industriële machines.

Daar hebben we het in de volgende artikels over:

• De vergeten toekomst van de fietsmachine
• Een hightech keuken zonder elektriciteit
• Bouw je eigen energiefiets of fietsmachine

Kris De Decker

---

Verwante artikels:

• Kan een moderne samenleving op menselijke spierkracht draaien?
• Europa zoekt vrachtfietsers (m/v): veel werk voor goede fietsbenen
• Maak alles samen: open modulaire hardware
• Het dubbele dividend van lokale energie: in het oog, in het hart

Startpagina.

---

Comments

[Geplaatst door: heleen van der sanden]

(1)

Hallo Kris,
Dat is weer een doorwrocht stuk!
Ik zal er via Twitter de Genoegvolgers op attenderen, die zullen het zeker met interesse lezen
Groetjes,
Heleen van der Sanden, www.genoeg.nl

[Geplaatst door: roland]

(2)

Grappig artikel, vooral het slot dat het mechanisch aandrijven het beste gebruik van de fiets is. Gelukkig wordt de fiets daarvoor benut. Helaas wordt je in de voortbeweging geremd door rolweerstand - wegdek - en door luchtweerstand versterkt door tegenwind. Zonder luchtweerstand is het rendement van de energiefiets hoger.

De e-motor toont dat elektriciteit efficiënt is om apparaten aan te drijven. Inefficiënt is de opslag in batterijen, die hier veel nadruk krijgt. Speelt ook bij wind- en zonenergie, met wisselende opbrengst, maar dat negeren we door het stroomnet als buffer te benutten.

[Geplaatst door: Eddie Gz.]

(3)

Nog een tip voor het efficiënter maken van de generator: door gebruik te maken van een zit- of ligfiets (of die houding) kan je behoorlijk wat winst maken. Gebaseerd op de cijfers uit het artikel over de velomobiel, vermoed ik dat het wel eens meer dan 25% kunnen zijn.

[Geplaatst door: Kris De Decker]

(4)

@ Eddie: je zou inderdaad denken dat een zit- of lighouding de efficiëntie verhoogt, maar dat is niet zo. David Gordon Wilson heeft daar onderzoek naar verricht. Het voordeel van de ligfiets is de betere aerodynamica en die speelt geen rol bij een stationaire fiets. Alleen bij erg korte krachtinspanningen was er een (zeer lichte) stijging van het vermogen merkbaar.

@ Roland: klopt niet. Het enige effect van het gebrek aan luchtweerstand is dat het lichaam sneller oververhit raakt. Het vermogen dat je kan leveren is daardoor lager, niet hoger.

Ik verwijs opnieuw naar David Gordon Wilson, die in zijn boek 'Bicycling Science' (derde editie, 2004) een experiment beschrijft waarin een fietser die op de weg een uur lang een vermogen van 370 watt kan volhouden, dat op een stationaire fiets slechts 12 minuten volhoudt. Door het ontbreken van luchtweerstand raakt de 'motor' (de mens) simpelweg oververhit.

De batterij is inderdaad het grootste probleem. En hetzelfde probleem stelt zich inderdaad bij zonnepanelen of windturbines aangesloten op een batterij. De bron waarnaar ik verwijs in verband met de ingebedde energie van de batterij besluit dat de combinatie zonnepanelen + batterij in iets minder zonnige streken (zoals bij ons) een negatief energierendement heeft over een periode van 20 jaar.

Met andere woorden: de productie van de zonnepanelen en van de vier tot vijf batterijen die over die periode nodig zijn, kost meer energie dan de zonnepanelen opleveren.

[Geplaatst door: roland]

(5)

@Kris,

Bij de overdekte ligfiets zou door oververhitting in minder trapvermogen en minder snelheid resulteren vergeleken met een open ligfiets. David MacKay stelt op blz 276: "So a cyclist at 21 km/h consumes about 2.4kWh per 100km".

Bij de e-auto speelt naast het verlies door de opslag en terugwinning uit de accu ook het energieverlies door het (zware) accu transport. Toch is de e-auto met gebruik van zon- of windenergie veel zuiniger zijn dan de diesel- benzinevariant!

[Geplaatst door: Johan]

(6)

Mocht ik een gazon hebben, dan had ik graag een fietsmaaier gehad ;)

Het grootste nut van HUP aangedreven apparaten is die van ruimte verwarming :
- 100W is misschien niet zoveel, maar
- omdat je het zelf lekker warm hebt kan de thermostaat veel lager : krijg je het terug koud, even trappen en dat is dan weer in orde ;)

[Geplaatst door: Sietz Leeflang]

(7)

Dank voor dit zéér verhelderende artikel! Gebiologeerd als ik momenteel ben door de kringlooplandbouw (de enig duurzame die mogelijk is op aarde) na mijn vertaling van het fenomenale dit najaar precies 100 jaar oude boek van de Amerikaanse landbouwpionier F.H. King "Farmers of Forty Centuries" (NL-titel "Vierduizend Jaar Kringlooplandbouw"), vrucht van een studiereis van 6 maanden in de Chinese en Japanse landbouwgebieden, brengt een artikel als dit ons terecht verder weg van het fietsend electriciteit opwekken, maar véél dichterbij pedaalaangedreven lichte landbouwwerktuigen!
De kringlooplandbouw (de enige die de mensheid nog kan redden!) heeft zulke lichte en goedkope landbouwwerktuigen weldra het hardst nodig!
Sietz Leeflang.

[Geplaatst door: Kris De Decker]

(8)

@ Roland: "Bij de overdekte ligfiets zou door oververhitting in minder trapvermogen en minder snelheid resulteren vergeleken met een open ligfiets."

Nee, klopt niet. Er spelen twee zaken. In het geval van een overdekte ligfiets treedt inderdaad hetzelfde probleem van oververhitting op, zij het in mindere mate dan bij een stationaire fiets (vrijwel alle velomobielen hebben een luchtinlaat en houden het hoofd vrij, precies om die reden).

Maar langs de andere kant zorgt de overkapping ervoor dat er met een ligfiets dankzij de verbeterde aerodynamica drie- tot viermaal minder hard getrapt moet worden dan met een gewone fiets. Er moet dus minder inspanning geleverd worden, en dus is oververhitting een kleiner probleem dan bij een stationaire fiets (waar je niet het voordeel hebt dat je drie tot vier maal minder hard trapt in vergelijking met een gewone fiets).

@ Sietz & Johan: nog even geduld, die machines komen in het vervolgverhaal aan bod...

Dat je van het trappen op een stationaire fiets snel warm krijgt, heeft 's winters inderdaad voordelen. Zoals we zagen in het artikel over thermische onderkleding is lichaamsactiviteit de belangrijkste factor als het over thermisch comnfort gaat.

[Geplaatst door: rob]

(9)

Hoi, ik heb inmiddels 3 "sap fietsen" gebouwd waarbij
ik gebruik maak van oude hometrainers met vliegwiel, oude haakse slijpers en oude blenders.

Ik monteer hiervoor een extra voortandwiel van een racefiets op het vliegwiel. Een achtertandwiel monteer ik op een oude haakse slijper(flex) ipv de slijpschijf. Ik gebruik de flex als haakse overbrenging. De moter vd. flex is deels verwijderd en op het uiteinde van de "anker as" tap ik draad. Via een verlengmoer, een stuk draadeind en weer een verlengmoer drijf ik oude blenders aan die dezelfde "behandeling" als de flex hebben ondergaan. De blender en de flex zijn dmv. zelfgemaakte beugels bevestigd aan het hometrainer frame. Een deraillieur houd de ketting op spanning. Ik haal met gemak 600 tot 800 rpm. Dat is ruim voldoende om in 2 minuten een smoothie te maken. Zonder elektriciteit. Men vind het leuk om te doen en men staat altijd verbaasd dat het zo makkelijk gaat . Rob

[Geplaatst door: johan]

(10)

@ Rob, foto's, foto's, foto's !

[Geplaatst door: roland]

(11)

@Kris,
De al of niet overdekte ligfiets vergt minder trapvermogen dan een gewone fiets, tenminste bij eenzelfde snelheid (20 km/uur). De luchtweerstand stijgt snel bij hogere snelheid.
Zo gaat de winst door de stroomlijning verloren door het verlies door de hoge snelheid.

[Geplaatst door: Kris De Decker]

(12)

@ Roland, ik begrijp niet waar je naartoe wil. Uiteraard kan een ligfietser de betere aerodynamica omzetten in ofwel:

1) een hogere snelheid met dezelfde inspanning
2) een even hoge snelheid met minder inspanning

Dat de luchtweerstand stijgt bij hogere snelheid, klopt. Wat je vervolgens scrhijft, klopt niet. Het omgekeerde is waar: een ligfiets is juist alleen maar voordelig bij hogere snelheid, precies omdat de luchtweerstand dan zo groot is. Bij een lage snelheid biedt een ligfiets helemaal geen voordeel, omdat de luchtweerstand dan nauwelijks een remmende werking heeft. Bij lagere snelheid is een ligfiets door het hogere gewicht zelfs in het nadeel ten opzichte van een gewone fiets.

Op een stationaire energiefiets is het ontbreken van luchtweerstand een nadeel, geen voordeel. De afwezigheid van koeling vermindert het trapvermogen van zodra er een iets langere inspanning wordt geleverd.

Dat kan je nog op een andere manier aantonen: als je een energiefiets buiten in een harde wind zet, ga je daardoor niet minder energie kunnen leveren. Integendeel: door de koeling ga je minder snel oververhit raken en dus je inspanning langer kunnen volhouden.

[Geplaatst door: Koen Liekens]

(13)

Fantastisch artikel.

Ikzelf heb voor een doe-marktje (van Transitie) een sappentrapper gemaakt op basis van plannen van Mayapedal (http://www.mayapedal.org/), een link die ik ook via een LTmag-artikel vond.

Ik stond ervan versteld hoe weinig trapenergie het kostte om de functionaliteit van de 250W motor die oorspronkelijk in de sapcentrifuge zat te vervangen.
Mijn uitvoering van het model is geen lang leven beschoren vanwege iets te weinig stevigheid in de constructie om de trillingen van de fiets op te vangen, maar wel een goeie proof-of-concept. @Rob, ik ben ook benieuwd naar plannen en foto's van uw sapdinges.

Naar mijn gevoel is een half zittend/liggend model voor een stationaire fiets de meest efficiënte houding, ben wel benieuwd welke positie de literatuur naar voor schuift als beste. Effe out of the box denken: Is het in rondjes draaien (hoewel mechanisch waarschijnlijk wel het simpelst) wel het efficiëntst? Ik denk bijvoorbeeld aan de aandrijving van roeifietsen, waarbij noch de benen, noch de armen cirkelvormige bewegingen maken om de fiets voort te bewegen. Een vliegwiel (het equivalent van de bewegende fiets) of ander mechanisme om de inertie te bewaren over de cycli is dan wel noodzakelijk.

Ik ben momenteel aan het verbouwen in mijn huis, en droom een beetje van een mens-aangedreven keukenrobot in mijn keuken. Ik wacht geduldig op het vervolg-artikel... Terwijl zal ik het dak isoleren ;-)

Groeten,

Koen

[Geplaatst door: Gerard P]

(14)

@Kris

Gebruik alsjeblieft luchtstroming in de context van afkoeling. Luchtweerstand is een kracht die verder geen thermodynamische eigenschappen heeft (sorry, natuurkundige hier :P).

----

Elektriciteit proberen op te wekken doormiddel van lichamelijke arbeid is aardig kansloos in mijn ogen. Als een gemiddeld huishouden 100 kWh/d vraagt (http://www.withouthotair.com/), is dat ongeveer 4 kW. Als de definitie van hub klopt en het menselijk lichaam maar 75 W kan leveren over onbepaalde tijd, schiet het niet op (4000W tegen 75W = 1.8%). We kunnen natuurlijk arme afrikaanse kindertjes huren, ongeveer (100/1.8=)56 per huishouden, maar dat zal waarschijnlijk ook op ethische bezwaren stranden.

Het mechanisch aandrijven van machines is nu al gerealisseerd, namelijk verbrandingsmotoren. Maar net als het menselijk lichaam hebben die ook maar een efficientie van 20%. Daarom zouden we nu moeten overschakelen naar elektrisch aangedreven voertuigen/apparaten, die een efficientie van 80-98% hebben. Voor kleine apparaten zoals sap-persen als hieronder zou het wel kunnen. Maar ik zie echt geen landbouwwerktuigen aangedreven worden door lichaamskracht. Iig niet hier in het westen. Daar mist het de kracht gewoon voor, en kracht=tijd=geld. Een trekker met 120 pk = 90 kW = 1200 hub.

[Geplaatst door: Kris De Decker]

(15)

@ Rob & Koen: als julle me foto's sturen zet ik ze op de site, zie hier:
http://www.lowtechmagazine.be/2011/05/bouw-je-eigen-energiefiets.html

@ Gerard & Koen: keukens zonder elektriciteit, pedaalaangedreven landbouwmachines en andere fietsmachines met mechanische aandrijving vind je hier:

http://www.lowtechmagazine.be/2011/05/fietsmachines.html

http://www.lowtechmagazine.be/2011/05/een-hightech-keuken-zonder-elektriciteit.html

[Geplaatst door: roland]

(16)

@Gerard,
100 kWh/d per huishouden - die eenheid gebruik David MacKay niet - maar per persoon. Volgens MacKay levert de mens meer dan 75 W (300 Wh/dag).

Een rendement van 20% voor een verbrandingsmotor is wel erg laag, 30-40 % lijkt redelijker.

Een elektro motor mag dan een rendement van 80-90 % hebben, de fossiele elektriciteits opwekking komt niet verder dan zo'n 50%, zodat het totale rendement niet veel hoger uitkomt.

[Geplaatst door: Gerard P]

(17)

@ roland

Inderdaad, mijn fout, eigenlijk 125 kWh/persoon. Maar dit zorgt er alleen voor dat het concept van de energiefiets voor elektriciteitsopwekking nog kanslozer wordt. Dat MacKay ook een vermogen aan de mens heeft gelabeled heb ik dan blijkbaar overheen gelezen. Nietemin is 300 Wh/d = 13 W, lijkt mij een beetje aan de lage kant.

Het menselijk lichaam heeft een rendement van 20%, verbrandingsmotoren komen idd hoger. Maar dit hangt zeer af van waar en hoe je rijdt (stad/snelweg/rustig/etc), het zal iig ongeveer tussen de 20-40% zitten. 20% is een zeer reeël getal voor stadsverkeer, 40% is een moderne auto in de meest gunstigste omstandigheden.

Ik weet toevallig dat een nieuwe STEGG-centrale hier ergens in de buurt (overijssel) een rendement van 60% kan halen. Dit is dan ook wel dichtbij het theoretisch maximum wat het idd niet altijd zal draaien. Maar er is een grote maar, namelijk: MAAR, zoals MacKay ook heeft gesteld (wat een prachtig boek, echt een aanrader voor iedereen die zich bezig houd met duurzame energie) is de opwekking van elektriciteit op een relatief eenvoudige manier te verduurzamen.
Het verduurzamen van de brandstof voor verbrandingsmotoren kan eigenlijk alleen met biobrandstof op grote schaal. Als we MacKay (jawel) er bij pakken stelt hij dat biobrandstof 0.5-1.8 W/m^2 opwekt, terwijl dit voor wind 2-3 en zon zelfs 22 W/m^2 is.

[Geplaatst door: roland]

(18)

@Gerard, "Het verduurzamen van de brandstof voor verbrandingsmotoren kan eigenlijk alleen met biobrandstof op grote schaal"
Op grote schaal? Zon-pv heeft per m2 de hoogste opbrengst, maar ook de hoogste kosten. Bij de windmolens is dubbel grondgebruik mogelijk. HET biobrandstofvoordeel is de gemakkelijke opslag.

MacKay toont in tabel 18.4 de mobiliteits energievraag, waarbij luchtvaart (ontbreekt meestal in de statistiek!) 1/3 van wegtransport vergt! "the best performance of any energy crops in Europe is closer to 0.5W/m2" en met verwerkings-verlies 24 kWh/dag/persoon "biofuels can’t add up in countries like Britain as a replacement for all transport fuels" blz 45,46
Alleen de luchtvaart vergt 1000 m2 per persoon = 40% totale Ned oppervlak! Een dichtbewoonde land als Nederland is te klein voor biobrandstof voor het eigen wegverkeer!

Die 300 Wh/dag/persoon komt van de hier genoemde "hup". Mackay noemt: "1 kWh/dag is roughly the power you could get from one human servant" en geeft voor een fietser 2.4 kWh/100km.

[Geplaatst door: Piet Trompenaars]

(19)

Leuk artikel.
Wat ik mis in de discussies is een onderbouwde bespreking van energieopslag in de vorm van perslucht. Er bestaan pedaalaangedreven compressoren met een buffervat waarmee dan weer allerlei klein standaard gereedschap aangedreven kan worden. Voor de zelfbouwers; Een compressortje uit een oude koelkast volstaat al.
Geen moeilijke overbrengingen, geen dure batterijen, etc. De voordelen zijn duidelijk.
Grtjs, Piet

[Geplaatst door: Dutch John]

(20)

Hallo Kris,
Scherp artikel, zoals gewoonlijk. Ik heb overwogen iets dergelijks voor opwekking van elektriciteit te bouwen. En snel verworpen toen ik met de permanent magneet generator een 50 watt lampje handmatig liet branden. Het is vermoeiend, staat niet toe tegelijkertijd nog iets anders te doen en kost meer voedsel. Dus nu staat de dynamo op een mast, wordt aangedreven door de wind en levert maximaal 1.000 watt. En we hebben al eens mogen lezen over de (on)zin van micro windturbines, nietwaar?

[Geplaatst door: zowie]

(21)

Hallo,
Wij moeten voor school een activiteit bedenken en wij willen eigenlijk zelf de smoothiefiets maken of inhuren bij iemand, Heeft iemand hier zo'n fiets die we voor een leuk prijsje zouden kunnen huren? Of heeft iemand tips hoe we die kunnen maken
Groetjes

[Geplaatst door: Amber Van De Pol]

(22)

Hallo,
Wij moeten voor school iets bedenken wat stroom bespaard. Wij hadden het idee om fietsen te plaatsen die stroom opwekken. Weet iemand misschien hoe duur ze zijn, weet u misschien een site om ze te kopen en
dan hoe duur ze zijn? Alvast bedankt voor u medewerking.

Hartelijke groeten

[Geplaatst door: Paul]

(23)

En als we nu eens de opgewekte energie (stroom via een generator) via een omvormer gewoon terug het net opsturen ? Gebeurt met de zonnepanelen toch ook continu ? En dan kunnen we met een soort van ligfiets nog altijd al trappend naar TV blijven kijken ipv onderuitgezakt te liggen niksen ?

[Geplaatst door: Renaat]

(24)

http://deredactie.be/cm/vrtnieuws/videozone/programmas/terzake/2.39231?video=1.2359569

[Geplaatst door: p.a van duijn]

(25)

ik had zelf een idee om met een kruiwagen stroom op te wekken op een een of andere manier!

[Geplaatst door: Ano]

(26)

Tijd voor een update van de informatie!!!