Resumo:
Nem engenheiro nem ciclista profissional, o britânico Sean Ryan só queria descobrir até onde uma bicicleta elétrica poderia ir quando o sol era seu único tanque de combustível. Os fatos provaram que esta bicicleta elétrica movida a energia solar, construída por você mesmo, pode percorrer mais de 1.000 quilômetros nas estradas francesas e cruzar várias passagens alpinas.
Ruian reconstrói veículos do zero. Ele instalou painéis solares em uma bicicleta de carga, combinou-a com um motor central e projetou seu próprio sistema de gerenciamento de bateria. Depois de semanas de testes em Nottingham, Inglaterra, ele levou a bicicleta para o evento internacional de ciclismo solar Sun Trip deste ano.
A Jornada ao Sol foi fundada em 2013 pelo explorador francês Florian Bailly. Em 2010, Bailly viajou apenas em uma bicicleta elétrica movida a energia solar da França ao Japão. Desde então, esta expedição pessoal evoluiu para uma organização dedicada a promover energias renováveis, transportes sustentáveis e tecnologia de engenharia civil, e a atingir os seus objetivos através de expedições de bicicleta de longa distância.
Este evento é diferente dos eventos tradicionais de ciclismo profissional porque os participantes não têm veículos garantidos e não há rede de segurança logística. Os passageiros têm que planejar suas próprias rotas, acampar, manter seus veículos e administrar um orçamento de energia limitado. Eles podem escolher sua própria rota entre os pontos de controle obrigatórios ou seguir áreas designadas para o evento. Desde a sua criação, realizaram-se eventos em toda a Europa, Ásia Central, China e Norte de África, bem como corridas de curta distância limitadas a França ou aos Alpes.
A etapa alpina deste ano está localizada na região de Auvergne-Rhône-Alpes, na França. Os participantes precisam escalar muitas montanhas, incluindo o Passo Galibier. O Passo Galibier está 2.642 metros acima do nível do mar, enquanto o Passo Iseran, que está cerca de 2.770 metros acima do nível do mar, é o passo rodoviário pavimentado mais alto dos Alpes. A corrida final termina em Albertville.
A competição calcula pontos com base na distância percorrida e nos pontos de controle passados, mas há uma regra: qualquer pessoa que utilize energia da rede será desclassificada da equipe solar. Ruian disse que depois de se conectar à rede elétrica, você ainda pode continuar participando de todo o evento, mas não tem mais direito a concorrer aos pontos do grupo solar.
Ruian escolheu a bicicleta de carga Omnium produzida pela Paradise Cycles como modelo básico. O rack na frente do veículo fornece uma plataforma de montagem estável para os painéis solares e, após a remoção dos painéis, a bicicleta ainda pode ser usada como veículo de carga diária.
O sistema de energia usa um motor central Tongsheng TSDZ2B de 250 watts fornecido pela Varstrom e é equipado com duas baterias de 36 volts, uma da EM3-EV e outra da Infinit. O sistema solar conecta os painéis diretamente a um controlador de carga de rastreamento de ponto de potência máxima Genasun GVB-8, que então fornece energia para a bateria. Este dispositivo pode converter a tensão de saída variável do painel solar em uma tensão estável adequada para carregar a bateria. O caminho de energia de todo o sistema é "painel solar - controlador de carga - bateria", e apenas uma pequena perda será gerada no processo.
Ryan planejou originalmente instalar três painéis de 100 watts para cobrir toda a plataforma de carga frontal. Embora isto resultasse numa maior potência, os testes revelaram que o veículo se tornaria demasiado longo, demasiado largo e inflexível no trânsito e em espaços apertados. Então, ele finalmente reduziu o painel solar para 200 watts, decidindo que isso provavelmente estava próximo do mínimo necessário para lidar com longas distâncias e subidas de montanhas.
Esta decisão tornou-se fundamental para todo o design. Depois de carregar todas as bagagens, como equipamentos de camping e equipamentos fotográficos, o peso total da bicicleta chega a 61 quilos. Durante os testes no Reino Unido, Ryan descobriu que o veículo consumia de 10 a 12 watts-hora por quilômetro, o equivalente a cerca de 6 a 7,5 watts-hora por quilômetro. Embora os painéis solares tenham potência nominal de 200 watts, a produção real geralmente é de apenas 70 a 100 watts, dependendo do clima e do ângulo do sol.
No dia mais difícil do Sun Tour, ele percorreu 130 quilômetros por um grande número de áreas montanhosas. O controlador de carga registrou 985 watts-hora de entrada de energia solar disponível no sistema elétrico do veículo naquele dia, equivalente a cerca de 7,58 watts-hora por quilômetro, ou cerca de 12,2 watts-hora por milha, a uma velocidade média de 21 a 22 quilômetros por hora.
A maior crise da viagem aconteceu durante a onda de calor. Naquela época, a temperatura na França subiu para 41 graus Celsius e eclodiram incêndios florestais perto de Lyon. As altas temperaturas causaram problemas com uma das baterias modulares Infinit de Ruian, com o sistema de gerenciamento de bateria recusando-se a aceitar carregamento solar devido ao superaquecimento.
Ryan explicou que o sistema de gerenciamento de bateria estava, na verdade, desempenhando uma função protetora, mas isso significava que, durante um período do dia, ele não conseguiria armazenar toda a energia gerada pelos painéis solares. Em retrospectiva, ele acredita que a forma mais direta de melhorá-la é instalar a bateria em um local totalmente sombreado e isolado de altas temperaturas.
Ele também suspeita que a estrutura das baterias da Infinit possa estar agravando o problema. Ao contrário das baterias tradicionais, onde as células são fixadas permanentemente por soldagem a ponto, esta bateria reconstruível utiliza meios mecânicos para fixar as células. Ryan disse que ao descarregar e receber carga solar ao mesmo tempo, a resistência de contato na conexão da célula pode gerar calor adicional. No entanto, sublinhou que actualmente é impossível determinar se esta é a origem da falha, mas só pode dizer que pode ter contribuído para a situação.
Os painéis solares geralmente resistiram ao teste da competição, mas os problemas térmicos das baterias combinados com o já apertado orçamento de energia eventualmente forçaram Ruian a se conectar à rede elétrica duas vezes durante a viagem, reabastecendo um total de cerca de 1 quilowatt-hora de eletricidade e, portanto, perdeu a qualificação para competir pelo painel solar.
Ryan admitiu que cortou o painel solar de 300 watts para 200 watts para melhorar a manobrabilidade do veículo. Em retrospectiva, esse poder provavelmente estava no limite para lidar com a distância e o terreno do evento. A eficiência da bicicleta em si é muito boa, com o painel solar de 200 watts fornecendo quase toda a energia necessária em um dia bom, mas o sistema não deixa muito espaço para emergências.
Quanto a saber se o veículo pode completar a corrida com energia solar se a bateria estiver sempre funcionando normalmente, Ryan não pode dar uma resposta definitiva. Ele acha que o resultado será muito próximo: 200 watts são suficientes em alguns dias, mas diante de rotas alpinas com mudanças climáticas frequentes e subidas intensas, a reserva de energia é muito limitada.
O motor também foi testado. Antes da corrida, Ryan estava preocupado que o motor central Tongsheng de 250 watts se tornasse um elo fraco em subidas de longa distância e altas temperaturas, e os fatos confirmaram parcialmente suas preocupações. Enfrentando as subidas longas e íngremes dos Alpes, esta versão menor de 250 watts precisa rebocar uma bicicleta de carga que transporta carga pesada, e a carga térmica parece excessiva.
Quando o motor superaquece, a abordagem de Ruian é simples: pare e espere que ele esfrie. Em diversas ocasiões, ele até derramou água diretamente na carcaça do motor. Ele descobriu que manter o motor girando em alta velocidade era mais eficaz do que fazê-lo funcionar em baixa velocidade sob carga pesada. Ao subir uma colina, ele selecionava uma marcha muito baixa e deixava o motor empurrar lentamente o veículo colina acima a uma velocidade mais alta. Embora não seja rápido, este método pode reduzir significativamente a carga térmica.
Esta também é uma vantagem do motor montado no meio em comparação com o motor do cubo: ele pode usar o sistema de transmissão da própria bicicleta para manter o motor em uma faixa de velocidade mais eficiente em declives íngremes. Ryan disse que por se tratar apenas de um motor com potência nominal de 250 watts, seu desempenho já é bastante bom.
Ryan não acha que as bicicletas solares sejam para todos. Para alguém que anda apenas alguns quilômetros para ir e voltar do trabalho todos os dias e pode recarregar as baterias quando chega em casa, instalar um sistema solar em seu carro pode não fazer muito sentido. Mas no mundo do cicloturismo, o conceito apresenta um potencial ainda maior. Ele acredita que embora esta rota tenha muitas montanhas, se for utilizada para uma viagem de longa distância relativamente plana, as vantagens da energia solar serão mais óbvias.
Para Ryan, o carro de palco Alpine é apenas um protótipo. Ele já começou a redesenhar o sistema para um objetivo mais desafiador: participar do French to Chinese Sun Tour planejado para 2028.
A rota temporária anunciada atualmente tem cerca de 15 mil quilômetros de extensão e passará pelos Bálcãs, Turquia, Cáucaso, Ásia Central e oeste da China, contornando a Rússia e cruzando o Mar Cáspio. A expectativa é que cerca de 40 pilotos participem. No entanto, as rotas e as regras da corrida ainda estão sujeitas a alterações.
Para completar uma viagem tão longa, o veículo deve ter uma área maior de coleta de energia solar. Mas Ryan descartou simplesmente alargar a bicicleta vertical existente e cobri-la com mais painéis. Ele acredita que a aerodinâmica e o conforto do piloto se tornarão cada vez mais importantes à medida que as distâncias percorridas a cada dia aumentarem.
Atualmente, ele está considerando converter a bicicleta de carga em uma estrutura semi-reclinada e de longa distância entre eixos que permitiria ao ciclista sentar-se em frente à plataforma de carga original e sob uma cobertura solar mais ampla. Espera-se que este projeto melhore a aerodinâmica, aumente a área do painel solar e, mais importante, torne a posição de pilotagem mais confortável para viagens de longa distância durante vários dias.
Isso seria um afastamento significativo da simplicidade do primeiro carro. Ryan disse que o que mais o atraiu na versão Alpine foi que ela ainda era essencialmente uma bicicleta de carga normal, equipada apenas com um motor central de 250 watts, um controlador de carga solar e painéis solares de 200 watts. Prova que para atingir as funções básicas de uma bicicleta solar não é necessário construir um veículo especial com estrutura complexa e aparência estranha.
No entanto, os modelos enviados da França para a China serão inevitavelmente mais especializados. A experiência que Ryan adquiriu com esse primeiro protótipo simples também servirá de base para o design da próxima bicicleta solar de longo alcance.
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