Πανεπιστήµιο Πατρών Τµήµα ιαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων ΜΕΛΕΤΗ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΟΧΗΜΑΤΟΣ ΜΗ ΕΝΙΚΩΝ ΡΥΠΩΝ Πατερέλης ηµήτριος 855 Ζαγγανάς ηµήτριος 885 Επιβλέπων : Κουτελιέρης Φ. Αγρίνιο, 03/07/2013 1
ΟΜΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ Αναφορά στα οικολογικά οχήµατα αλλά και στην υφιστάµενη κατάσταση των ηλεκτρικών και ηλιακών δίκυκλων και τρίκυκλων ποδηλάτων Παρουσίαση των µερών του τρίκυκλου ποδηλάτου που κατασκευάσαµε και των τεχνικών στοιχείων τους Ανάλυση αποτελεσµάτων καθώς και παρουσίαση συµπερασµάτων των µετρήσεων Μελλοντικές προτάσεις - Προτάσεις βελτίωσης 2
ΣΚΟΠΟΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Η κατασκευή ενός οχήµατος για αστική χρήση µε µηδενική εκποµπή ρύπων όπου θα εκµεταλλεύεται την ηλιακή ενέργεια και θα είναι 100% φιλικό προς το περιβάλλον. 3
ΓΙΑΤΙ ECO-VEHICLES? Πρέπει να εντείνουµε τις προσπάθειες για να αντικατασταθεί η παραδοσιακή χρήση συµβατικών καυσίµων στις µεταφορές µε ανανεώσιµες πηγές όπως είναι η χρήση της ηλιακής ενέργειας Τα σηµερινά οικολογικά οχήµατα περιλαµβάνουν κάθε όχηµα που είτε η πηγή ενέργειάς του αντικαθιστά τα κοινά καύσιµα είτε γίνεται συντηρητική χρήση των κοινών καυσίµων µε παράλληλη χρήση άλλης µορφής ενέργειας 4
ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΑ ELECTRIC BIKES & TRIKES Οχήµατα που κάνουν χρήση ενός ηλεκτροκινητήρα. Σε αρκετές περιπτώσεις υπάρχει και σύστηµα µε πετάλια για να γίνεται η κίνηση. Ο κινητήρας τροφοδοτείται µε ηλεκτρική ενέργεια από επαναφορτιζόµενες µπαταρίες. 5
SOLAR BIKING Εκτός από τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας µέσω µπαταριών, έχει γίνει ευρέως πλέον διαδεδοµένη και η χρήση ηλιακής ενέργειας µέσω των φωτοβολταϊκών πάνελ. Έχουν τη δυνατότητα να ανανεώνουν την ενέργεια µέσω της οποίας τροφοδοτείται το µοτέρ τους µε τη χρήση της ηλιακής ακτινοβολίας. 6
ΤΙ ΘΕΛΟΥΜΕ ΝΑ ΦΤΙΑΞΟΥΜΕ Σχεδιαστικές Αρχές: 1. Άξονας ο οποίος θα µπορεί να αφαιρεθεί και να επανατοποθετηθεί µε ευκολία. 2. Χρήση φ/β για αυτό και έγινε η επιλογή τρικύκλου. 3. Οι τροχοί να περιστρέφονται ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλον διαφορετικά από µια ταχύτητα και πάνω δεν θα είχαµε την δυνατότητα να στρίψουµε. 7
ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΠΛΑΙΣΙΟΥ ηµιουργία ενός οµοιώµατος από χοντρό σύρµα. Κατασκευή ενός ξύλινου µοντέλου το οποίο αποτέλεσε το πρότυπο για την κατασκευή του τελικού πλαισίου. Κατασκευή πλαισίου από χάλυβα. 8
ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΑΞΟΝΑ Οι τροχοί βρίσκονται σε ξεχωριστούς οµοαξονικούς άξονες και κινούνται ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο Tο τρίκυκλο µπορεί να αποσυναρµολογηθεί και να κατασκευαστεί όπως το αποκτήσαµε, σαν ένα κοινό ποδήλατο. 9
ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ Ο κινητήρας που χρησιµοποιήσαµε για την κίνηση του τρικύκλου µας έχει τα εξής τεχνικά χαρακτηριστικά: 500 Watt ισχύ 36 V τροφοδοσία ρεύµατος 26 διάµετρο τροχού 10
ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΜΕ ΣΤΑΘΕΡΑ ΜΕΓΙΣΤΗ ΕΝΤΑΣΗ 40 35 400 350 300 y = 16.50x - 257.7 R² = 0.987 V 30 25 RPM 250 200 20 15 y = -0.027x + 39.26 R² = 0.625 0 100 200 300 400 150 100 50 20 25 30 35 40 t(min) V V 40 39 38 37 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΜΕ ΣΤΑΘΕΡΑ ΜΕΤΡΙΑ ΕΝΤΑΣΗ y = -0.002x + 38.29 R² = 0.971 RPM 250 245 240 235 230 y = 0.491x + 228.6 R² = 0.894 36 225 0 50 100 150 200 250 300 350 Δt(min) 220 37.6 37.7 37.8 38 38.1 38.2 38.2 V 11
ΜΠΑΤΑΡΙΕΣ Χρησιµοποιήσαµε τρεις µπαταριές των 12V για να καταφέρουµε όταν θα τις συνδέσουµε µεταξύ τους να έχουµε τα 36V για την σωστή λειτουργία του κινητήρα µας. Τα στοιχεία των µπαταριών που χρησιµοποιήσαµε είναι τα εξής για την κάθε µια από αυτές: 12V τάση 18Ah παροχή 450 κύκλους σε 80% DOD 650 κύκλους σε 50% DOD 12
ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΠΑΝΕΛ Χρήση τριών πάνελ µε 12V το καθένα για συνολική τάση 36V. Κυριότερο πρόβληµα ήταν η προσαρµογή των πάνελ επάνω στο πλαίσιο ώστε να έχουµε την καλύτερη ισχύ, να είναι αρκετά σταθερά και να απορροφούν τους κραδασµούς. 13
ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΗ ΣΥΝ ΕΣΗ 14
ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΕ ΗΣΗΣ Σύνδεση των δυο δαγκανών µε µια ντίζα Στο κέντρο της, ένωση µε µία δεύτερη η οποία θα συνδέεται µε την µανέτα. 15
ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΑ Ταχύµετρο Βολτόµετρο Επιµήκυνση της αλυσίδας Αλλαγή των δυο πίσω ελαστικών 16
ΤΟ ΠΟ ΗΛΑΤΟ ΜΑΣ ιαστάσεις Μέγιστο µήκος: 2,55 m Μέγιστο πλάτος: 1,10 m Μέγιστο ύψος: 1,08 m Χαµηλότερη απόσταση από το έδαφος (τρελό): 23 cm Χαµηλότερο σηµείο (πεντάλ) από το έδαφος: 18,5 cm Απόσταση πίσω τροχών: 92 cm Βάρος: 82,5 Kg http://users.uwg.gr/~fkoutel/solar-tricycle/ 17
18
ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ Για να ελέγξουµε τις επιδόσεις του ποδηλάτου πραγµατοποιήσαµε κάποια µοτίβα µετρήσεων Συνεχής χρήση: Λειτουργία του ποδηλάτου χωρίς στάση από µέγιστη τάση µπαταριών έως ότου να εξαντληθούν Καθηµερινή χρήση: Χρήση του ποδηλάτου για µετακινήσεις που θα έκανε ο καθένας εντός πόλης Σενάριο «εργαζόµενος»: Χρήση που θα µπορούσε να γίνει για να πάει κάποιος στο χώρο εργασίας του και να επιστρέψει Όλες οι µετρήσεις πραγµατοποιήθηκαν χωρίς να γίνει η παραµικρή χρήση πεντάλ 19
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΧΡΗΣΗΣ Distance (Km): 16,55 Time (min): 70 Average speed(km/h): 17,6 Max speed(km/h): 29,5 20
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗΣ ΧΡΗΣΗΣ Distance Time stops in the Average (Km) sun(min) Volt( Initial) Volt(Final) speed Max speed 3,2 10 39 38 17,5 29,7 2,8 40 39 38 16,7 23,5 0,5 5 39 39 17 22 0,5 10 39 39 17,5 24,3 0,85 5 39 38,5 20,3 26 0,65 60 39 38,5 21,2 30,5 1,5 30 39 38 15,6 25,2 1 90 38,5 37,5 15,2 24,1 1,5 45 38 37 14,3 25,3 1,4 120 37,5 37 16,7 29,4 2,2 60 37 35,5 16,6 25,7 2 36 35 17,9 32,5 Συνολικά διανύσαµε 18 χλµ καθ όλη τη διάρκεια της ηµέρας µε την τελική ένδειξη της µπαταρίας να είναι στα 35 volt µε µέση ταχύτητα 17,2 χλµ/ώρα 21
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ EΡΓΑΖΟΜΕΝΟΥ Αποτελέσµατα µε ήλιο Distanc e(km) Volt(Αρχ) Volt(Τελ) Avera ge speed (Km) Max speed (Km) Time Time to cover the distance(m) 8,13 39 37,5 14,9 22,3 10:00 32:53:00 8,21 39 37 14,5 28,7 16:00 33:15:00 Αποτελέσµατα µε συννεφιά Distance Averag Max e speed speed Timetocoverthe (Km) Volt(Αρχ) Volt(Τελ) (Km) (Km) Time distance(m) 8,3 39 36,5 16,9 29,3 10:00 29:38:00 8,15 37,5 30,5 14,6 24,1 16:25 33:37:00 22
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ Χωρίς φορτίο και µε µηδενικές τριβές ο κινητήρας µας είναι αρκετά αποδοτικός και αξιόπιστος είτε βρίσκεται στη µέγιστη ένταση είτε σε µέτρια ένταση καθώς έχει απώλειες µε πολύ αργούς ρυθµούς ΣΥΝΕΧΗΣ ΧΡΗΣΗ Χωρίς τη δυνατότητα κάποιας ενδιάµεσης φόρτισης, το ποδήλατό µας ανταπεξήλθε ικανοποιητικά καθώς διήνυσε µια απόσταση πάνω από 16χλµ για περισσότερο από µία ώρα µε µια σχετικά υψηλή µέση ταχύτητα 23
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ ΧΡΗΣΗ Το τρίκυκλό µας µπορεί να ανταπεξέλθει σε µια πλήρη καθηµερινή χρήση καθώς ολοκληρώσαµε όλες τις διαδροµές µας επιτυχώς και κυρίως θα µπορούσαµε να το χρησιµοποιήσουµε και την επόµενη ηµέρα χωρίς φόρτιση. 24
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟΤΥΠΟ ΕΡΓΑΖΟΜΕΝΟΣ Σε καιρικές συνθήκες ηλιοφάνειας το τρίκυκλό µας ανταπεξήλθε πλήρως και είχε τη δυνατότητα να πραγµατοποιήσει εκ νέου τις διαδροµές αυτές την επόµενη µέρα και να καλύψει τέτοιου είδους ανάγκες Σε καιρικές συνθήκες συννεφιάς το ποδήλατο ανταπεξήλθε ακόµα και χωρίς τη δυνατότητα επαναφόρτισης των µπαταριών και οι διαδροµές για το πρότυπο του εργαζοµένου ολοκληρώθηκαν επιτυχώς 25
ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕ ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΕΣ ΙΑΤΑΞΕΙΣ Κατηγορία ικό µας τρίκυκλο Τρίκυκλα στην αγορά µοτέρ 500 W 200-250 W µπαταρίες 3x12 V / 18 Ah / Pb 36 V / 9-10 Ah / Li-ion ταχύτητα Έως 40χλµ/ώρα 16-25 χλµ/ώρα αυτονοµία Τουλάχιστον 20χλµ 20-60χλµ τιµή ΕΝ ΠΩΛΕΙΤΑΙ ΑΚΟΜΗ! 1.100-2.200 βάρος 82 κιλά 35-40 κιλά ενέργεια Μέσω φ/β Μέσω πρίζας 26
ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ Οι βασικές µας προτάσεις είναι οι ακόλουθες: Αλλαγή σκελετού και αντικατάστασή του µε αλουµινένιο Αλλαγή µπαταριών µε διαφορετικού τύπου όπως για παράδειγµα λιθίου Αντικατάσταση κοινών φωτοβολταϊκών πάνελ µε εύκαµπτα µε αποτέλεσµα την εκ νέου σχεδίαση του πλαισίου µας. Πρόσθεση ανάρτησης µεταξύ σκελετού και πλαισίου 27
ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ Άλλες δευτερεύουσες προτάσεις: Προσθήκη: χειρόφρενο, φώτα/φλας εµπρός και πίσω Προσθήκη συστήµατος µε το οποίο θα αναπροσανατολίζουµε µε ένα διακόπτη την κλίση των φωτοβολταϊων ανάλογα µε τη θέση του ήλιου για την µέγιστη απόδοση ανά πάσα στιγµή Εγκατάσταση συστήµατος αλλαγής ταχυτήτων 28
ΕΥΧΑΡΙΣΤΟΥΜΕ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ! 29