Generador de volante de inercia de bicicleta
En los términos más sencillos posibles, cuando el ciclista pedalea la bicicleta, mueve la rueda trasera, la rueda trasera mueve un motor, y el motor genera electricidad, esta electricidad se transfiere a través de cables para alimentar una bombilla o un electrodoméstico. En términos energéticos, la energía química de tu cuerpo impulsa los músculos de tus piernas para mover los pedales, que transforman la energía en mecánica. Esta energía mecánica que mueven los pedales mueve la rueda que a su vez mueve el generador. El generador transforma la energía mecánica en energía eléctrica y, mediante el uso de un convertidor y un inversor, la corriente continua (CC) se transforma en corriente alterna (CA) que luego podemos utilizar para encender una bombilla o alimentar un pequeño electrodoméstico.
Nuestro tablero de la bici de la energía (foto 1) te permite comparar distintos tipos de bombillas. En la primera fila hay diodos emisores de luz (LED), en la segunda, bombillas fluorescentes compactas (CFL), y en la tercera, dos bombillas incandescentes y una toma de corriente para enchufar pequeños aparatos como radios y ventiladores. Todas las bombillas que utilizamos son de 60 vatios equivalentes, lo que significa que las CFL y las LED proporcionan la misma cantidad de luz que las bombillas incandescentes de 60 vatios que todos conocemos. A través de la investigación con la bicicleta de la energía y la pizarra, descubrimos que es más fácil alimentar los LED y las CFL porque requieren menos energía por bombilla. También podemos encender más bombillas a la vez que bombillas incandescentes.
¿Cuánta electricidad puede generar una bicicleta?
Pedalear una bicicleta a un ritmo razonable genera unos 100 vatios de potencia. Es la misma energía por hora que consume una bombilla de 100 vatios. Así que si pedaleas ocho horas diarias durante 30 días (sin fines de semana libres), haciendo cuentas, generarías 24 kilovatios-hora (kWh) de energía.
¿Cómo genera electricidad una dinamo de bicicleta?
Dentro de la dinamo, un imán permanente gira en medio de unas bobinas de alambre. Hacer girar el imán en lugar de las bobinas tiene la ventaja de que no se necesitan anillos colectores. El imán giratorio produce un campo magnético cambiante que genera electricidad en las bobinas de alambre.
Generador de pedales
Wind for Schools trabajó con varios profesores que manifestaron su interés por utilizar bicigeneradores para enseñar a sus alumnos algunos conceptos fundamentales de la energía y principios básicos de mecánica, ingeniería y electricidad. Con este proyecto trabajamos con estudiantes de primaria y secundaria y universitarios para organizar el diseño y la construcción práctica de bicigeneradores. A continuación, utilizamos los bicigeneradores en las aulas para realizar divertidas demostraciones que aumentaron la comprensión y concienciación de los estudiantes sobre temas relacionados con la energía.
En otoño de 2011 y primavera de 2012, Marilla Lamb y Matthew Petney visitaron dos de nuestras escuelas asociadas (Flagstaff Junior Academy y Orme School) para construir batidoras y un bicigenerador con estudiantes de secundaria y bachillerato. Se presentó a los estudiantes el reto de diseño, así como herramientas y materiales, y trabajaron con nuestro personal para diseñar y construir las bicicletas. Estas bicicletas se utilizaron en varios actos escolares y en las aulas al año siguiente como herramienta didáctica.
Wind for Schools recibió financiación del programa APS Leadership Grant en 2012, y obtuvo casi 5.000 dólares para trabajar con varios profesores de Arizona en algunas de nuestras escuelas asociadas para construir bicigeneradores en sus clases de ciencias o con sus clubes de ciencias. Nuestro equipo construyó estos bicigeneradores con alumnos de Mount Elden Middle School, Coconino High School, STAR School, Williams High School y Northland Preparatory Academy en la primavera de 2013. Varias lecciones sobre energía acompañan a los bicigeneradores que construimos y con los que trabajamos en las aulas de K-12.
Investigación sobre el generador de bicicletas
Si tienes un ordenador de sobremesa normal y un monitor sobre la mesa, probablemente consuma unos 200 vatios. Con un monitor más grande, probablemente llegue a los 250 vatios, pero 200 es una buena media. Un televisor grande en color consume aproximadamente la misma cantidad de energía.
Si has leído Cómo funcionan los caballos de potencia, sabrás que 1 caballo de potencia equivale a 746 vatios. Así que una persona tendría que generar unos 0,27 caballos de potencia para alimentar un ordenador. Suponiendo que el generador no tenga una eficiencia del 100%, esto significa que una persona tendría que generar aproximadamente un tercio de un caballo de potencia para hacer funcionar un ordenador de sobremesa.
Si observas el gráfico de esta página, verás que, a menos que seas un atleta olímpico, te resultará difícil generar un tercio de caballo de potencia en una bicicleta durante un periodo de tiempo considerable. Una «persona normal» podría mantener un tercio de caballo de potencia durante media hora antes de caerse de la bicicleta por agotamiento.
La solución al problema sería utilizar un ordenador portátil en lugar de un PC de sobremesa. Como los portátiles están diseñados para funcionar con baterías, son muy eficientes. Un portátil puede consumir 15 vatios. Sería extremadamente fácil generar 15 vatios (0,02 caballos de potencia) en una bicicleta.
Moto generador
Construimos un generador y controlador accionado por pedales, que resulta práctico como fuente de energía y máquina de ejercicio en un hogar, y que puedes integrar en un sistema fotovoltaico solar. Proporcionamos planos detallados para construir el tuyo propio, utilizando conocimientos básicos y herramientas manuales comunes.
Mucha gente ha construido generadores de energía a pedales y ha publicado los manuales en Internet y en libros. Sin embargo, cuando nos propusimos fabricar nosotros mismos un generador a pedales, nos dimos cuenta de que estos manuales son incompletos a la hora de hacer que el generador sea práctico de usar. La atención se centra en la construcción de la fuente de energía en sí, con comparativamente poca atención a lo que sucede con la energía que sale de ella.
Para intentar que la producción de energía humana sea más útil, hemos construido no sólo un generador de energía a pedales, sino también un panel de control en forma de «salpicadero» fijado al manillar. El cuadro de mandos permite alimentar o cargar una gran variedad de dispositivos, independientemente del voltaje al que funcionen. Además, se pueden alimentar varios dispositivos a la vez, lo que permite al ciclista ajustar la resistencia de los pedales para un entrenamiento óptimo.
