Resumen:
El británico Sean Ryan, que no es ingeniero ni ciclista profesional, solo quería descubrir hasta dónde podía llegar una bicicleta eléctrica cuando el sol era su único tanque de combustible. Los hechos han demostrado que esta bicicleta eléctrica de fabricación propia, alimentada por energía solar, puede recorrer más de 1.000 kilómetros por las carreteras francesas y cruzar múltiples pasos alpinos.
Ruian reconstruye vehículos desde cero. Instaló paneles solares en una bicicleta de carga, la combinó con un motor montado en el medio y diseñó su propio sistema de gestión de baterías. Después de semanas de pruebas en Nottingham, Inglaterra, llevó la bicicleta al evento internacional de ciclismo solar Sun Trip de este año.
Journey to the Sun fue fundado en 2013 por el explorador francés Florian Bailly. En 2010, Bailly montó solo en una bicicleta eléctrica alimentada por energía solar desde Francia hasta Japón. Desde entonces, esta expedición personal se ha convertido en una organización dedicada a promover la energía renovable, el transporte sostenible y la tecnología de ingeniería civil, y a lograr sus objetivos a través de expediciones en bicicleta de larga distancia.
Este evento se diferencia de los eventos ciclistas profesionales tradicionales en que los participantes no tienen vehículos garantizados y no existe una red de seguridad logística. Los pasajeros deben planificar sus propias rutas, acampar, mantener sus vehículos y administrar un presupuesto de energía limitado. Podrán elegir su propia ruta entre los puntos de control obligatorios o seguir las zonas designadas para el evento. Desde sus inicios, se han celebrado pruebas por toda Europa, Asia Central, China y el norte de África, además de carreras de corta distancia limitadas a Francia o los Alpes.
La etapa alpina de este año se ubica en la región francesa de Auvernia-Ródano-Alpes. Los participantes deberán escalar muchas montañas, incluido el paso Galibier. El paso Galibier se encuentra a 2.642 metros sobre el nivel del mar, mientras que el paso de Iseran, que se encuentra a unos 2.770 metros sobre el nivel del mar, es el paso por carretera pavimentado más alto de los Alpes. La última carrera termina en Albertville.
La competencia calcula los puntos en función de la distancia recorrida y los puntos de control superados, pero hay una regla en todo momento: cualquiera que use energía de la red será descalificado del equipo solar. Ruian dijo que después de conectarse a la red eléctrica, aún puede continuar participando en todo el evento, pero ya no es elegible para competir por puntos del grupo solar.
Ruian eligió la bicicleta de carga Omnium producida por Paradise Cycles como modelo base. El soporte en la parte delantera del vehículo proporciona una plataforma de montaje estable para los paneles solares y, después de retirar los paneles, la bicicleta aún se puede usar como vehículo de carga diario.
El sistema de energía utiliza un motor central Tongsheng TSDZ2B de 250 vatios proporcionado por Varstrom y está equipado con dos baterías de 36 voltios, una de EM3-EV y otra de Infinit. El sistema solar conecta los paneles directamente a un controlador de carga de seguimiento del punto de máxima potencia Genasun GVB-8, que luego suministra energía a la batería. Este dispositivo puede convertir el voltaje de salida cambiante del panel solar en un voltaje estable adecuado para cargar la batería. La ruta de energía de todo el sistema es "panel solar - controlador de carga - batería", y solo se generará una pequeña cantidad de pérdida en el proceso.
Ryan planeó originalmente instalar tres paneles de 100 vatios para cubrir toda la plataforma de carga delantera. Si bien esto dio como resultado una mayor potencia, las pruebas encontraron que el vehículo se volvería demasiado largo, demasiado ancho e inflexible en el tráfico y en espacios reducidos. Así que finalmente redujo la potencia del panel solar a 200 vatios, y decidió que esto probablemente estaba cerca del mínimo necesario para manejar largas distancias y escalar montañas.
Esta decisión se convirtió en clave para todo el diseño. Después de cargar todo el equipaje, como equipo de campamento y equipo fotográfico, el peso total de la bicicleta alcanza los 61 kilogramos. Durante las pruebas en el Reino Unido, Ryan descubrió que el vehículo consumía de 10 a 12 vatios hora por milla, equivalente a aproximadamente de 6 a 7,5 vatios hora por kilómetro. Aunque los paneles solares tienen una potencia nominal de 200 vatios, la potencia real suele ser de sólo 70 a 100 vatios, dependiendo del clima y el ángulo del sol.
En el día más difícil del Sun Tour, recorrió 130 kilómetros a través de una gran cantidad de zonas montañosas. El controlador de carga registró 985 vatios-hora de entrada de energía solar disponible en el sistema eléctrico del vehículo ese día, equivalente a aproximadamente 7,58 vatios-hora por kilómetro, o aproximadamente 12,2 vatios-hora por milla, a una velocidad promedio de 21 a 22 kilómetros por hora.
La mayor crisis durante el viaje se produjo durante la ola de calor. En ese momento, la temperatura en Francia subió a 41 grados centígrados y se produjeron incendios forestales cerca de Lyon. Las altas temperaturas causaron problemas con una de las baterías modulares Infinit de Ruian, ya que el sistema de gestión de la batería se negó a aceptar la carga solar debido al sobrecalentamiento.
Ryan explicó que el sistema de gestión de la batería en realidad estaba realizando una función protectora, pero eso significaba que durante un período del día no podía almacenar toda la energía generada por los paneles solares. En retrospectiva, cree que la forma más directa de mejorarlo es instalar la batería en un lugar completamente sombreado y aislado de las altas temperaturas.
También sospecha que la estructura de las baterías de Infinit puede estar exacerbando el problema. A diferencia de los paquetes de baterías tradicionales donde las celdas se fijan permanentemente mediante soldadura por puntos, esta batería reconstruible utiliza medios mecánicos para asegurar las celdas. Ryan dijo que al descargar y recibir carga solar al mismo tiempo, la resistencia de contacto en la conexión de la celda puede generar calor adicional. Sin embargo, subrayó que actualmente es imposible determinar si esta es la causa del fallo, sólo se puede decir que pudo haber contribuido a la situación.
Los paneles solares generalmente resistieron la prueba de la competencia, pero los problemas térmicos de las baterías combinados con el ya ajustado presupuesto de energía finalmente obligaron a Ruian a conectarse a la red eléctrica dos veces durante el viaje, reponiendo un total de aproximadamente 1 kilovatio hora de electricidad y, por lo tanto, perdió la calificación para competir por el panel solar.
Ryan admitió que redujo el panel solar de 300 vatios a 200 vatios para mejorar la maniobrabilidad del vehículo. En retrospectiva, este poder probablemente estaba justo al límite para manejar la distancia y el terreno del evento. La eficiencia de la bicicleta en sí es bastante buena, ya que el panel solar de 200 vatios proporciona casi toda la energía necesaria en un buen día, pero el sistema no deja mucho margen para emergencias.
En cuanto a si el vehículo puede completar la carrera con energía solar si la batería siempre funciona normalmente, Ryan no puede dar una respuesta definitiva. Cree que el resultado estará muy igualado: algunos días 200 vatios son suficientes, pero ante rutas alpinas con frecuentes cambios climáticos y subidas intensas, la reserva de energía es realmente limitada.
El motor también ha sido puesto a prueba. Antes de la carrera, a Ryan le preocupaba que el motor central Tongsheng de 250 vatios se convirtiera en un eslabón débil en las subidas de larga distancia y altas temperaturas, y los hechos confirmaron parcialmente sus preocupaciones. Frente a las largas y empinadas subidas de los Alpes, esta versión más pequeña de 250 vatios necesita remolcar una bicicleta de carga que transporta carga pesada, y la carga térmica parece excesiva.
Cuando el motor se sobrecalienta, el enfoque de Ruian es simple: detenerse y esperar a que se enfríe. En varias ocasiones incluso vertió agua directamente sobre la carcasa del motor. Descubrió que mantener el motor girando a alta velocidad era más efectivo que hacerlo funcionar a baja velocidad bajo una carga pesada. Al subir una colina, seleccionaba una marcha muy baja y dejaba que el motor empujara lentamente el vehículo cuesta arriba a mayor velocidad. Aunque no es rápido, este método puede reducir significativamente la carga de calor.
Esta también es una ventaja del motor de montaje central en comparación con el motor de cubo: puede utilizar el propio sistema de transmisión de la bicicleta para mantener el motor en un rango de velocidad más eficiente en pendientes pronunciadas. Ryan dijo que considerando que se trata sólo de un motor con una potencia nominal de 250 vatios, su rendimiento ya es bastante bueno.
Ryan no cree que las bicicletas solares sean para todos. Para alguien que solo recorre unos pocos kilómetros hacia y desde el trabajo todos los días y puede recargar energía cuando llega a casa, instalar un sistema solar en su automóvil puede no tener mucho sentido. Pero en el mundo del cicloturismo, el concepto muestra un potencial aún mayor. Él cree que aunque esta ruta tiene muchas montañas, si se utiliza para un viaje de larga distancia relativamente plano, las ventajas de la energía solar serán más obvias.
Para Ryan, el coche de etapa Alpine es sólo un prototipo. Ya ha comenzado a rediseñar el sistema para un objetivo más desafiante: participar en el Sun Tour de Francia a China previsto para 2028.
La ruta temporal actualmente anunciada tiene unos 15.000 kilómetros de longitud y pasará por los Balcanes, Turquía, el Cáucaso, Asia Central y el oeste de China, evitando Rusia y cruzando el Mar Caspio. Se espera que participen unos 40 ciclistas. Sin embargo, las rutas y las reglas de la carrera aún están sujetas a cambios.
Para completar un viaje tan largo, el vehículo debe disponer de una mayor zona de captación de energía solar. Pero Ryan ha descartado simplemente ampliar la bicicleta vertical existente y cubrirla con más paneles. Él cree que la aerodinámica y la comodidad del ciclista serán cada vez más importantes a medida que aumenten las distancias recorridas cada día.
Actualmente, está considerando convertir la bicicleta de carga en una estructura semi-reclinada con una distancia entre ejes larga que permitiría al ciclista sentarse frente a la plataforma de carga original y debajo de un dosel solar más amplio. Se espera que este diseño mejore la aerodinámica, aumente el área de los paneles solares y, lo que es más importante, haga que la posición de conducción sea más cómoda para recorridos de larga distancia durante varios días.
Esto supondría un cambio significativo con respecto a la simplicidad del primer coche. Ryan dijo que lo que más le atrajo de la versión Alpine fue que seguía siendo esencialmente una bicicleta de carga normal, equipada sólo con un motor central de 250 vatios, un controlador de carga solar y paneles solares de 200 vatios. Esto demuestra que para lograr las funciones básicas de una bicicleta solar, no es necesario construir un vehículo especial con una estructura compleja y una apariencia extraña.
Sin embargo, los modelos enviados desde Francia a China serán inevitablemente más especializados. La experiencia que Ryan obtuvo con ese primer prototipo simple también servirá como base para el diseño de la próxima bicicleta solar de largo alcance.
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