Pyöräilyn tuottama energia
Pyöräilyn tuottama energia
Viestejä7
klo 19:54 | 11.5.2014
kuinkakohan nopeasti pyöräilijän (massa 60kg) pitäisi pyöräillä tasaisella generaattorissa (jonka hyötysuhde on 95%), jotta tietokone toimisi tauotta? Oletetaan, että tietokone vie 400W energiaa. Entä miten tämä nopeus muuttuisi jos pyöräiltäisiin 30 asteen ylämäkeen?
Sivut
Tässä ovat sekaisin energia ja teho. Teho on energiaa, joka tuotetaan jossain ajassa. Yksi Watti on yksi Joule sekunnissa.
Tarkoittanet, millaista ajonopeutta vastaa 400 W pyöräily. Tasaisella tuolla teholla pyöräillessä valtaosa tehosta menee ilmanvastukseen ja siksi vastaus riippuu huomattavan paljon ajoasennosta ja pyörästä. Summittain se vastaa noin 38 km/h nopeutta maastopyörän tyyppisellä pyörällä. 30 asteen ylämäessä nopeutta tarvitaan alle 5 km/h. Voit tutkia asiaa tällä laskurilla. Valitse ylhäältä ensin oikeat yksiköt (metric units). Mäki annetaan nousun prosentteina suhteessa ajettuun matkaan, jolloin 30 asteen mäki vastaa 50% mäkeä.
http://www.kreuzotter.de/english/espeed.htm
Ei kai sentään.
Aivan. Eli verrataankin siis etenemään kartalla, eli vaakasuunnassa. Mittarin näyttämä ajettu matkahan tosiaan mittaa etenemää mäkeä pitkin, vaikka määränpää läheneekin hitaammin vaakasuoraa mittaa pitkin. Oikea prosenttiluku 30 asteen mäelle on siis 58%. Prosenttiluku on siis kulman tangentti. No, tuollaisia mäkiä ei kyllä oikeasti kukaan aja pyörällä. Jyrkimmät mäet maantiellä suomessa lienevät 12% eli n. 7 asteen mäkiä.
Mene salille kokeilemaan kuntopyörällä. Niissä on usein mittari joka näyttää sekä tuotetut Wattit että nopeuden.
Et tiedä energian ja tehon eroa, mutta voin vakuuttaa että kannattaa vaihtaa energiatehokkaampaan tietsikkaan, nykyaikaiset teholäppäritkään harvoin kuluttavat > 100W tehoa. Tuohon riittää jo keskipinkeä polkeminen.
http://www.vapaakielivalinta.fi/
https://www.kansalaisaloite.fi/fi/aloite/5492
Tunnustan poikkeavuuteni: perustan näkemykseni enemmän omaan ajatteluun kuin auktoriteetteihin.
Mitenkäs tuo käytännössä viritettäisi, että tietokone pyörisi polkemalla? Varmaan olisi pakko polkemalla ladata akkua, koska muuten ei varmaan pystyisi polkemaan tarpeeksi tasaisesti? Eli tarttisi sopivan dynamon jonka ruuvaa pyörään kiinni, akun ja ohjaimen sekä invertterin muuttamaan lataus vaihtovirraksi.. Jotain muuta vai onnistuuko helpommin?
Every man is guilty of all the good he did not do. (http://www.youtube.com/watch?v=xaTKDMYOBOU)-Voltaire
Tuo 400W vaatii enemmän kuin edes ammattipyöräilijä kykenee muuten kuin hetkittäin.
Katselin tuossa yhden tutun tuloksia, joka nyt ei ole ammattipyöräilijä, mutta hiton kovassa kunnossa silti, niin hän näyttää kyenneen 550 wattiin ajamalla 37km/h 4% ylämäkeen 41 sekuntia.
Joku 300 wattia voisi ehkä ammattilaiselta vielä irrota pidempiä aikoja, mutta menohan vaikeutuu eksponentaalisesti vastuksen kasvaessa, joten 400 on aika varmasti yli-inhimillinen lukema vähänkään pidemmällä ajalla.
Muistaakseni tunninajon ennätyksen sanottiin tapahtuneen nelosella alkavalla teholukemalla. 400 W on ehdottomasti ammattilaisten puuhaa. Harrastaja joutuu tyytymään reiluun puoleen siitä. Ei siis kannata hankkia übernäytönohjainta koneeseen, tai tiukassa paikassa FPS:t tippuvat hyväksymättömälle tasolle.
En näin äkkiseltään usko, että 30 asteinen mäki olisi liian jyrkkä. Varmaan se on aika rajoilla, mutta maastopyörällä pääsee aivan uskomattomista mäistä kun vain uskaltaa ajaa. Usein huomaa, että on aika kusessa liukkailla pyöräilykengillä, kun ajo tökkää johonkin ja joutuu jalkautumaan.
Tekemällä samantyyppinen pienikierroksinen kestomagnetoitu tahtigeneraattori kuin tuulivoimaloissa käytetään ja muuntamalla tuotettu teho hakkurilla tietokoneen haluamaan muotoon.
Ei varsinaisesti pakko, mutta jos ei systeemissä ole akkua, niin se on sitten poljettava koko ajan. Hakkurissa on oltava jonkinlainen konkka, joka hoitaa poljentasyklin aikaisen tehovaihtelun, mutta siihen riittää sekunnin energia.
Tuossa kannattaa käyttää runkona kuntopyörää. Välityksen voi mitoittaa oman kadenssipreferenssin mukaan kiinteäksi. Kannattanee käämiä generaattori niin, että se tuottaa tasasuunnattuna suoraan tietokoneen virtalähteen ensiöpuolelle sopivan jännitteen ja valita virtalähde, joka syö tasajännitettä (PFC voi nikotella), joskin se voi tarkoittaa kaameaa kierrosmäärää ikävän ohutta lankaa.
Sanoisin kokemuksesta, että tuollaiset sadoissa wateissa polkemalla kehitettävät tehot rajoittaisivat tavallisen pulliaisen tietokoneen käytön melkoisen minimiin. Ainakaan somessa ei paljoa roikuttaisi.
Lisäksi jos pitäisi yhtä aikaa polkea ja käyttää tietokonetta, niin tuskinpa siitäkään noilla tehoilla juuri mitään tulisi, niin totista touhua on polkeminen. Taas sähkön säilöminen vaikkapa akkuun huonontaa melkoisesti hyötysuhdetta, ja polkea saisi melkoisen tovin pitempään. Tosin tietokoneen käyttö säilötyllä sähköllä olisi sitten leppoisampaa.
Vanha jäärä
Siinä voi pyytää kaverit mukaan polkemaan ja jakaa koneen käytön. Olin pari kuukautta sitten viherpiipertäjämessuilla joilla tarvittiin jatkuvasti kuutta pyöräilijää pyörittämään pientä PA-laitteistoa. Keskimäärin tuotanto oli ehkä noin 50-70 Wattin tasoa joka on sekin kunnosta riippuen melkoinen suoritus jota ei kauaa kestä.
Ergometritestissä poljetaan nousujohteisesti kohti jotain 200 W tehoa. Minulla hyytyy 183 W kohdalle. Tai siis tuohon tehoon asti voi nostaa testin pykälillä minulla normiajalla. Kunto on huono painoon suhteutettuna. Jos olisin normaalipainoinen, tuo testi väittäisi meikäläistä hyväkuntoiseksi. Siis tehoa riittäisi hyvin ja sykettä.
Mutta aika selkeästi tuollainen alle 200 W on melkoinen kärsimys muutaman minuutin aikana jo. Jatkuvana tehona menisi varmaankin joku 50 W.
Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula
Tämän ketjun perusteella Tunturin "ergometrit" sitten ainakin näyttävät päin prinkkalaa. Minulla oli aikoinaan 90-luvulla käytössä se legendaarinen(?) malli jossa oli vielä mekaaninen tehomittari ja vastuksen säätö, ja ainakin minulla se näytti 330-370 Watin tehoja jatkuvasti (ajoin päivittäin tunnin-puolitoista.)
Otto- ja antoteho ovat kovin eri asioita. Sen kummempia tekemättä ihminen kuluttaa energiaa 150...200W. Jos mekaaninen antoteho olisi 50...70W, hyötysuhdekorjattuna kulutus passaa hyvinkin olla tuota 330...370W, joka sisältää elossapidon mukavasti ja rasituksen vaatiman lisäenergian kulutuksen, lämmöntuottoon menee suuri osa.
Edit: Löysin mutulaskelmiani, joissa 350W ottoteholla ihminen tuottaa 70W teholla varastoitavaa sähköenergiaa eli hyötysuhde olisi n. 20% luokkaa.
Hienorakennevakio vapausasteista: (1+2¹+3²+5³+1/2¹*3²/5³)⁻¹ = 137,036⁻¹
Eiköhän se noin viiden vuoden sisällä saada kuntopyörä tietokoneen pakolliseksi lisävarusteeksi. Siinä sitten menee pääosa päivästä polkiessa jolloin kivasti ei ehdi huomata piiperryksen idioottimaisuutta.
Ei se Nobelanerin mittari varmaan ottotehoa pystynyt mittaamaan? Eristetyssä mekaanisessa energiantuotannossa (kuten kuntopyörän polkemisen tehossa) lihasten hyötysuhde on 20-25% luokkaa. Treenaamalla hyötysuhdetta voi parantaa jonkin verran, mutta ei paljoa.
Tunnin polkeminen 100W:n teholla kuluttaisi n. 374 lisäkaloria.
Päivittäinen (24h) energiankulutuksen määrä levossa riippuu henkilön massasta.
Noita testejä on kai erilaisia, mutta minä sain talvella 180 W 85 %:lla maksimisykkeestä ja ekstrapoloitu maksimi olisi ollut hieman päälle 200 W. Kuntoarvio oli tuolla teholla vain välttävä, ja olisi ollut sitä vaikka olisin ollut normaalipainossa. Välttävä tulos oli linjassa sen kanssa, että en ollut noin 10 vuoteen harrastanut mitään liikuntaa.
Hyvin pienellä totuttelulla pystyy tuottamaan 60-70 % maksimista tuntikausia (pyöräilyssä perseen ja satulan välinen kontakti tulee rajoitteeksi ensin), vaikka 85 % kestää vain muutaman minuutin.
Eikös sen tarkoitus ole energiankulutusta approksimoida eli antaa tietoa harjoituksen tehosta miten paljon se elimistöltä vaatii. Nykyään laitteissa näkyy kulutettujen kalorien määrän arvio.
Hienorakennevakio vapausasteista: (1+2¹+3²+5³+1/2¹*3²/5³)⁻¹ = 137,036⁻¹
Eivät nuo tehot ole mahdottomia nuorelle miehelle, joka treenaa muutaman vuoden tunnin puolitoista päivässä.
Tuollaiset mittarit mittaavat (ainakin yrittävät) aina mekaanista tehoa polkimilta ja ne ovat vertailukelpoisia arvoja. Kalorilaskurit yrittävät sitten arvata, paljonko energiaa elimistö on käyttänyt sen tehon tuottamiseen, ja se on paljon suurpiirteisempää, jos ei ole kalibroinut laitetta oman henkilökohtaisen fysiologian mukaan (sen voi tehdä sillä happinaamaritestillä, joka mittaa eksplisiittisesti paljonko happea hengitysilmasta jää elimistöön). Minulla urheilutietokone väittää, että vajaan parin tunnin reipas pyörälenkki (keskisyke n. 135) vie 1000 kcal tai vähän yli. Vähän epäilyttää, se on sentään 4-5 MJ, eli ihan kunnon aterian verran.
Joo mutta eikös ne mittarit mittaa mekaanista antotehoa (output), eivät ottotehoa (input) joiden hyötusyhde on pyöräilyssä n. 23%.
Eli siis ei pyörä voi arvioida paljonko ihminen laittaa syytinkiin tai kokonaisenergiankulutusta tunnin aikana. Vaan vain sen millä teholla se saa poljettua pyörää.
Tarkoitin sitä lähinnä siksi että 330-370W:n antoteholla polkeminen tuntikausia on ammattiurheilijatasoa (toisaalta enhän minä Nobesta mitään tiedäkään ehkä se on/oli urheilija) ja vaikuttaa sinänsä oudolta.
Wattit voi muuttaa kulutetuiksi kaloreiksi kunhan vain huomioi hyötysuhteen.
1 W-s = 1 Joule-s
4.184kJ = 1 kCal (kilokalori on kansan suussa kalori)
Joten # kCal/hr = (Watts x 3600 s) / (4184 x hyötysuhde ~23%)
Tuossa voi käyttää sykemittaria ja kalibroida sen kalorinkulutuksen sykettä vastaavaksi. Syke ja hapenkulutus korreloivat aika pitkälti.
On siinä virhemarginaalinsa mutta ei se ihan arvailuksi mene. Tietty mittari pitää kalibroida uudelleen kun ihmisen kunto ajan myötä nousee jolloin tuotettu teho kasvaa samalla kun syke/hapenkulutus laskee.
Olisi muuten kiva tietää miten pyöräilyn teho on sovellettavissa juoksuun? Juoksun tehoa on vaikea mitata suoraan, mutta ainakin tämän mukaan juoksun ja pyöräilyn syke (ja hapenkulutus) ovat suht verrattavissa toisiinsa.
Sivut