El futuro olvidado de la bicicleta estática

bicicleta estatica

Si impulsamos la investigación sobre la tecnología a pedales, tratando de compensar las siete décadas de oportunidades perdidas, y la orientamos en una dirección correcta, los pedales y las manivelas podrían realizar una importante contribución en la marcha de una sociedad post-carbono, pero manteniendo muchas de las comodidades de la vida moderna. Las posibilidades que la energía a pedales presenta exceden ampliamente al uso de la bicicleta.

Una manera de evitar las grandes pérdidas de energía en los generadores a pedales, consiste en  producir dispositivos de energía mecánica, en vez de eléctricos, siempre que sea posible. Otra manera – la única para dispositivos que no pueden ser accionados directamente por vía mecánica, ya que no se basan en el movimiento rotatorio – consiste en generar electricidad de manera más eficiente.

Esto puede realizarse mediante la construcción de un generador a pedales a partir de cero, en vez de utilizar una bicicleta de carretera, o deshaciéndose de uno o varios componentes electrónicos en la cadena de transmisión de energía. Todos los enfoques pueden combinarse, resultando en una unidad de energía a pedales que puede alimentar una multitud de dispositivos mecánicos y generar electricidad, comparativamente, eficiente.

Transmisión directa de energía mecánica2

Muchas máquinas podrían alimentarse directamente de una conexión mecánica, aunque por lo general es preciso adaptar el dispositivo para que pueda funcionar con independencia de la electricidad.

Sin embargo, las máquinas a pedales estáticas con transmisión directa de energía mecánica – comunes en los viejos tiempos – hoy en día no están comercialmente disponibles en el mundo occidental.

La única excepción parece ser Fender Blender, una máquina a pedales utilizada para hacer batidos (foto de la derecha). Sin embargo, actualmente las bicicletas máquinas a lo old school están siendo diseñadas tanto por amateurs en el mundo occidental, como por organizaciones sin ánimo de lucro el mundo en vías de desarrollo.

En Guatemala, Mayapedal ha construido, desde el año 2001, unas 2000 máquinas a pedales (o ‘bicimáquinas’) utilizando componentes de bicicletas viejas. Hasta la fecha, la ONG ha elaborado bombas de agua a pedales, molinos y desgranadoras de maíz,  ‘vibradoras’ para elaborar tejas de microcemento, descascaradoras de nueces, lavadoras y licuadoras. Estos aparatos tienen un coste de entre 40 y 250 dólares. Sus artilugios han ido sofisticándose e incluso abaratando su construcción con el tiempo, evolucionando desde bicicletas adaptadas hasta máquinas a pedales construidas desde cero, que incorporan un volante de inercia, y pueden hacer funcionar diferentes tipos de aparatos.

Otro ejemplo es VitaGoat Pedal Grinder, desarrollado por la ONG canadiense Malnutrition Matters. Se trata de un molino accionado por pedales que forma parte de un completo sistema de procesado de alimentos, y es entregado a países en vías de desarrollo de Asia y África. Chocosol enseña a la gente local de México a construir sus propios molinos de granos de cacao a pedales, y los promotores canadienses utilizan esta tecnología en su tienda de Toronto. Full Belly Project diseña desgranadoras de frutos secos a pedales para los agricultores en África.

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También hay muchos artefactos construidos por personas individuales: las lavadoras a pedales de Alex Gadsden y Homeless Dave, la máquina de hacer jabón a pedales de Frederick Breeden, o la prensadora de manzana a pedales de Ben Polito. Fuera de los EE.UU también se han construido máquinas similares. Algunos se han centrado en la restauración y puesta en marcha de máquinas antiguas, como Blue Ox Millworks.

Una desventaja obvia de diseñar una máquina a pedales para cada aparato de uso doméstico, agrícola o de taller es que se necesita una gran cantidad de espacio. Además, el diseño de una unidad de energía a pedales para cada herramienta podría llegar a ser un trabajo intensivo, costoso y  de elevado consumo energético.

Esto no es tanto un problema en los casos de uso industrial a pequeña escala, donde se requieren pocas máquinas para la fabricación de un producto. Un buen ejemplo es la máquina de hacer jabón a pedales, mencionada anteriormente. Por esta razón, una máquina a pedales podría ser una opción realista para las pequeñas empresas, como un bar de batidos. Sin embargo, cuando se necesitan más herramientas y el espacio está restringido, como sucede a menudo, debemos encontrar maneras de solucionar este problema.

Una solución es utilizar la energía a pedales para generar electricidad que pueda ser utilizada luego para alimentar diferentes aparatos. No obstante, este enfoque es altamente ineficiente, con pérdidas de energía de hasta más de 70%, y se debe evitar siempre que un dispositivo pueda ser alimentado por vía mecánica.

El diseño de unidades universales impulsadas por pedales fue ampliamente investigado en la década de 1970

Otra solución es diseñar una unidad de energía a pedales universal con transmisión mecánica directa, que pueda ser utilizada para operar una gran variedad de herramientas y dispositivos diferentes (incluido un generador). Este método, que resuelve tanto el problema de espacio como el de ineficiencia, fue investigado ampliamente en la década de 1970.

Máquinas a Pedales Multiusos4

A principios del siglo XX no existían máquinas de pedal universales, aunque algunas combinaban unas pocas funciones (aserrado y perforación, por ejemplo).

En la década de 1970, se diseñaron y construyeron al menos cinco inventos interesantes: ‘Energy Cycle’ de Dirk Ott; ‘Dynapod’, de Alex Weir; ‘Human Powered Flywheel Motor’, de JP Modak; ‘Pedal Power Unit’, de David Weightman; y por último, ‘Dual-Purpose Bicycle’, de John Ebenezer. Todos estos conceptos son de igual interés para la construcción de unidades de pedal con función única.

Dynapod

Después de experimentar con máquinas a pedales para un único uso en varios países de África, el ingeniero británico Alex Weir (que es también el promotor de esta base de datos de baja tecnología online), construyó el multiusos ‘Dynapod’ (el nombre proviene de las palabras griegas para designar ‘potencia’ y ‘pie’) en Tanzania a principios de los años 70. El módulo de alimentación, basado en un concepto de 1968 ideado por Stuart Wilson de la Universidad de Oxford, desembocó en una versión para una y dos personas. La unidad del tándem duplicó la potencia de salida, y al mismo tiempo, compensó el flujo de potencia, con ambos pares de pedales colocados sin sincronización.

5El Dynapod fue construido a partir de un cuadro hecho a medida. Aparte de los pedales, las cadenas de transmisión, la máquina no tiene nada en común con a una bicicleta. Los primeros diseños se hacían con cuadros de madera, mientras que las últimas versiones se realizaron con cuadros de acero. Para el volante de inercia, Weir utilizó una vieja rueda de bicicleta llena de cemento. El coste de la unidad con el cuadro de madera (en 1980) estaba entre los 40$ y 100$, materiales y mano de obra incluidos.

El Dynapod podía impulsar bombas, molinos de maíz, aventadoras, sopladores para forja, amoladoras y esmeriladoras, taladros, tornos de alfarero, pulverizadores de pintura, equipos de fumigación, ralladores de mandioca, despulpadoras de café, desgranadoras, descortezadoras de fibra, trilladoras, enfardadoras, sierras de cinta, bombas de pneumáticos y máquinas de coser. También podía utilizarse para generar electricidad.

Aparte de pedales, manivelas y cadenas de transmisión, estas máquinas de energía humana no comparten nada con una bicicleta

Para permitir una operación con tal diversidad de funciones, el Dynapod estaba equipado con múltiples unidades. Podía funcionar por accionamiento directo con una relación de 1:1 (cuando se necesitaba gran capacidad de rotación a baja velocidad), una correa de transmisión con una relación de hasta 3:1 (un término medio entre el par de fuerzas y la velocidad para operar amoladoras o esmeriladoras, trilladoras, etc), o una correa de transmisión con una relación de hasta 10:1 (como un generador eléctrico, una aventadora, y otros usos en los que se requieren altas velocidades).

Ciclo Energía6

Rodale Press, editor del libro de 1977 Pedal Power in Work, Leisure and Transport, también tenía un equipo de investigación – Rodale’s Research and Development Department. Junto con el inventor Dick Ott concibieron su versión de una unidad de energía a pedales universal, el ‘Energy Cycle’.

Al igual que el Dynapod, fue construido desde cero y podía alojar un gran número de herramientas desmontables.

Éstas incluían asistencia en la cocina (como un batidor de huevos, un abrelatas, una picadora de frutos secos, una trituradora de alimentos, un pelador de pescado, rebanadoras de carne y queso y un deshuesador de cerezas), maquinaria agrícola (incluía bomba de agua de riego, desplumadora, cosechadora de patatas, desgranadora de maíz, aventadora de cereales, pulidora de arroz, procesador de avena en copos) y herramientas más generales (como un molino de rueda, pulidor de piedra, taladro, tallador de madera y cargador de batería).

Se construyeron varios prototipos mejorados, primero de hierro y después de acero. En la primera actualización del diseño, se añadió una gran mesa de trabajo a la unidad, lo que permitió al operador realizar numerosas tareas sin abandonar su asiento. Versiones posteriores fueron equipadas con un volante de inercia. Los experimentos demostraron que la unidad ofrecía ventajas considerables respecto a las máquinas accionadas a mano o pequeños motores de caballos de potencia. El reto principal sigue siendo la búsqueda de un medio universal para conectar cada implemento al Energy Cycle – debe ser fácil de superar si la investigación industrial seria se dedica a ello.

Cabrestante a Pedales: Sustituyendo al Animal de Tiro o Tractor

7Tanto el Dynapod como el Energy Cycle podían también funcionar como un cabrestante impulsado a pedales, ofreciendo una nueva selección de posibilidades. Un cabrestante es útil para arrastrar, excavar, levantar cargas o como quitanieves. En agricultura, un cabrestante se puede utilizar para el cultivo por cable, un principio en el que la fuerza motora del arado (o nivelado de terrenos, cultivo, siembra y rastrillado de heno) es estática y sólo la herramienta (conectada a un soporte de herramienta multifuncional móvil) circula por el campo mediante un cable.

Este método agrícola consiste en el arado por cable a vapor,  único método mecanizado de la agricultura durante casi cien años. El cultivo por cable conlleva un importante ahorro de energía, ya que la fuerza motriz – ya sea humana, animal o mecánica – no debe emplear energía en sí misma para moverse sobre el suelo. Otras ventajas son la prevención de la compactación de la tierra, un notable inconveniente en el uso del tractor, y la posibilidad de trabajar sobre superficies anegadas y de pendientes pronunciadas.

El cultivo por cable es un principio en el que la fuerza motora para arar (o nivelar terrenos, cultivar, sembar y rastrillar heno) es estática, y sólo la herramienta circula por el campo mediante un cable

En un campo dejado en barbecho durante un año, el Energy Cycle tiraba de un arado a través del suelo cubierto de hierba y maleza, sustituyendo con éxito el trabajo agrícola de tracción del animal de tiro o  tractor. Una persona pedaleaba el cabrestante que lleva al arado por la tierra, mientras que otro lo guiaba. Las dos personas tardaron aproximadamente una hora en arar 1500 pies cuadrados.

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La única dificultad estaba en que el cabrestante tenía la tendencia a romper o doblar las herramientas manuales comunes. Debido a este problema, y a que el Energy Cycle llevó a cabo tanto la promesa de herramienta de jardín como la de granja, el equipo de investigación construyó un cabrestante a pedales especializado con herramientas específicas para su uso.

Esta unidad más compacta – básicamente dos pedales separados por un carrete montado sobre cojinetes,  construido en un cuadro que también soporta el asiento – era capaz de empujar más de 10000 libras (453 kg) con un esfuerzo medio de pedaleo, ampliando la capacidad humana de energía en unas diez veces. Junto con un cuadro especialmente diseñado que pudiese albergar diferentes accesorios, fue utilizado con éxito para las labores de arrastre, para quitar la nieve, arrancar pequeños tocones y tirar de sembradoras, niveladores de terreno y rastrillos de heno.

Para aquellos trabajos que requerían de un lento pero potente arrastre, como el arado en tierras pesadas, se empleaban engranajes bajos. Los engranajes altos se utilizaban para trabajos más fáciles, como cultivar o nivelar terrenos. A fin de desplazarse lateralmente para que permita cultivar una fila tras otra, se puede montar un cabrestante a pedales sobre patines. El peso de la persona que opera la máquina proporciona suficiente anclaje durante su uso.

9Volante Motor de Accionamiento Humano

Una variación interesante de la máquina a pedales multiusos es el Human Powered Flywheel Motor (pdf), diseñado por J.P. Modak, un profesor de ingeniería emérito de la India. La característica destacable de la máquina del Modak – que ha ido desarrollándose desde 1979 – es que puede suministrar mucha más potencia que la del ser humano que la dirige.

El volante motor de accionamiento humano es capaz de ofrecer mucha más potencia que la persona que lo está operando

El sistema que la máquina utiliza es la energía humana y la almacena en un volante de inercia, o volante motor, a una tasa de potencia de entrada conveniente para la persona que pedalea. Después de almacenar la máxima energía posible en el volante de inercia (el tiempo de pedaleo es de 1 a 2 minutos), se pone a dispoción para impulsar la unidad de proceso, a causa de la rápida liberación de energía cinética almacenada en el volante de inercia a través de un embrague adecuado. Este concepto sólo funciona cuando el proceso puede ser de naturaleza intermitente sin afectar el producto final.

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El volante motor de accionamiento humano se desarrolló inicialmente para fabricar ladrillos para una autoridad de viviendas en Mumbai, India. Desde entonces, ha sido utilizado con éxito en diversas actividades productivas de base rural, tales como la elevación de agua, el procesado de formación de algas, el tallaje de madera, el aventamiento, la tala de pistones de madera, la generación eléctrica y la labor propia de un martillo de herrero.

Este concepto de máquina podría suministrar energía a procesos que necesiten hasta 6 HP (aunque hasta la fecha sólo se ha logrado en un tercio). Esto sería de unas 20 a 60 veces más de lo que un humano promedio puede proporcionar, ya sea momentáneamente (300 vatios) o durante largos períodos (100 vatios).

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La unidad de energía consiste en un cuadro de bicicleta existente que proporciona un asiento y el manillar, un par de engranajes para aumentar la velocidad, y un volante motor de un metro de diámetro aproximadamente. La transmisión consiste un embrague en espiral y un par de engranajes de amplificación diferencial. Para la fabricación de ladrillos en particular, la unidad de proceso está compuesta de una broca, cono y terraja, convencionalmente utilizados en extrusoras de ladrillo motorizadas para la fabricación de ladrillos de arcilla.

Combinando la Energía a Pedales Estática y Móvil

Un enfoque muy diferente a las máquinas de pedal multiusos es el de David Weightman. Su concepto (y prototipo) se inspiró en el Dynapod, pero Weightman añadió una característica: la máquina debía ser además apta para el transporte. Su Unidad de Potencia del Pedal (PPU) estaba formada por la rueda de una bicicleta en horquillas montada en un cuadro con sillín.

De esa manera, la unidad podía utilizarse independientemente para conducir la maquinaria a través de un arranque de potencia, o bien podía conectarse a un chasis de dos ruedas para formar un triciclo de transporte de carga. Asimismo, la unidad podía estar conectada en serie con otras unidades para aplicaciones de máquinas que necesitasen más potencia. Weightman justificó su concepto enfatizando la estrecha relación entre el transporte y el uso de máquinas para la poducción agrícola e industrial:

Dual-Purpose Bicycle es un diseño muy similar a los generadores eléctricos vendidos hoy en día, aunque su objetivo es la conducción mecánica de múltiples máquinas y la producción de electricidad

“En un ciclo típico de cultivo agrícola, las semillas y los fertilizantes se transportan al campo, los cultivos se cultivan y después son procesados mediante la maquinaria; más tarde lo producido se transporta al mercado. Patrones similares pueden observarse en la construcción y la producción industrial a pequeña escala. El uso de una unidad de potencia a pedales para este doble propósito es exactamente análogo al uso de tractores en la agricultura europea como fuentes de enrgía y dispositivos de transporte”

Job Ebenezer, de la organización sin ánimo de lucro ‘Technology for the Poor’ desarrolló aún más este diseño, simplificándolo considerablemente al sustituir el triciclo por la bicicleta. A primera vista, su ‘Dual-Purpose Bicycle’ parece muy similar a las unidades generadoras de electricidad que se venden hoy en día, aunque su objetivo es la conducción mecánica de múltiples máquinas y la producción de electricidad.

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El ingenioso diseño, principalmente de uso agrícola, consiste en un volante de inercia muy pequeño unido a una bicicleta estándar. Esto permite su uso como máquina a pedales que pueda ser utilizada para alimentar numerosos dispositivos mecánicos a pequeña escala, tales como trilladoras de grano, molinos, aventadoras, desgranadoras de cacahuetes y maíz, sierras circulares, tornos para trabajar madera, bombas de agua, generadores eléctricos, y gran variedad de pequeñas herramientas.

El artefacto puede convertirse del modo transporte al modo energía a pedales en cuestión de minutos. La amplia base, que proporciona estabilidad durante la producción de potencia, puede volverse hacia arriba durante el modo transporte y duplicarse como transporte de mercancías. El dispositivo generador de energía permanece conectado en el modo transporte, de modo que pueda ser transportado fácilmente y utilizado inmediatamente. Por supuesto, esta unidad a pedales es un compromiso, pero un compromiso interesante.

13 Al contrario que los conceptos modernos, tiene un pequeño volante de inercia que no es accionado por fricción, debido a su bajo rendimiento. Durante el modo en que genera fuerza motriz, la cadena ordinaria de la bicicleta es deslizada fuera del piñón, y se activa una cadena personalizada para el mecanisco que desencadena la potencia.

Cambiar las relaciones de transmisión es tan simple como en una bicicleta de carretera. Para poner en marcha dispositivos más potentes, se puede colocar un volante de inercia más grande entre el módulo de energía y la unidad de proceso.

Monopedales

Las numerosas ventajas de las máquinas a pedales, no hacen que las palancas manuales o los monopedales estén obsoletos. No todos los dispositivos necesitan el par extra la energía de dos pedales. Las manivelas y los monopedales pueden ser una opción mejor si los requisitos de energía son bajos o si la energía sólo se necesita durante un periodo corto de tiempo.

Un dispositivo con manivela es mucho más compacto que un dispositivo accionado por pedales. Si se requiere el control de la mano mientras se opera un equipo de baja potencia, entonces el monopedal sigue siendo la mejor elección, ya que ofrece al operario mayor libertad de movimientos que el par de pedales.

Por supuesto, ambos mecanismos pueden beneficiarse de las ventajas en el diseño y de materiales modernos – incluyendo engranajes que aumenten la velocidad o el par. Un buen ejemplo es la unidad de cocina R2B2 del diseñador alemán Christoph Thetard (no está a la venta, desafortunadamente). Combina tres aplicaciones de cocina con una unidad de accionamiento central.

El corazón de la unidad es un volante de inercia impulsado por un pedal único que funciona como almacenamiento de energía a corto plazo (como en el Volante Motor de Accionamiento Humano), capaz de suministrar hasta 350 vatios (de potencia mecánica) a los diversos aparatos. Al igual que las máquinas de finales del siglo XIX, y al contrario que los aparatos de cocina de hoy en día, está hecho para durar.

Electricidad a Pedales: Reducción de Costes y Pérdidas de Energía

Muchas máquinas y dispositivos modernos no pueden alimentarse directamente de la energía mecánica. Este hecho es especialmente cierto en los equipos electrónicos (como ordenadores, televisores, teléfonos móviles, routers, etc) pero también en frigoríficos o bombillas. Si queremos mantener estas comodidades modernas, tenemos que encontrar un camino para hacer la energía a pedales más eficiente. Contamos con diversas maneras para conseguirlo.

1. Construir un Generador desde Cero14 copia

Debido a que tiene algunas desventajas, la mejor manera de empezar es construir un generador a pedales desde cero, en vez de utilizar una bicicleta sobre rodillo fijo. Esto permite reemplazar la unidad de fricción por una más eficiente, como una cadena de transmisión, y añadirle un volante de inercia.

Los volantes de acero pueden encontrarse en las bicicletas estáticas más caras. Sin embargo, un volante de inercia puede también ser barato, de baja tecnología y tan eficiente cuando se emplea una rueda de bicicleta llena de hormigón o un tablero de madera.

Este último es utilizado por el ‘Pedal Powered Prime Mover’ (PPPM), realizado por David Butcher; es uno de los pocos buenos ejemplos de un generador de electricidad a pedales construido desde cero (los planos se venden a 50$ y el coste para la versión Do-it-Yourself se estima en 230$). Se trata de un cuadro de acero elaborado a partir de soportes de estanterías de acero.

Aunque el PPPM utiliza una transmisión por fricción, ésta es bastante eficaz, ya que se acciona, básicamente, por una llanta de madera – el volante de inercia. Debido a que cuanto más alta es la presión de los neumáticos, mayor la eficiencia de una unidad de fricción, una rueda de madera puede considerarse una rueda de bicicleta en condiciones de una presión óptima del neumático.

Aún es más: el volante de inercia es accionado directamente por los pedales, eliminando completamente la pérdida de energía en cadenas y ruedas dentadas (en otras palabras, la transmisión es directa). La única pega de este método es que no podemos cambiar la relación en la transmisión.

Butcher (que montó su primera máquina en los años 70) asegura que la eficiencia mejora entre un 25 y un 50% frente a una bicicleta estándar sobre un rodillo fijo. Curiosamente, también puede alimentar algunos dispositivos a través de una conexión mecánica directa: una bomba de agua, un martillo, un cincel de mampostería, un compresor de aire y un serrucho. Construir una máquina accionada por pedales a partir de cero puede ofrecer lo mejor de ambos mundos.

2. Pasa de la Electrónica

Puedes ir mucho más lejos para mejorar la eficiencia de un generador a pedales. En el caso más extremo, puedes saltarle el regulador de tensión, el convertidor y la batería, quedando sólo la pérdida de energía del generador. O bien puedes dejar de lado alguno de ellos.

En el caso más extremo, puedes saltarte el regulador de tensión, el convertidor y la batería, quedándote únicamente con las pérdidas de energía del generador

15 Sin embargo, todas estas acciones tienen un precio. Si te deshaces del convertidor, necesitarás reemplazar los dispositivos eléctricos que utilices. Lo que necesitarías entonces serían aparatos de corriente continua como los que se conectan en el interior de un coche.

Si bien esta opción puede ser interesante debido a la alta pérdida de eficiencia de un convertidor (25%), no todos los aparatos disponen de su variante en corriente continua (por ejemplo, no hay ordenadores portátiles de corriente continua*).

Al deshacernos del regulador de tensión  – y varios de los generadores a pedales vienen sin ellos – debes observar cuidadosamente un multímetro mientras pedaleas para asegurarte de que el voltaje no excede la capacidad de la batería (o el dispositivo que pongas en funcionamiento, si te deshaces de la batería también).

En caso contrario, podría llegarse a destruir la batería (o dispositivo, si no utilizas batería). Un volante de inercia puede ser de gran ayuda aquí, porque suaviza no sólo la entrada de energía (la fuerza que se alterna entre alta y baja a causa del ritmo natural de pedaleo), sino también la energía de salida, manteniendo un ritmo relativamente constante de tensión.

3. Deshazte de la batería       16

Eliminar la batería, o sustituirla por un ultracondensador mucho más eficiente y robusto, es probablemente lo mejor que puedes hacer, no sólo en términos de eficiencia, sino también de costes, fiabilidad y –sobre todo- sostenibilidad. (Los condensadores tienen una vida útil mucho más larga que las baterías, pero una densidad de energía mucho más reducida). Sin embargo, se pierde la ventaja de generar energía y almacenarla para su uso posterior. En tal caso, se tendría que pedalear mientras se utiliza el dispositivo al mismo tiempo, como es el caso de la transmisión directa de la energía mecánica.

Si es o no conveniente depende de para qué quieras utilizar el generador. Si lo que principalmente necesitas es cargar tu ordenador portátil o dispositivo móvil, no tener una batería para almacenar la energía no es un problema ya que los propios dispositivos disponen de batería. Por el contrario, si lo que quieres es iluminar la escalera o alimentar el televisor, el ordenador de mesa, la guitarra eléctrica o una pequeña nevera, puede ser algo complicado. Si quieres reproducir música grabada y bailar, no utilizar batería podría también ser difícil.

4. Construir Plantas de Energía a Pedales a gran escala

Mejorar la eficiencia del generador eléctrico a pedales es más fácil en cuanto se organiza a escala más grande. En la mayoría de los proyectos artísticos o educativos descritos anteriormente, como el programa de la BBC o los conciertos a pedales, no se utilizan baterías. La clave aquí es que no es una persona sola la que genera y produce energía, sino un gran grupo de personas, de los cuales unos producen energía mientras que otros la consumen.

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De manera similar, se podría generar electricidad en grandes centrales eléctricas de pedal accionado, y después distribuirla a las casas, tiendas, espacios públicos y fábricas. Esto es más eficiente que hacerlo en cada casa por separado, ya que se puede eliminar las baterías y aún así ofrecer electricidad las 24 horas del día. Las plantas de energía simplemente añadirían más personas pedaleando cuando la demanda fuese alta (como en las horas punta) y enviarlos a casa cuando la demanda fuese baja (por las noches, por ejemplo).

Las plantas de energía a pedales podrían ser una valiosa solución a la naturaleza intermitente de las fuentes de energía renovables

Las plantas de electricidad de accionamiento humano evitarían las pérdidas de transmisión de una red eléctrica, extremadamente centralizada hoy en día. Deberían estar situadas preferentemente en cada barrio o distrito de ciudad. En este escenario, también se hace posible suprimir los convertidores y cambiar el sistema de distribución eléctrica, de CA a CC, puesto que el sistema actual sólo ha sido escogido por ser más eficiente al transportar la electricidad a largas distancias. Por supuesto, esto es menos plausible, ya que significa volver a cablear las ciudades y reemplazar todos los dispositivos.

18El futuro de las Máquinas a Pedales

Si impulsamos la investigación de la tecnología a pedales, tratando de compensar las siete décadas de oportunidades perdidas, y la conducimos en una dirección correcta, los pedales y las manivelas podrían hacer una contribución importante en la ejecución de una sociedad post-carbono, manteniendo muchas de las comodidades de la vida moderna. Las posibilidades de la energía a pedales van mucho más allá, por tanto, al uso de la bicicleta.

El pedaleo de personas podría convertirse en suministro de energía para la agricultura, fábricas, construcción, minería e incluso otros medios de transporte distintos a la bicicleta: teleféricos, funiculares y transbordadores. Las plantas eléctricas accionadas por pedales podrían ofrecer una solución valiosa en el respaldo a las fuentes de energía renovables intermitentes, sustituyendo al carbón, gas y energía nuclear como energía de base cuando el sol y el viento cesasen.

La potencia humana está disponible las 24 horas del día, no se ve afectada por los cambios del clima, es portátil y puede almacenarse fácilmente para su uso posterior. Al contrario que la eólica y la biomasa, es una fuente de energía que nunca se agotará, puesto que su potencial sigue el ritmo de crecimiento de la población. La energía a pedales podría también ayudar al desempleo, contribuyendo a una mano de obra saludable y en forma, además de favorecer el buen aspecto de una gran cantidad de traseros.

Límites de la Energía a Pedales

Por supuesto, la potencia del pedaleo sólo puede ser destacable si reducimos drásticamente el consumo de energía. Aunque los atletas pueden producir una potencia de salida de más de 2000 vatios en una bicicleta, sólo pueden mantenerla durante un período de pocos segundos. La potencia que puede proveer una persona media en un periodo de tiempo mantenido es mucho menos interesante que eso: 75 vatios o ‘1 hup’. Esta unidad de medida (corta para la potencia humana) fue propuesta en 1984, y nos dice que una persona tipo puede mantener 1 hup durante todo el día, 2 hups (150 vatios) durante dos horas aproximadamente, 3 hups (225 vatios) durante unos 30 minutos, y 4 hups (300 vatios) sólo de manera momentánea.

La falta de vientos de enfriamiento autoproducidos puede resultar sobrecalentamiento del cuerpo

Otra razón para no ser demasiado optimistas en cuanto a la potencia de salida durante el pedaleo estático, es el hecho de que al pedalear sin movernos no se hace necesario superar la resistencia al aire. Suena como algo positivo, porque a altas velocidades un ciclista emplea la mayoría de su energía en compensar la resistencia al aire. Sin embargo, la resistencia al aire también mantiene al cuerpo humano activo contra el sobrecalientamiento.

Se encontró que la potencia de salida medida por los ergómetros (bicicletas estáticas utilizadas para medir la potencia de salida de los ciclistas) es sustancialmente menor que la producida por las mismas personas en carretera, debido a la ausencia de viento de enfriamiento autoproducido, lo que resulta en un posible sobrecalentamiento del cuerpo (también es un problema en los velomóviles). Un ventilador (autopropulsado) podría mantener al pedaleante estático fresco, pero sólo es una solución parcial. Como señala David Wilson en “Bicycling Science”:19

“El flujo de aire relativo que genera el ciclismo es de tal magnitud que guarda poca semejanza con las corrientes de aire producidas por pequeños ventiladores eléctricos de uso frecuente para la refrigeración de las personas pedaleando ergómetros. A una velocidad de unos 9 m/s alrededor de 150 vatios se disipan en el aire. Incluso si se utilizan ventiladores de este nivel de potencia [negando la potencia producida por quien pedalea], el efecto de enfriamiento sería mucho menor que aquel para el cliclista en movimiento, porque la mayor parte de la potencia del ventilador se disipa como la fricción del aire en las zonas que no sean alrededor del cuerpo del sujeto.”

Mientras que la producción de calor corporal podría proporcionar interesantes efectos secundarios en invierno – varias personas en una habitación pequeña no necesitarían calefacción – la energía que puede ofrecer la potencia del pedaleo estaría limitada sin duda. Pedalear al aire libre cuando hace viento puede ser de ayuda, pero no siempre es posible.

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Se Buscan: 1,2 billones de Pedaleantes para Reino Unido

El principal problema, no obstante, radica en la demanda de personas que pedaleen. Para que os hagáis una idea, veamos cuánta gente sería necesaria para utilizar la potencia de pedales en una planta de energía de carga base. Una familia promedio de Reino Unido consume unos 13 kWh de electricidad al día (una familia americana consumiría al menos el doble). Si consideramos una pérdida de energía relativamente pequeña de 25% al convertir la energía humana en electricidad, se emplearían 173 horas de pedaleo a 100 vatios (por tanto, a más de 1 ‘hup’) para producir 75 Wh por hora.

Si presumimos un consumo de electricidad distribuido uniformemente en el transcurso de 16 horas, y descartamos el consumo eléctrico por la noche, se emplearían dos turnos de diez personas cada uno pedaleando sin parar durante ocho horas. Y esto sólo hace referencia a un uso residencial de electricidad.21 copia

Si tenemos en cuenta el consumo eléctrico total en el Reino Unido, cada persona necesita 15,7 kWh por día, o dos equipos de diez personas cada uno pedaleando sin parar durante ocho horas. El Reino Unido tendría que importar 1.2 billones de personas como mano de obra (el mismo número que el total de habitantes de la India) para pedalear su camino hacia la independencia energética, además de no permitir el uso de electricidad de todas estas de personas.

Aquí ni siquiera estamos considerando los picos de la demanda, sino el consumo medio. Y sólo estamos hablando del consumo eléctrico, no de combustibles para la calefacción ni el transporte. Claro que el viento y el sol podrían ayudar a disminuir la necesidad de energía a pedales como carga base. Pero cuando cesase el sol o el viento, la energía tendría que ser complementada.

Por otro lado

En otras partes del mundo, las cosas son ligeramente diferentes. Si todos los nepalís pudieran pedalear dos horas al día, el país sería completamente accionado por pedales, aún sin el apoyo de otras renovables. Curiosamente, la ONG Ecosystems Nepal distribruye generadores a pedales en las aldeas de Nepal, donde son utilizados en un escenario un tanto similar al imaginado más arriba. Una aldea está equipada con un generador de energía a pedales, el cual es pedaleado durante ocho horas al día, de manera que permite cargar baterías de gran tamaño.

El principal problema de nuestro enfoque es que comparamos las máquinas a pedales con las de alimentación por combustibles fósiles, y no a las ineficientes herramientas y máquinas de accionamiento humano que las precedieron

Esta aldea ‘central de energía’ es luego visitada por personas que viven en los alrededores, más o menos una vez al mes, para cargar las pequeñas baterías de sus motocicletas. Incluso teniendo en cuenta las considerables pérdidas de energía (al utilizar baterías para cargar baterías), un generador a pedales proporciona suficiente electricidad para 200 hogares. Esto es posible porque las baterías pequeñas sólo necesitan alimentar lámparas led de 0,2 vatios, suficiente para leer un libro. Me temo que incluso mi Kindle utiliza más que eso, y no tiene luz para leer.

22 copia

Las manivelas y los pedales no son en absoluto una solución si decidimos aferrarnos a un estilo de vida de alto consumo energético – pero entonces, tampoco lo es cualquier fuente de energía renovable (o incluso no renovable). El principal problema del enfoque que hacemos a las máquinas a pedales está en que las comparamos con las máquinas alimentadas por combustibles fósiles, y no con las ineficientes herramientas y máquinas de propulsión humana que las precedieron.

Esto explica por qué en el mundo occidental la energía a pedales provoca risas, pero es acogida con entusiasmo en el mundo en vías de desarrollo, donde, por ejemplo, los métodos de la agricultura todavía se basan en gran medida en el uso de potencia humana, utiizando herramientas primitivas que suelen ser ineficientes. En este escenario la luz es producida por las lámparas de queroseno, sucias e ineficientes; en otras ocasiones, no hay luz.

Irónicamente, las comunidades de los países más pobres del mundo están desarrollándose como sociedades  sostenibles. Cada vez son más independientes respecto a los combustibles fósiles, disfrutando de las comodidades básicas pero modernas. Entretanto, nosotros seguimos siendo cada vez más dependientes en nuestro camino hacia el incremento de las fuentes de energía sucias, peligrosas y decrecientes.

Kris De Decker. Traducción Jose Vera.

Fuentes (en orden de importancia)