Nabend,
habe heute nach langer Zeit mein Fahrrad wieder in Betrieb genommen und
da kam mir in den Sinn, den Nabendynamo zum Laden von Zubehör, insb.
Smartphones.
Leider ist das Unterfangen mit einem normalen Beleuchtungs-Generator,
der eine Nennleistung von 3 W hat zum Scheitern verurteilt. Zwar gibt es
Konzepte, die bei höheren Drehzahlen und trickreichen Anpassschaltungen
bis 6 bis 8 W rauskitzeln (Stichwort: Forumslader), aber auch damit werd
ich nicht warm.
Eine kurze Überschlagsrechnung zeigt, dass zumindest mechanisch da mehr
geht:
* Raddurchmesser d = 28" = 0,711 m
* mittl. Geschwindigkeit v = 15 km/h = 4,167 m/s
* el. Ausgangsleistung P_out 10 W
* Wirkungsgrad des Generators eta = 50 %
=> mech. Eingangsleistung P_in = 20 W
=> Radumfang u = pi d = 2,23 m
=> Drehzahl N = v / d = 1,87 1/s
=> Kreisfrequenz omega = 2 pi N = 11,72 s^-1
=> Drehmoment M = P_in / omega = P_in * d / (2 v) = 1,71 Nm
=> Bremskraft F = M / r = 2M / d = 4,8 N
resultiert nach ein bisschen Formelumstellen in einer zusätzlichen
Bremskraft von gerade mal 5 Newton!
Da man sich drunter nix vorstellen kann, hab ich das in eine Schiefe
Ebene umgerechnet, bei der die Bremskraft der Hangabtriebskraft
äquivalent ist.
Die Hangabtriebskraft als Tangentialkomponente ist Gewichtskraft mal
Sinus der Steigung. Dabei festgestellt, dass dies einer Steigung von
gerade mal 0,39% entspricht. (Der geneigte Leser darf sich jetzt daraus
ausrechnen, wie viel ich inkl. Rad wiege ;-) Die Probe über den
Energieerhaltungssatz liefert den gleichen Wert. Sollte wohl also
korrekt sein.
D.h. es ist zumindest mechanisch möglich, dem Radfahrer eine zusätzliche
Dauerleistung von bis zu 20 W abzuverlangen.
Jetzt beginnt also die Suche nach einem Nabengenerator, der eben schon
bei recht niedriger Drehzahl von nicht mal 2 min^-1 eine elektrische
Leistung von bis zu 10 W abzugeben vermag.
Strom und Spannung sind erst mal egal, da man das sicher über geeigente
Anpass-Schaltungen (Maximum-Power-Tracking, ähnlich wie bei Solarzellen)
in weiten Grenzen ausnutzen können wird.
Jetzt stellt sich mir die Frage, warum es so einen Generator nicht zu
kaufen gibt?
Schaut man die "kompetenten" Fahrradforen kommt immer nur "STVZO hier",
"nur 3 W sind erlaubt da" bla, trallala....
Ich will das Teil explizit nicht zum Beleuchten, sondern zum Akku laden
während der Fahrt.
Warum ist es möglich, einen KFZ-Generator zu konstruieren der aus dem
drei- bis vierfachen Volument locker 1 kW rausholt? Mir ist klar, dass
man wegen der niedrigen Drehzahl und höheren Spannung mehr und besseres
Eisen benötig, aber ist der Unterschied so eklatant?
Übrigens, das Aufladen eines Akkus mit 10 Wh verbrennt exakt eine
Scheibe Knäckebrot. Ich hab es daraufhin unterlassen, es in Schokolade
umzurechnen.
Also, woher könnte man einen Generator beschaffen, der die o.g.
Rahmenbedingungen erfüllt?
Beste Grüße, Marek
schwerlich, wenn du die Seite vom "Forumslader" studierst gibt es dort
irgendwo einen Anhang/Link mit § aus der STVZO. Und da wird darauf
verwiesen, dass die maximal zulässige Leistung eines Fahrraddynamos auf
eben diese 3 W beschränkt ist. Das wird dort auch irgendwo begründet....
mithin bekäme ein solcher gewünschter Dynamo in D. keine
Straßenverkehrszulassung. drum wirst du in legal nicht kaufen können....
Achja technisch wird dass über die Magnetpolanordnung so gelöst das das
Streufeld die Leistung des Dynamos begrenzt.
Namaste
Marek N. schrieb:> Jetzt stellt sich mir die Frage, warum es so einen Generator nicht zu> kaufen gibt?> Schaut man die "kompetenten" Fahrradforen kommt immer nur "STVZO hier",> "nur 3 W sind erlaubt da" bla, trallala....> Ich will das Teil explizit nicht zum Beleuchten, sondern zum Akku laden> während der Fahrt.
Überleg doch mal. Warum sollten die Hersteller einen Dynamo bauen, den
sie nicht verkaufen können? Wegen ein paar Bastlern lohnt sich das
nicht.
Ein normaler Nabendynamo hat aber auch schon deutlich mehr Leistung als
drauf steht. Nur in den vorgeschriebenen Bereichen bleibt er bei ~3W,
danach geht noch viel. Bei ausgeschaltetem Licht und normaler Fahrt
kamen schon ungefähr 30V raus.
Scheiss doch auf die Stvo! Die Bullen meckern Dich wegen allem an,
selbst wenn es ordentliche Batterielampen oder eine rote Fußgängerampel
auf der autoleeren Nebenstraße nachts halb 4 ist.
20 Watt Extraleistung sind ziemlich nervig. Das sind mehr als 10% der
Gesamtleistung.
Selbst wenn man die StVo ignoriert - ich glaube kaum daß ein Markt für
sowas da ist:
Schau Dir an wie der Trend bei den Elektrorädern aussieht - das ist das
genaue Gegenteil von dem was Du willst.
Auf der anderen Seite die ganze Leitchbau-Sache. Das wird doch alles
gemacht damit Du mit weniger Kraft zum Ziel kommst oder mit gleicher
Kraft schneller bist. Auch hier wieder genau das Gegenteil von Deiner
Anforderung.
Nen Nabendynamo kostet immer Kraft, auch im ausgeschalteten Zustand.
Desto leistungsfähiger, desto höher dieser Widerstand. Gleichzeitig
gibts überall Steckdosen an denen man ohne Kraftaufwand seine Akkus
laden kann.
Das einzige Publikum was ich mir für sowas vorstellen kann, sind Leute
die mit Sack & Pack und Zelt usw. in die Wildnis fahren. Viele davon
nehmen sich ambitionierte Ziele vor und wollen die ohne extra Kraft für
die Akkus erreichen, vielleicht in dem sie außer Kamera und
ausgeschaltetem Telefon für den Notfall nix mitnehmen was Strom braucht.
Da wird der Markt für so ne Lösung dünn. Ich kenne die Entwickler bei
Schmidt (SON) und weiß was das für ein Aufwand ist einen neuen
Nabendynamo zu entwickeln der was taugt. Das lohnt nicht für ne zu
kleine Zielgruppe.
Nabend,
vielen Dank für die rege Teilnahme.
1) die meisten Beiträge in den Fahrradforen stammen von 2009 oder noch
älter. Da sind Luxeon-Lampen noch der Hype.
2) die STVZO diesbezüglich stammt gefühlt von 1935, lediglich der
Pleitegeier und das Wort "Karbidlampe" wurden gestrichen.
3) STVZO § 67 Lichttechnische Einrichtungen an Fahrrädern.
(1) Fahrräder müssen für den Betrieb des Scheinwerfers und der
Schlussleuchte mit einer Lichtmaschine, deren Nennleistung mindestens
3 W und deren Nennspannung 6 V beträgt oder einer Batterie mit einer
Nennspannung von 6 V (Batterie-Dauerbeleuchtung) oder einem
wiederaufladbaren Energiespeicher als Energiequelle ausgerüstet sein.
[1]
4) Ist es völlig hirnrissig, die Tauglichkeit einer Beleuchtungsanlage
über die Generatorleistung oder gar die Spannung eines elektrochemischen
Energiespeichers reglementieren zu wollen.
5) Es geht mir explizit *nicht ums Beleuchten!*
6) Bekommt man sonst jeden Scheiß aus Fernost hinterhergeschmissen, egal
ob hier zugelassen oder nicht. Die diversen Steckernetzteile und
unterquerschnittigen Kabel mit "China Engineering"-Zeichen beweisen es
doch hier täglich. Warum wird sowas überhaupt nicht hergestellt? Muss
man denn echt noch selber wickeln?
7) Mir fehlt eben ein Gefühl, was 20 W mehr ausmachen könnten. Im
Fitness-Studio wärmte ich mich bei 80 W aufm Ergometer auf und ging dann
auf 140 W über. Dabei kommt man zwar schon ins Schwitzen, aber der Pumpe
schadet es bestimmt nicht, oder wie bin ich auf die 0,4 % Steigung
gekommen?
7a) Ich kann natürlich auch weiter zum Handylader mit "CE" greifen,
gespeist aus markenreiner, deutscher Kernkraft. Garantiert
STVZO-konform.
[1] http://www.stvzo.de/stvzo/b6.htm
"Jedes" Strampel-Stand-Fahrrad erlaubt es, die erstrampelte Leistung
darzusetellen.
Also einfach mal schauen, wieviel man zusätzlich an Leistung "entbehren"
kann, bzw. wieviel man mehr strampeln muß für 10 .. 20 W
>7) Mir fehlt eben ein Gefühl, was 20 W mehr ausmachen könnten. Im>Fitness-Studio wärmte ich mich bei 80 W aufm Ergometer auf und ging dann>auf 140 W über. Dabei kommt man zwar schon ins Schwitzen, aber der Pumpe>schadet es bestimmt nicht, oder wie bin ich auf die 0,4 % Steigung>gekommen?
Dann stell doch mal ein Fahrprofil bei deinem Ergometer ein. 2 Minuten
140Watt, 2 Minuten 160Watt,... Das ganze eine halber Stunde. Dann wirst
du ja merken ob dich die zusätzliche Kraft stört.
Mit welcher Leistung wird eigentlich ein Smartphone geladen? Ich habe
keins, desswegen würde ich so auf 5V/1A tippen. Die 5W bekommst du auch
aus einem normalen Nabeldynamo.Also Keep it simple. Nimm die Leistung
die du aus einem normalen Nabendynamo bekommst. Bei allem anderen ist
der Aufwand wesentlich höher als der zusätzliche Nutzen.
Winfried J. schrieb:> Und da wird darauf> verwiesen, dass die maximal zulässige Leistung eines Fahrraddynamos auf> eben diese 3 W beschränkt ist.
Das ist überholt. Früher stand in der StVZO tatsächlich höchstens 3
Watt, seit einigen Jahren aber steht dort
Marek N. schrieb:> (1) Fahrräder müssen für den Betrieb des Scheinwerfers und der> Schlussleuchte mit einer Lichtmaschine, deren Nennleistung *mindestens*> 3 W und deren Nennspannung 6 V beträgt
Das Problem ist die völlig sinnlose Angabe einer Spannung, was die
Nutzung von 12V-Technik behindert (es gibt meines Wissens nach nach wie
vor nur eine einzige mit einer Sondergenehmigung "zugelassene"
12V-Lichtanlage für Fahrräder).
Ein weiteres Problem ist, daß die StVZO nicht alleine gilt, sondern daß
neben ihr weiter beschränkende Ausführungsvorschriften existieren, die
jeden Fortschritt ad absurdum führen.
Die Angabe einer elektischen Leistung ist eh unsinn. Sinnvoller wäre
eine Beleutchtungsstärke in verschiedenen Abständen oder eine gesamte
optische Leistung. Ob ich eine gewisse Helligkeit mit Glühbirnen, Leds
oder Kerzen erreiche kann dem Gesetzgeber doch egal sein.
Wegstaben Verbuchsler schrieb:> Also einfach mal schauen, wieviel man zusätzlich an Leistung "entbehren"> kann, bzw. wieviel man mehr strampeln muß für 10 .. 20 W
Das wird dir einen falschen Eindruck vermitteln, denn 20 zusätzliche W
auf 100, die man zum reinen Radeln braucht, sind was anderes, als 20 W
auf dem Stubenrad.
Matthias xxx schrieb:> Mit welcher Leistung wird eigentlich ein Smartphone geladen? Ich habe> keins, desswegen würde ich so auf 5V/1A tippen. Die 5W bekommst du auch> aus einem normalen Nabeldynamo.Also Keep it simple.
Notfalls das Dreirad von anno dazumal reaktivieren und einen zweiten
Nabendynamo dran ;-)
Rufus Τ. Firefly schrieb:> Ein weiteres Problem ist, daß die StVZO nicht alleine gilt, sondern daß> neben ihr weiter beschränkende Ausführungsvorschriften existieren, die> jeden Fortschritt ad absurdum führen.
Welche?
Matthias xxx schrieb:> Ob ich eine gewisse Helligkeit mit Glühbirnen, Leds> oder Kerzen erreiche kann dem Gesetzgeber doch egal sein.
Wenn du den Terror gegen das Rauchen als Maßstab nimmst, wirst du ahnen,
daß es zwar so sein sollte, es aber nicht so ist.
Uhu Uhuhu schrieb:> Rufus Τ. Firefly schrieb:>> Ein weiteres Problem ist, daß die StVZO nicht alleine gilt, sondern daß>> neben ihr weiter beschränkende Ausführungsvorschriften existieren, die>> jeden Fortschritt ad absurdum führen.>> Welche?
Die Zulassungsvorschriften, anhand derer das KBA eine Bauartzulassung
erteilt (oder eben auch nicht). Offiziell darfst du in D nur Leuchten
mit Bauartzulassung betreiben. Erkennbar an einer Wellenlinie und
Zulassungsnummer Kxxx; aufgedruckt oder eingeprägt.
Praktisch interessiert das keine Sau. Tatsächlich bin ich noch nie von
der Polizei kontrolliert worden. Von anderen hört man, daß die Polizei
wenn überhaupt, dann nur unbeleuchtete Radfahrer anhält. Wenn sie bei
Dunkelheit unterwegs sind. Sobald du ein Licht am Fahrrad hast, das
wenigstens den Mindestanforderungen genügt (es leuchtet weiß nach vorn
und rot nach hinten und blinkt nicht), dürftest du auf der sicheren
Seite sein.
XL
Uhu Uhuhu schrieb:> Notfalls das Dreirad von anno dazumal reaktivieren und einen zweiten> Nabendynamo dran ;-)
Kann man nicht auch gleich im Hinterrad einen Dynamo anbringen?
Oder ist das mit der Schaltung zu kompliziert.
Der olle Schleifdynamo hing ja auch ab und zu mal hinten.
Als ich zuletzt mal geradelt bin, war der Nabendynamo vorne.
Da kann man am Dreirad dann ja auch 3 Nabendyns verwursten, da war ja
auch eher selten eine störende Gangschaltung.
Mir kommen da zwei Ideen in den Sinn:
1) den vorhandenen Nabendynamo tagsüber an ein Powerpack akku
anschliessen und den gemächlich über einen Step-up Wandler laden. Hätte
den Vorteil, dass man nicht zwingend aufs Rad muss wenn man Strom
braucht. Sollte sich mit einer Klinkenbuchse mit Schaltkontakt am
Lampengehäuse anschliessen lassen, der Spannungswandler sollte in die
Zuleitung integierbar sein.
2) einen extra Dynamo mit der Tretkurbel bzw der Kette koppeln. Das
hätte den Vorteil, dass man das Rad rollen lassen kann, ohne dass es
durch den Dynamo gebremst wird. So ein Teil müsste man auch so bauen
können, dass es leicht abmontiert werden kann. Vielleicht findet sich
dafür ein passender BLDC Motor (Langsamläufer, z.B. wie in Gimbal
Control), auf dessen Achse ein kleines Kettenrad montiert wird.
Christian B. schrieb im Beitrag #3560618:
> Ich glaub, du hast das Anliegen Mißverstanden! er will mit dem Dynamo> ein Smartphone laden und es nicht als Hilfsmotor missbrauchen. Daß man> einen Dynamo aufladen kann, wie einen Akku oder einen Kondensator ist> mir ebenfalls neu.
Ist mir klar. Meine zweite Idee war, einen Dynamo an die Tretkurbel bzw.
die Kette zu koppeln, so dass der Freilauf erhalten bleibt. In
Ermangelung eines leistungsmässig geeigneten Dynamos könnte man z.B.
einen BLDC Motor als Generator betreiben.
Dann wiederum, wenn ich deinen Einwand weiter spinne... warum stellt man
nicht energiereiche Radiosender auf und zapft deren Energie dann per
Antenne an, um Strom fürs Pedelec zu haben. Will jemand der in
Mainflingen wohnt das mal probieren?
ernst oellers schrieb:> Das hätte den Vorteil, dass man das Rad rollen lassen kann, ohne> dass es durch den Dynamo gebremst wird.
Die Bremswirkung eines mit normaler Lichttechnik belasteten Nabendynamos
ist vernachlässigbar.
Rufus Τ. Firefly schrieb:> Die Bremswirkung eines mit normaler Lichttechnik belasteten Nabendynamos> ist vernachlässigbar.
Weiss ich. In diesem Thread geht es aber eben darum, dass die Leistung
eines normalen Nabendynamos (und damit zwingend auch die mechanische
Bremswirkung) zu mickrig ist. Da mag ein wenig Freilauf möglicherweise
ganz willkommen sein. Ich jedenfalls würde es begrüssen wenn auch
normale Fahrräder den Dynamo an der Tretkurbel hätten und nicht am
Laufrad. Ein Pufferakku sollte die Tretpausen locker überbrücken können.
Also Tretkurbeldynama halte ich mal für ineffizient.
Dank Freilauf kann man ja durchaus längere Strecken ohne trampeln zurück
legen, sei es nun auf ebenen Strecken, bergab oder mit Rückenwind.
Zudem sorgt die Gangschaltung doch für eine andere Umsetzung so dass
Drehzahl Tretkurbel meist kleiner ist als Drehzahl Antriebsrad.
Im ungünstigsten Fall ist die Umsetzung ja 1 zu 1, aber hab grad keine
Gangschaltung for Augen.
Im besten Fall für einen Tretkurbeldynamo fährt man im höchsten Gang mit
1 zu 1 Umsetzung, dabei kommt man aber nicht allzu dolle vorwärts.
Dave B. schrieb:> Dank Freilauf kann man ja durchaus längere Strecken ohne trampeln zurück> legen, sei es nun auf ebenen Strecken, bergab oder mit Rückenwind.
Wenn am Laufrad ein Dynamo mit elektrischer Last (Lampe) dranhängt, dann
kann es keinen richtigen Freilauf geben. Das Laufrad wird gebremst (es
sei denn du hast eine Maschine zur Nutzung "freier Energie" :-)
Dave B. schrieb:> Zudem sorgt die Gangschaltung doch für eine andere Umsetzung so dass> Drehzahl Tretkurbel meist kleiner ist als Drehzahl Antriebsrad.
Warum hat ein Fahrrad eine Gangschaltung? Um einerseits bei niedrigen
Drehzahlen mehr wumms hinter die Fuhre zu bekommen und um anderseits
grössere Geschwindigkeiten zu errmöglichen, ohne wie wahnsinnig
strampeln zu müssen. Man kann es auch so ausdrücken: Begrenzung der
Trittfrequenz auf einen kleinen, optimalen Bereich. Ein Tretkurbeldynamo
soll darunter leiden, nur einen relativ bescheidenen Drehzahlbereich
abdecken zu müssen? Ganz im Gegenteil. Nur ist es nicht damit getan,
einfach einen existierenden Nabendynamo an die Tretkurbel
anzuschliessen, da hast du Recht.
Dave B. schrieb:> Also Tretkurbeldynama halte ich mal für ineffizient.
Ich halte die ganze Idee für albern. Einen Vorteil gibt es nicht, dafür
jede Menge Nachteile. Ein ausgekoppelter Dynamo (beim Nabendynamo: Strom
unterbrechen) bremst das Rad praktisch gar nicht.
> Im ungünstigsten Fall ist die Umsetzung ja 1 zu 1, aber hab grad keine> Gangschaltung for Augen.
Kommt auf das Rad an. Ein MTB hat durchaus mal Untersetzung 2:1. Z.B. 22
Zähne vorn, 40 hinten. Die andere Richtung geht bis weit über 4:1.
Wieder MTB z.B. 42 Zähne vorn auf 11 hinten. Rennräder haben vorn auch
mal über 50 Zähne.
XL
Es gibt Faelle, das braucht man eben 10W. zB wenn man auf einer
Waldstrasse bergab faehrt. Da will man nicht nur gesehen werden, sondern
auch was sehen. Die 10W Bremsleistung sind dann vernachlaessigbar. Oder
sogar gewollt.
Marek N. schrieb:> habe heute nach langer Zeit mein Fahrrad wieder in Betrieb genommen und> da kam mir in den Sinn, den Nabendynamo zum Laden von Zubehör, insb.> Smartphones.> Leider ist das Unterfangen mit einem normalen Beleuchtungs-Generator,> der eine Nennleistung von 3 W hat zum Scheitern verurteilt.
Dann bau doch ein Vorderrad mit Nabenmotor aus einem Elektrofahrrad
ein. Wenn Du das als Generator benutzst, hast Du Leistung satt!
Gruss
Harald
Vlad Tepesch schrieb:> Was ist eigentlich günstiger beim Nabendynamo, wenn er nicht gebraucht> wird: unterbrochner Stromkreis oder kurzgeschlossener Stromkreis?
Hängt wohl vom genauen Typ und der "normal-Geschwindigkeit" ab.
Hier gibts ein paar Messwerte:
http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/Beleuchtung/node81.html
Die Mech. Leistung "P_m" Gibt sich zwischen offen (1M Ohm) und
Kurzschluss (100m Ohm) nicht viel.
Εrnst B✶ schrieb:> Hängt wohl vom genauen Typ und der "normal-Geschwindigkeit" ab.>> Hier gibts ein paar Messwerte:>> http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/Beleuchtung/node81.html>> Die Mech. Leistung "P_m" Gibt sich zwischen offen (1M Ohm) und> Kurzschluss (100m Ohm) nicht viel.
ok danke.
dem entnehme ich aber, dass es eindeutig besser ist, den Stromkreis
offen zu lassen.
Vlad Tepesch schrieb:> ok danke.> dem entnehme ich aber, dass es eindeutig besser ist, den Stromkreis> offen zu lassen.
Jain...
Einerseits: So eindeutig ist das nicht. Ein Watt hin oder her, das ist
weniger als ein Tropfen Öl an der Kette ausmacht...
Und Andererseits: Viele Nabendynamos & LED-Lampen haben einen
Überspannungsschutz in Form zweier Z-Dioden verbaut, die dauernd am
Strom hängen.
Wenn das so ist, hast du mit "offenem" Stromkreis sozusagen den
Worst-Case mit maximalem Kraftaufwand, obwohl das Licht aus ist. Dann
ist der Kurzschluss natürlich viel besser.
