Ambienti, scienza e varia umanità
La cosa più semplice che possiamo fare per ridurre il nostro impatto ambientale è usare una fonte di energia rinnovabile per il trasporto, ovvero, in parole povere, andare in bicicletta ogni volta che sia possibile.
Questa stupenda foto di Albert Einstein in bicicletta è forse il miglior elogio che si possa fare al più semplice ed efficace mezzo di trasporto che l'uomo abbia mai inventato (sembra che la foto sia stata scattata durante una visita di Einstein in California nel 1933, vedi la nota (1) in "continua a leggere ...").
La bicicletta permette un migliore sfruttamento delle energie muscolari delle gambe, che sono interamente dedicate allo spostamento orizzontale (e non devono fare salire e scendere il baricentro del corpo, come nella corsa a piedi).
Grazie al migliore rendimento energetico della bicicletta, è possibile ad esempio percorrere 40 km in 2h senza eccessiva fatica, mentre solo un esperto maratoneta riuscirebbe a compiere a piedi un'impresa simile!
La grande efficienza della bibicletta è anche dovuta alla sua leggerezza: in genere pesa assai meno di chi ci sta pedalando sopra, al contrario delle automobili che pesano da 10 a 30 volte il loro proprietario!
Il grafico qui a fianco rappresenta una stima dell' energia consumata da un ciclista di 80 kg (bibicletta inclusa) per percorrere un km di strada in piano senza vento, in funzione della velocità. La scala dell'energia è espressa in kcal (anche se si dovrebbero usare i kJ) per facilitare il confronto con il potere calorico degli alimenti. Vedi sotto la nota (2) per ulteriori spiegazioni.
Il consumo al km è minimo per velocità comprese tra i 10 e i 20 km/h, che possono tra l'altro essere considerate velocità "da passeggio."
11 Kcal al km equivalgono a circa 1 grammo di benzina, cioè 0,8 cm³. Questo significa che con l' equivalente di un litro di benzina la bicicletta farebbe più o meno 1200 km!
Vedi anche Spotbike! e Spotbike!2
(1) Sulla fotografia compare la dicitura copyright Caltech. Tuttavia, essendo trascorsi oltre 70 anni dalla data della fotografia, ogni diritto di copyright è scaduto.
(2) Per stimare il consumo di energia si è considerata una forza di attrito pari a (v in m/sec)
F = 0.0044 mg + 0.165 v² newton
il primo termine rappresenta l'attrito volvente delle ruote (m è la massa del ciclista, g l'accelerazione di gravità), il secondo l'attrito dell'aria (corrispondente ad una sezione frontale di 0.3 m² e ad un cx di 0.9; la densità dell'aria è stata posta pari a 1.225).
La potenza sulla ruota (energia dissipata in un secondo) si calcola moltiplicando F per v
Pout = F v watt = Fv * 60/(4185*1000) Kcal/min
La potenza muscolare in ingresso si calcola tenendo conto del rendimento energetico (posto pari al 28% per il lavoro muscolare e 98.5% per la trasmissione dai pedali alle ruote) e del fatto che il metabolismo di base dell'organismo è pari a circa 100 watt o 1,4 kcal/min (ovvero per vivere consumo energia anche se sto seduto fermo sul sellino)
Pin = 1.4+Pout/(0.985*0.28) Kcal/min
Dividendo Pin per v (in m/s)si trova il consumo energetico al km
Consumo al km = Pin /(v *60/1000) Kcal/km.
Poichè tale consumo è una funzione del tipo (a + b v + c v³)/v, la funzione ha un minimo per
v = (a/2c)^1/3
Per evitare tutti questi calcoli è anche possibile scaricare il programmino shareware powercalc , che vi fornisce automaticamente i risultati.
@ Roberto
Perdonami, ma si tratta di un calcolo assolutamente senza senso. E questo per tre motivi:
un auto diesel con gasolio (Hi=41MJ/kg ro=0.85kg/l) ipotizzo 23km con un litro di gasolio cioè 1/23=0.0435 l/k m a 90 km/h in condizioni ottimali (potrei ipotizzare anche 25) in piano autostrada dritta. il consumo energetico al netto del rendimento è pari a 41000*0.85*0.0435=1515 KJ/Km se l'auto pesa circa 1T l'energia specifica per unità di massa trasportata e per km percorso è: 1.515 KJ/ (Km*Kg) ora l'esempio della bici. considerando un coefficiente di attrito volvente gomma/asfalto di 0.035, un peso del ciclista di circa 80 kg e della bicicletta di circa 10 kg, una velocità di crociera di circa 20 km/h, un'area di impatto dell'aria di 0.3 mq, un Cx di 0.9 e una densità dell'aria di 1.14 Kg/mc la forza necessaria all'avanzamento della bicicletta vale: F= Attrito volvente+attrito viscoso F=0.035*(80+10)*9.81+0.5*0.9*0.3*1.14*(20/3.6)^2= 35.65 N che corrisponde, a questa velocità, ad una potenza utile di: Pout= 35.65*20/3.6= 198 W considerando un rendimento biomeccanico del corpo umano del 30% e ipotizzando un rendimento dei leverismi della bicicletta intorno al 100% la potenza consumata dal ciclista, senza considerare il metabolismo basale, deve essere pari a: Pin= 198/0.3= 660 W Il calcolo dell'energia per unità di distanza percorsa quindi vale: Eout(km)= 198/(20/3.6)= 35.65 KJ/km Ein(km)= 660/(20/3.6)=118.8 KJ/Km e per unità di massa: Eout(km*kg) = Eout(km)/(80+10) = 0.396 KJ/(Kg*Km) Ein(km*kg) = Ein(km) = 1.32 KJ/(Kg*Km) il consumo per unità di massa trasportata e distanza percorsa è confrontabile con quello di un auto diesel
il fatto stesso che sull'acquisto di una bici ci venga richiesto di pagare il 20% di iva ci fa capire quale interesse abbiano i nostri politici a rilanciare l'uso della bicicletta... per non parlare di quanto sia pericoloso (mortale?) muoversi nel traffico con la bici se non si è supportati da adeguata segnaletica e dalla presenza di tratti ciclabili.
Davide
Chissà quando vedremo i ministri in bicicletta (il primo ministro per altro la usa da molti anni ...) per dare "il buon esempio".
Sono d'accordissimo sul fatto che occorrerebbe incentivare l'uso della bici in tutti i modi, ad esempio attraverso pubblicità progresso, detrazioni fiscali, o qualche forma di incentivazione (da studiare) per chi si reca in bici al lavoro ...
Quello che dici sull' "area di sinistra" non è un'ipotesi così irrealistica; sarebbe il complementare del famoso costituendo "partito democratico". Può darsi che ci si arriverà, dal momento che non tutti i DS gradiscono questo abbraccio con la Margherita, che nasce in modo troppo verticistico e "correntizio". Ma ci vorrà del tempo, anche perchè i galli nel pollaio sono tanti ...
Deve ancora crescere lapercezione che il pensiero ecologico non è un optional del tipo "non calpestare le aiuole", ma è indissolubilmente connesso con una politica di giustizia sociale. In altre parole la guistizia sociale è ecologica, dal momento che i rapporti sociali sono inscritti nelle reti del'ecologia!
unanuova veste grafica, non male ;) vorrei fossero fatte serie politiche per incentivare la bici. sono tutti buoni i politici a parlare di ridurre il traffico e l'inquinamento, e pensare che in tutta italia con un miliardo di euro investito per le politiche per le biciclette ci avvicineremmo al protocollo di kyoto senza nemmeno considerare le fabbriche.certo non basta, ma prenderemo con "poco" sforzo due piccioni con una fava. oltra a fare tutti un po' piu' sport, movimento. e quando andremmo in bici respireremo aria piu' pulita...riguardo ai parti credo di aver capito. a me piacerebbe tanto che i partiti"neocomunisti" rinuncino alla falce e martello per creare una confederazione con i verdi e la sinistra ds che sia di matrice ambientalista e sociale, con naturalmente un carattere di sinistra. ma credo che al momento sia difficile come soluzione...
alle 09:42
Roberto
non è del tutto vero, se consideri che un'auto porta fino a 5 persone: tu consideri che sposti solo una persona, ma se il peso cambia da 1 tonnellata a 1,5 con 5 persone e alla fine l'energia per unità di massa e di distanza resta delle stesse proporzioni. Questo non dimostra che sia meglio l'auto della bici, ma che piu o meno i parametri energetici sono gli stessi e che pertanto molti degli strali sull'inefficienza e l'inutilità o l'obsolescenza del trasporto su auto (stile beppe grillo per capirci) sono senza senso. considerando poi la velocità presa in considerazione (20 contro 90 km/h) e molte altre questioni (tra cui la possibilità di circolare in ogni condizione atmosferica) il fatto che l'energia sia ottenuta per combustibili fossili è parzialmente compensato proprio dalla maggior efficienza in termini di utilità (velocità, condizioni climatiche, capacità di carico ecc..)
E' vero non ho tenuto conto dell'energia per produrre l'auto (e nemmeno quella per la bici, che suppongo anche io sia inferiore a spanne, e tu poni una questione interessante, infatti andando un po off topic, se applicassi, correttamente, questo ragionamento per esempio ai pannelli fotovoltaici, osserveresti la totale inefficienza o addirittura inutilità energetica (oltre che la palese antieconomicità), dal momento che per essere costruiti consumano una quantità di energia quasi paragonabile o per alcuni addirittura superiore, a quella che riescono a produrre di fatto nella loro vita utile tecnica. Questo è un non senso energetico ed ecologista... ma la cosa è sempre non considerata dalla vulgata ecologista che li chiama orgogliosamente "energia rinnovabile" anche se questo aspetto lo si nota palesemente nei costi economici, che se non fossero infatti liquidati da sovvenzioni pubbliche, avrebbero già causato la cancellazione di molti programmi (anti)energetici basati sullo spreco energetico fotovoltaico..
Chiaramentei il ciclista non consuma gasolio, è palese. Il mio commento era solo volto ad osservare come ho detto nel punto primo, che non stiamo parlando di grandezze ed efficienze incomparabili come sembrava, solo di sistemi differenti, con efficienze paragonabili ed alcuni vantaggi e altri svantaggi, per entrambi.
Sia chiaro, io vado in bici se e quando posso.