Kısa Mesafelerde Bisiklet ile Otomobil Kullanılmasının Karşılaştırmalı Analizini

BİSİKLET VE OTOMOBİLİN ENERJİ TÜKETİMİ YÖNÜNDEN KIYASLANMASI 

    Çevreyi kirletmeyen ve en ekonomik ulaşım aracı olarak bilinen bisikletin, gelişmiş ülkelerde olduğu gibi, ülkemizde de daha fazla kullanılması önerilmelidir. Konvansiyonel enerji kaynaklarının azalması nedeni ile de bisiklet çok ideal bir araç haline gelmektedir. Büyük şehirlerimizde gerekli yol ve trafik düzenlemeleri yapılarak, işe gidiş ve gelişlerin bisikletle yapılması, trafiği rahatlatacak ve bazı kazaların önüne geçilmiş olacaktır.

Bir otomobilin kg ve km başına harcadığı enerji ortalama 700 kalori iken, bisiklet için bu değer 200 kaloridir. Yürüyen bir insanın kg ve km başına harcadığı enerji yaklaşık 750 kalori kadardır. 

Normal bir yürüyüşle 1 saate 4-5 km yol alınırken, bisikletin vites sayısına göre bu hız 15 –35 km olabilmektedir. 

BİSİKLETTE VİTES SİSTEMİ VE HIZ:

Vitesli bisiklette, pedalların bağlandığı göbekte 24 dişli bir çark vardır. Arka tekerlekte 6, 9 ve 12 dişli bulunabilir. Arka tekerleğinde 6 dişli bulunursa, pedallar 1 tur attığında arka teker 4 kez döner. Bu yüksek hızlı sistemdir. 9 dişli, 24/9 = 2,6 kez döner (orta hız) ve 12 dişlide 2 tur atar. Tekerlek yarıçapları çok değişik boyutlarda yapılmaktadır. 35 cm yarıçaplı bir tekerlek için sürücünün saniyede pedallara 1 tur attırdığını düşünürsek; 

Hız (V1) = 4 x 2 π r = 8 x 3.14 x 35 = 8.8 m/sn bulunur. 

km/saat olarak V1 ( yüksek hız) = 8.8 x 60 x 60 = 31.7 km/saat elde edilir. 

Diğer dişliler için yapılan hesaplamalar Çizelge 1.de listelenmiştir. 

Çizelge.1. Üç vitesli bir bisiklette hız değerleri ( Çap = 70 cm) 

Lastiklere genelde 10 barlık basınç verilir. Zincirler pimli baklalar veya makaralı baklalar ile oluşturulur. Daha fazla hız elde etmek için (yarış bisikletleri) pedal bölgesinde (göbek) 3 farklı dişli sayısı ve arka tekerde 6 adet dişli sayısı kullanılabilir. Bu tarzda 18 farklı hız elde edilebilir. Bisikletlerde farklı fren mekanizmaları kullanılmaktadır. Tel fren, yüksek sürtünmeli bir malzemeden yapılmış iki tamponun tekerlek jantını sıkıştırması esasına dayanır. 

Diğer bir fren türü ise, kontra pedal frendir. Bu arka tekere takılır ve ayakla yönlendirilerek sürücünün ellerinin serbest kalması sağlanır. Bisikletlerin aydınlatması, arka tekere sürtünerek dönen dinamonun ürettiği elektrik enerjisi ile yapılır.

BENZİNLİ BİR OTOMOBİLİN VERİMİ:

Benzin motoru ile çalışan otomobiller en verimsiz makinalar olarak bilinir. İdeal şartlarda bile, yakıtın verdiği enerjinin % 14–15 i, arabanın hareketi için kullanılır. Trafiğin durup kalktığı şehir içlerinde bu verim çok daha azdır. 

1400 kg ağırlığında, 180 HP (Beygir Gücü) olan lüks bir otomobil 100 km/saat hızla giderken 15 litre benzin tüketir. 

1 Beygir gücü (HP) ≌ 750 Watt ≌ 0.75 KW

Bu otomobil için farklı sistemlerindeki güç kaybı (1 saniyedeki enerji kaybı) çizelge.2. de çıkarılmıştır.

Çizelge.2. 180 HP ( 135 kW) ve 1400 kg'lık bir otomobildeki kayıplar

    Arabanın dış yüzeyi ile hava arasındaki sürtünme kuvveti (Fa) hızın karesi ile artar. Arabanın tekerlekleri ile yol arasındaki yuvarlanma sürtünme kuvveti (Fr) hemen hemen sabittir. Camlar açık araba kullanılırsa tüketim %3 artar. Çizelge.3. te yukardaki araba için hıza göre kuvvetler ve güç kayıpları listelenmiştir.

Çizelge.3. Bir arabanın hızına göre kuvvetler ve güç kayıpları (135 KW)

Dizel motorlarında verim benzinli motorlara göre daha iyidir. Burada, motorin (yakıt) daha yüksek basınçta (kompresör) ve yüksek sıcaklıkta yanmaktadır. Egzoz kayıpları daha az olmaktadır. 

1 litre benzin 29 MJ = (29/4.18) = 7 Mcal =7000 Kcal verir. Kg olarak benzinin yanma ısısı 11500 Kcal'dir 

 Yukarıdaki otomobil 100 km'de 15 litre benzin yakmaktadır; 

 7000 Kcal x 15 /100 = 1000 Kcal /km. 

 1000 Kcal / 1400 kg = 700 cal/km.kg  

BİR İNSANIN ALDIĞI ENERJİ, KALORİ VE HARCAMALARI:

İnsanlar yaşamak için enerjilerini yiyeceklerden alırlar. 20 yaşındaki bir insanın günlük kalori gereksinimi 3000 Kcal'dir. 100 gr. çikolata 500 Kcal, 100 gr. şeker 365 Kcal, 100gr. patates 100 Kcal ve 100 gr. makarna 150 Kcal vermektedir. 

Zayıflama-perhiz:

70 kg'lık bir insan 1 km yol yürürse yaklaşık olarak, 

Enerji = iş = m.g.L = 70 x 10 x 1000 = 700 KJ = (700 / 4.18 ) = 170 Kcal harcar. 

Yukardaki problemdeki 2000 Kcal'yi harcaması için yaklaşık 14-15 km yürümesi gerekmektedir. Yalnız burada ağırlık yerine yürürken sürtünme kuvvetlerine karşı yapılan işi hesaplamak gerekir. Buda yaklaşık olarak 750 x 70 = 53000 cal = 53 Kcal civarındadır. Bu nedenle 2000 Kcal harcaması için 38-40 km'lik yürüyüş gerekebilir. 

Sonuç olarak, daha az yemek yemek perhiz ve zayıflama için en iyisidir. Bisiklet spor yapmak ve zayıflamak içinde kullanılabilmektedir. 

ENERJİ HARCAMA KIYASLAMALARI:

Ulaşım sistemlerinin enerjini ve verimini kıyaslamanın en iyi yolu, alınan 1 km yol için kg başına enerji tüketimini hesaplamaktır. 

Yürüyen bir insan yaklaşık olarak kg başına 1 km'de 3000 J ( 750 cal) enerji harcar. Bu bir tavşan ve helikoptere göre oldukça iyidir. Bir otomobille hemen hemen aynı düzeydedir. Otomobilin tekerlerinin yuvarlanması sonucu sürtünme çok azaldığından harcanan enerji çok azalmaktadır. 

Bisiklet için bu değer kg başına 1 km'de 800 J (200 cal) civarındadır. 

1,2 m/s (4,3 km/h) hızla yüzen bir insanın harcadığı enerji 1 km yüzme için en fazla 2000 kJ (500 Kcal)' dir. 70 kg'lık bir yüzücü için kg başına 7000 cal'dir. Normal bir yürümeden 35 kat fazladır. 

SONUÇLAR VE TARTIŞMA:

Birçok yönden yararlı olan bisiklet çok verimli bir ulaşım aracıdır. Çevre kirliliği, yeryüzündeki petrolün azalması, bağımsız enerji kaynağı olan insan düşünüldüğünde bisikletin faydaları daha ön plana çıkacaktır. 

Bir çok gelişmiş ülkelerde, özellikle Japonya, Çin ve İngiltere'de bisiklet çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Ülkemizde bisiklet kullanımı çok sınırlıdır. Daha çok çocuk ve gençler kullanmaktadır. İşe gidiş gelişler, uygun yollarda, muhakkak bisiklet ile yapılmalıdır. Bazı bisiklet yolları yapılmalıdır. Bu şekilde büyük şehirlerimizde çok yoğun olan trafik rahatlayacaktır ve enerji tasarrufu sağlanacaktır.

Bu bilgilendirmenin amacı, bisiklet ve otomobilin enerji tüketimi yönünden analiz ve karşılaştırma yapma, özellikle otomobillere nazaran bisiklet kullanılmasına yönelik teşvikte bulunmak amacıyla okurlara yardımcı olmaktır.

         Hazırlayan :  

Enerji Sistemleri Mühendisi 

       Rahmi İLTERİŞ