Over de technische achtergronden van de fiets - the technical background of the bicycle
Home » 19

E-bike: een fiets met hulpmotor

 

   Veel fietsers dromen ervan "altijd wind in de rug" te hebben. De Electro-assist fiets lijkt de realisatie van deze droom. Wie met volle accu een tochtje maakt, heeft hulp bij de meer inspannende trajecten met heuvels of tegenwind. Mensen die al jaren niet meer op een fiets gezeten hadden, zijn er weer op gestapt, door deze nieuwe vorm van recreatief fietsgebruik.

De hulpmotor geeft tot maximaal 25 km/h ondersteuning. Er zijn ook sterkere motorversies, met een snelheid van 45 km/h, maar die hebben net als de bromfiets een helm- en verzekerings-plicht; het marktsegment is marginaal. Omdat de snelheid van de E-bike weinig afwijkt van de gewone fiets, zijn extra voorzieningen als schijfremmen en vering niet nodig. 

 De E-bike heeft helaas een aantal technische beperkingen, die men moet kennen en accepteren!

  De fietsenhandelaar vertelt niet altijd hoe kwetsbaar en duur de accu is. Hij wil vooral fietsen verkopen; eerlijke voorlichting is schaars, net als vakkennis. Als een accu van €500 of meer na drie jaar vervangen moet worden, is dat normaal. Wie 4 of 5 jaar ermee wil doen, moet heel zorgvuldig zijn. Accu's "slijten" door het opladen. Na een aantal oplaadcycli ( 200 tot 1000 maal, afhankelijk van het type) zal de hoeveelheid stroom die in de accu kan, achteruit gaan. Veel mensen zetten hun fiets in oktober in het schuurtje, en halen hem in april weer eruit voor een eerste lentetochtje. Als de accu niet tussentijds opgeladen is, kan die inmiddels kapot zijn; een totale ontlading is zeer schadelijk voor de accu. Wie dit wil voorkomen, door de accu via de oplader gewoon een half jaar in het stopcontact laten zitten, heeft pech. Ook dit is schadelijk voor de accu.....

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FIG.1

In grafiek FIG.1 zien we dat Lithium-ion accu's, de donkere balken, een zestal varianten kennen.  De accu's gaan het langst mee als ze op kamertemperatuur blijven, niet geheel leeg getrokken worden, en ook niet tot 100% opgeladen (tot 90% opladen, verdubbelt het aantal laadcycli). Verder worden lage snelheden voor laden en ontladen aangeraden. U merkt al dat een aantal van deze ideale regels regelmatig geschonden worden. Daarom halen de meeste accu's de levensduur van 5 jaar niet. Een goede oplader is meer dan een simpele stroomtoevoer. Er zit elektronica in die het laadproces stuurt, met een limiet aan de laadsnelheid, en afschakelen voor het bereiken van 100% lading. Fabrikanten willen daarom ook accu's en laders van eigen merk; zeker in geval van garantieclaims. Veel fietsverkopers weten trouwens niet eens wat er in de accu zit.  Een uitgebreid technisch schema over   Lithium-ion accu's in het Engels vind u hier. We houden ons maar even aan de afkortingen om ze te bespreken.

FIG.2 Een vouwfiets met Bafang voorwiel motor 

 

De vouwfiets van FIG.2 is een typisch voorbeeld van de E-bikes in de klasse rond €1000. De fiets bevat een naafmotor van de Chinese fabrikant Bafang, een grote speler in de E-bike sector. Naafmotoren zijn het makkelijkst in te bouwen, en zijn daarmee wat goedkoper dan de montage bij het bracket (een z.g.n. middenmotor). De motor is specifiek voor 20 inch wielen; het toerental van het wiel wordt hoger als de wielen kleiner zijn. De overbrenging van de motor moet daarop aangepast zijn. Een nadeel van voorwielaandrijving is, dat het onverwachte stuurreacties kan opleveren. Deze motor is nog een 36V; we zien een verschuiving in de markt naar 48V in de nieuwe en duurdere modellen.  

Een motor op de trapas heeft veel minder variatie in toerentallen, wat gunstig is voor  elektromotoren. De duurdere modellen E-bike hebben vrijwel altijd een middenmotor, en er zijn ook veel meer fabrikanten in dit hogere marktsegment actief.

In elektrische fietsen zullen we geen LTO aantreffen. De LTO presteert relatief slecht als het om het aantal Wh per kilo gaat. Een voordeel van deze accu is dat hij heel vaak opgeladen kan worden. Daarom zal bij auto's, als die remenergie kunnen terug winnen, deze energie vaak in een aparte LTO accu opgeslagen worden. De accu is ook nog eens erg temperatuur stabiel en kan vlot energie opnemen en afstaan, maar hij is duur en heeft een lagere capaciteit.

De LFP zien we tegenwoordig wel in E-bikes. Een betrouwbare stabiele accu, met als enige nadeel dat die, ook tijdens stilstand wat sneller spanning verliest; bij niet gebruiken toch regelmatig opladen!

De LMO zullen we niet tegen komen in elektrische fietsen. Het aantal oplaadcycli is beperkt. Het voordeel van deze accu is, dat hij vrij hoge stroomsterktes kan leveren. Hij wordt veel gebruikt in oplaadbare boormachines etc.

De NMC is populair bij E-bikes en elektrische auto's. Deze zullen vaak gebruikt worden.  

De LCO komen we niet tegen in elektrische fietsen; deze vinden we vooral in telefoons en laptops. Tamelijk duur en temperatuur gevoelig.

De NCA wordt toegepast in E-bikes, maar er kleven nadelen aan: het aantal oplaadcycli is beperkt en de accu is temperatuur gevoelig. De oplaadsnelheid en de leverbare stroomsterkte zijn relatief laag, waardoor we een wat grotere accu nodig hebben. Maar er gaat veel stroom in; Tesla kiest ervoor. 

 

    Energie komt van elektrische centrales en zon/ wind; batterijen zijn slechts opslag en buffering.  Als we de krant lezen, zien we elke maand wel berichten over experimenten die een grote verbetering betekenen, zoals grafeen condensatoren . Er valt natuurlijk veel geld te verdienen met een betere accu; helaas is de tijd tussen uitvinding en productie vaak meer dan 10 jaar. Er komen vast en zeker betere opslagmogelijkheden voor energie. Als u zich wilt verdiepen in batterijen en accu's, en over behoorlijke chemische en (technisch) Engelse kennis beschikt, kan ik u deze Canadese site aanbevelen: http://batteryuniversity.com/learn/  

 

   In 2019 heeft Tesla de firma Maxwell opgekocht. Deze hadden al geavanceerde nieuwe types droge batterijen in productie. De verwachting is dat men met de productiecapaciteit en kennis van Tesla binnen een paar jaar batterijen kan produceren met 500Wh/kg en een snellere oplaadtijd, die een dubbel aantal oplaadcycli hebben. De milieubezwaren zijn veel kleiner, door minder gebruik van oplosmiddelen, een langere levensduur en het verdwijnen van kobalt (duur, giftig). Hierdoor zijn deze batterijen ook nog eens goedkoper! 

 

   Een ander ijzer, dat Tesla in het vuur heeft, is de NMC/ graphite batterij. Deze zou 5000 laadcycli hebben, met slechts 10% verval, dus 1.600.000km levensduur voor een auto. De batterij zou daarna nog jaren als thuisopslag kunnen dienen. http://jes.ecsdl.org/content/166/13/A3031.full  We zijn benieuwd wanneer men dit ook werkelijk waar kan maken.

   Voor een fiets zou een dergelijke batterij dus 5000x 80km= 400.000km mee kunnen gaan. Zelfs voor een "veel rijder", zeg 5000km per jaar, kom je dan aan 80 jaar gebruik; voor de meeste mensen en de meeste fietsen is dat meer dan levenslang.

 

DE TOEKOMST VAN HET VERKEER IS ELEKTRISCH !!

 

.

Maak een Gratis Website met JouwWeb