E-VM en autonomie

VM = velomobiel. Dat is duidelijk, niet?
Een E-VM is dan een elektrisch ondersteunde velomobiel, zoals mijn E-Orca.

Vooreerst: de discussie "wel of niet ondersteund" en "is met een e-bike rijden nog fietsen" wil ik hier niet voeren. Dat bepaalt ieder voor zich.
Waar het hier om gaat, is wat je kunt doen om de autonomie van je ondersteuning te vergroten, meer specifiek via technische oplossingen. Dat je, bijvoorbeeld door trager te rijden, je energieverbruik kunt verminderen en op die manier je autonomie kunt vergroten, is evident, maar het is niet altijd een oplossing. Dat je de ondersteuning kunt uitschakelen of simpelweg kunt kiezen voor een niet-ondersteunde fiets, is ook een keuze. Het enige wat ik daarover kan zeggen, is dat je, zoals bij elke transportmodus, een optimum moet zoeken tussen de verplaatsingstijd en de gebruikte energie (zowel van jezelf als van een andere energiebron).
Dat een ondersteunde velomobiel hierin hoog scoort, wordt al snel duidelijk indien je de cijfers bekijkt op Vélorizontal (lange draad, veel zijprongen, maar wel interessant). In het kort: vergeleken met een bukker, ligfiets (2 wielen) of trike heeft een velomobiel voor eenzelfde kruissnelheid veel minder energie nodig. Dit blijft een moeilijke vergelijking, want alle andere parameters moeten gelijk blijven: eenzelfde graad van ondersteuning, eenzelfde soort route (op Vélorizontal worden daarom de hoogtemeters mee vermeld), dezelfde weersomstandigheden, rijstijl, rolweerstand, ... Het is ook logisch, want een velomobiel is eerst en vooral ontwikkeld om een lage luchtweerstand te geven en dat vertaalt zich in minder energie die nodig is om een bepaalde snelheid te bereiken.

In het gewone leven wordt mijn E-Orca voornamelijk, bijna uitsluitend, gebruikt voor woon-werk verplaatsingen. Dan is de autonomie geen probleem. Het is simpelweg een kwestie van de spanning en het opgenomen vermogen in het oog houden en daarvoor dient de Cycle Analyst: die vertelt me hoeveel Ah er al verbruikt is - vergelijk het met de boordcomputer in een auto - en wat de accuspanning is - zet dat naast de brandstofmeter.

Zo weet ik wanneer het weer tijd is om bij te laden. In de praktijk betekent dat ongeveer om de drie dagen.

Probleem

Het is maar in abnormale omstandigheden dat die autonomie een beperking wordt. Is dat erg? Neen, in die zin dat een velomobiel, net als elke e-bike, een gewone velomobiel (of fiets, zo je wil) wordt als de accu leeg is. Dan moet je weer wat harder trappen of trager rijden. Het enige verschil op dat moment is dat je wat extra gewicht mee hebt, in de vorm van voornamelijk een motor en een accu.
Het is niet echt handig, natuurlijk, als je weet dat je potentieel een hulp aan boord hebt, maar er geen gebruik van kunt maken.

Daar komen we aan de verschillen met een voertuig met verbrandingsmotor. Enerzijds: als de brandstoftank leeg is, rijdt je auto of motor niet meer (sommige oude bromfietsen hebben wel nog trappers). Anderzijds: als je tank bijna leeg is, is die op enkele minuten weer volgetankt. Een accu laden duurt wel wat langer. Dat is - op dit moment - een algemeen probleem met elektrisch aangedreven voertuigen/accu's.

Concreet: in de E-Orca zit een 13 Ah/506Wh accu. Met de standaardlader (2,5 A/120 W) duurt het ongeveer 6u om die van leeg weer helemaal vol te krijgen. Op het werk of 's nachts thuis is dat absoluut geen probleem. Dan is er tijd genoeg, want de Orca staat dan stil.
Voor thuis, op lange uitstappen en op reis haalde ik er een snellere lader bij. Die heeft een vermogen van 5 A/240 W en doet er dus half zo lang over (Flevobike kan die ook leveren). Zo heb ik zowel thuis als op het werk een lader liggen.

Afhankelijk van de omstandigheden (wind, reliëf, bagage, kar) bedraagt de autonomie met continu ondersteuning tussen 80 en 200 km. 200 km met een quasi lege Orca en rugwind ("even naar Dronten"), 80 km in Normandië met de Cyclone en de Orca nokvol spullen en met zeer steile hellingen. M.a.w. in de omstandigheden dat je de ondersteuning het hardst nodig hebt, is de autonomie net het minst. Dat is logisch, want dan vraag je ook het meeste van je motor. Als je dan etappes voorziet die langer zijn dan de autonomie van je voertuig, heb je een probleem.

Hoe kun je nu die autonomie vergroten? En is het sop de kool waard?

Een eerste mogelijkheid is wat ik de voorbije reis deed: de snelle lader gaat mee en onderweg "tank" ik wat stroom bij. Dat kan terwijl je een terrasje doet, of tijdens de middagpauze of waar dan ook, indien er maar een 230V stopcontact beschikbaar is. 240W op een uur, dat is enkele centen elektriciteit en daar valt niemand over. Maar het is geen snelle oplossing, want met een uur laden kun je in die omstandigheden zowat 30 km verder raken. Onder normale omstandigheden reken ik 50km voor een uur laden met 5A.

Een tweede mogelijkheid is wat Harry Lieben (Sinner Bikes - Mango) me toonde toen ik de elektroMango testte: een tweede accu toevoegen. Bij Sinner gebruiken ze cilindervormige accu's, die achter de wielkasten geschroefd worden. Dat betekende dus eentje links en eentje rechts. Met een eenvoudige schakelaar wissel je van stroombron. Het resultaat is duidelijk: met twee identieke accu's verdubbel je op slag je ondersteund bereik. Maar je moet ook nadien twee accu's laden. Dat betekent ofwel twee laders gebruiken ofwel twee keer zoveel tijd uittrekken voor het opladen. Het betekent verder dat het gewicht alweer toeneemt en dat die tweede accu extra ruimte in beslag neemt. Dan moet je voor jezelf uitmaken of dat extra gewicht en ruimteverlies opwegen tegen het toegenomen bereik. Uiteraard neem je die tweede accu enkel mee indien je verwacht dat je die nodig zal hebben. Het vraagt ook meer discipline, want je zal - omwille van de levensduur van de accu's - alternerend de ene en de andere moeten gebruiken, ook als je geen verre reis onderneemt.

Bij de Orca zit een accu in een op maat gemaakte behuizing boven de "trapdoos".

Daar kun je geen tweede kwijt, dus moet je een andere, praktische oplossing vinden hiervoor en een schakelaar plaatsen om te kunnen wisselen van energiebron. Ik kan me goed voorstellen dat dit ook een cilindervormige accu wordt, die dan een plekje vindt voor de linker of rechter wielkast. Die plaats is nu onbenut. Het nadeel is dan weer dat een accu vrij veel gewicht in de schaal werpt en dat die op die manier voor de voorwielen komt en dan nog aan één kant, wat voor onevenwicht kan zorgen en wellicht invloed heeft op het rijgedrag.

Een derde mogelijkheid is gebruik maken van zonne-energie. We zijn zover dat er soepele zonnepanelen verkrijgbaar zijn en die zou je dan op de neus en bovenop de staart - en misschien ook op het dakje/de kap - kunnen aanbrengen. Dan heb je nog een spanningsomvormer nodig die 36V naar de accu's kan sturen. Je haalt hiermee nooit het vermogen van een lader op 230V, maar je verliest ook geen tijd: je accu's worden altijd bijgeladen. Een praktisch probleem is de vraag of je semi-flexibele panelen zonder problemen op de romp van een velomobiel kunt aanbrengen en hoe lang ze het zullen houden. Als dat lukt, dan zal het rendement, door die welvingen, wellicht weer wat lager zijn.
Stel dat je met die opstelling 50W genereert (wat al erg veel is), dan betekent dit dat je op een dag al rijdend de autonomie met enkele tientallen kilometers kunt verhogen. Een ander voordeel is dat het systeem blijft werken, terwijl je rijdt, terwijl je pauzeert, zo lang er voldoende licht is. Het maakt je voertuig op elektrisch vlak autonomer.
Helaas schijnt de zon 's nachts niet, dus blijf je aangewezen op een normale lader om de accu helemaal vol te laden. Hoe komt dat? Stel dat je een meerdaagse rit maakt en je legt 150 km per dag af. Terwijl je onderweg bent, wordt de accu bijgeladen vanuit de zonnecellen. Die laadstroom is niet voldoende om de batterij vol te laden, maar vertraagt het ontladen. Stel dat je continu 100 W opneemt en dat de panelen 50 W leveren, dan betekent dit dat er continu 50 W vermogen verbruikt wordt. Dat betekent dat je accu op het einde van de rit minder dan half vol zal zijn en dus moet bijgeladen worden. Op dat moment zit de zon al laag en ze levert dus niet meer zoveel energie. Je panelen zullen misschien nog 15 W opbrengen en daarmee heb je dagen nodig om de accu vol te laden. De 230V lader moet het hier dus overnemen.

Volledig autonome systemen in realistische omstandigheden werden vorig jaar uitgetest tijdens de SunRace (van Frankrijk naar Kazachstan). Daar bewees een velonaut met zijn WAW dat het wel degelijk mogelijk is om de accu te laden met zonnepanelen, maar dan hebben we het wel over meerdere m² aan panelen!

Praktisch lijkt het me niet echt, maar het werkte wel (zo goed dat de man uit de race gezet werd, voor zover ik het verhaal volgde).

Kosten

De eerste oplossing - een krachtiger lader - is de eenvoudigste, de goedkoopste (ik betaalde zowat €55, alle kosten inbegrepen), maar de meest tijdrovende.
De tweede oplossing voegt het meeste gewicht toe, maar geeft je meteen een verdubbeling van de autonomie, indien we aannemen dat de capaciteit van beide accu's gelijk is. Je moet wel rekenen dat zo'n accu makkelijk € 500 zal kosten en dan moet die nog geplaatst en verbonden worden. Laat ons grof rekenen en deze oplossing begroten op € 600.
De derde oplossing zal nog wat prijziger zijn. Kijk maar bij Déclic-éco (Frankrijk), waar ze hier al veel ervaring mee hebben. De zonnepanelen zullen € 270 kosten en de omvormer € 325. Ook hier moet alles nog geplaatst worden en komen er ongetwijfeld nog zaken bij (bedrading, schakelaar, montage, ...). Het verschil is dat er nadien geen kosten meer zijn, want de zon schijnt gratis. Naar het rendement hebben we het raden, want de opgegeven vermogens zijn altijd erg optimistisch. De panelen en omvormer kosten al € 595, dus maken we er hier € 700 van.
Je kunt ook de diverse oplossingen combineren en dat maakt het geheel het meest veelzijdig, maar meteen ook erg duur.

Noot: ik weet ook dat je met wat zoeken het materiaal voor een (relatief) prikje kunt kopen in China, maar dan moet je er wel de consequentie bijnemen dat de dienst na verkoop quasi onbestaand zal zijn, al is het maar om praktische redenen (verzendkost van een defecte accu, om iets te noemen). Datzelfde gaat natuurlijk op voor de eerder genoemde lader. Dat is dus een prima oplossing voor wie alles zelf wil en kan realiseren, maar niet voor wie op de dealer beroep moet doen.

Is dit nodig?

Tja, dat beslist elk voor zich. Zoals ik in het begin zei, wordt de E-Orca doorgaans gebruikt voor woon-werk verkeer. Dat betekent 46 km per dag en dat ligt ruim binnen dat bereik. Op reis kun je ook beslissen om je dagafstanden af te stemmen op je bereik en 's avonds bij te laden op de camping of in het hotel.
Of je rijdt met een niet-ondersteunde velomobiel en dat is de hele kwestie academisch. De ondersteuning maakt een velomobiel, net als om het even welke fiets, wel toegankelijker voor wie om welke reden dan ook niet de energie kan leveren om grotere afstanden af te leggen, om de actieradius te vergroten, de kruissnelheid te verhogen, ...

De meerkost zul je er wellicht nooit uit halen. Het gaat dus eerder om een technische uitdaging en de keuze om de dagafstanden/het bereik te vergroten. Indien het je te doen is om een zo laag mogelijke kilometerkostprijs (binnen het gegeven "velomobiel"), dan begin je er gewoonweg niet aan.

Mogelijk resultaat

Een "snelle" lader vergroot de autonomie niet. Die maakt het enkel mogelijk om de accu sneller weer bij te laden. Die laten we dus buiten beschouwing.

Het actuele bereik bedraagt 130 à 200 km, afhankelijk van lading, snelheid, weersomstandigheden en wegdek.

Een tweede, gelijke, accu betekent dan een verdubbeling ofwel 260 à 400 km en dan zit je minstens aan een realistisch maximale dagafstand: 200 km op een dag is wat mij betreft een mooie grens indien het over meerdaagse reizen gaat.
Zonnepanelen zullen dat bereik niet spectaculair vergroten en het resultaat daarvan is sterk afhankelijk van de lichtintensiteit. Wel zorgen ze ervoor dat je niet zo afhankelijk bent van het elektriciteitsnet en in dun bevolkte gebieden kan het dus wel een uitkomst betekenen. In Frans landbouwgebied op zondag kon het bijvoorbeeld wel eens spannend worden... 

Zoals ik al zei, is dit op dit moment puur een denkoefening. In het dagelijkse gebruik is dit helemaal niet aan de orde, want de dagafstand valt ruim binnen de grenzen. Het is maar als echt lange afstanden - zeg 150 km of meer - gepland zijn en dan vooral meerdere dagen achter elkaar, dat een verbeterde autonomie belangrijker wordt.