E-aandrijvingsopties in de velomobiel

Dat elektrische ondersteuning in de fietswereld doorgebroken is, hoef ik niet te vertellen. Ook binnen het kleine kringetje velomobielbouwers wordt op dit vlak aan de weg getimmerd bij een aantal producenten. Of je dat nuttig vind, dat moet je zelf bepalen, maar oordeel niet indien je het nog niet geprobeerd hebt: er is een groot verschil tussen "ik hoef het niet" en "dat is niet meer fietsen".

Door vele velonauten wordt een ondersteunde velomobiel beschouwd als een soort elektrische wagen (net zoals veel fietsers een e-bike als een brommer zien). Dat is een beeld dat slechts gedeeltelijk met de realiteit overeenstemt. Alles hangt namelijk af van hoe je die ondersteuning gebruikt.
In de E-Orca heb je vijf graden van ondersteuning: geen, 50%, 100 %, 180% en 250 % (benaderende waarden, instelbaar door Flevobike). Dat is relatief ten opzichte van het eigen ingebrachte vermogen. Ik rij bijna steeds met de ondersteuning op "eco" (50%). Dat wil zeggen dat als ik 200 W lever de motor er 100 W aan toevoegt. Zoiets komt niet overeen met mijn beeld van een brommer. Het maakt het aanzetten aan kruispunten en verkeerslichten of het op gang brengen van een met boodschappen beladen Orca wel een pak makkelijker en is ook beter voor de knieën. Het was ook een fantastische hulp bij de korte, maar steile hellingen langs de Normandische kust.
Het is wel correct voor die mensen die de ondersteuning in de hoogste stand zetten en net moeten mee trappen om de motor aan de gang te houden.

Tot zover de inleiding

Op het Franse ligfietsforum zag ik onlangs een vraag hierover opduiken: "Wat is nu het beste systeem?".

Als we binnen het gegeven "velomobiel" kijken naar de mogelijkheden en praktische toepassingen ervan, zijn er grosso modo vier varianten:

• een motor helemaal vooraan die het kettingblad aandrijft. Dit is wat Fietser.be tot voor kort altijd toepaste met de Cyclone-motor. Dit is ook hoe ik het opgelost had in de Flevobike Alleweder en hoe Akkurad het doet met de Alleweders.

Cyclonemotor in een WAW

• Een "middenmotor", die niet in het midden gebruikt wordt. Sinner gebruikt op die manier de Sunstarmotor in de Mango. Fietser.be doet nu hetzelfde met de Bafang BBS01. "Trapasmotor" is hier een duidelijker benaming.

eWAW in opbouw, met trapasmotor (foto: Fietser.be)

• Een aandrijving via een tussenas. Ik ken maar één type waar voor deze weg gekozen is: de Orca. Daar wordt de Daum-motorunit met een eigen behuizing tegen de Rohloffnaaf geschroefd.

• Een naafmotor in het achterwiel. Dit is de oudste variant, die vroeger bij Fietser.be toegepast werd (BionX) en waarmee nu ook geëxperimenteerd wordt bij de Veloschmitt.

Die motor helemaal vooraan is een erg eenvoudige oplossing, die makkelijk nadien kan toegevoegd of weggehaald worden. Dit kan echter maar indien het frame waarop de trapas zit ver genoeg doorloopt. Het nadeel is dat dit een "technische" oplossing is, met veel kettingen, draden, sensoren, ... alles extern. Het concept is goedkoop en meestal erg simpel van opvatting: een elektromotor, planeetwielstelsel, uitgaand tandwiel (met vrijloop) en een controller. Meer is er niet nodig. Uitbreiden kan met een trapsensor en snelheidsmeter, maar dat hoeft niet. Het vermogen wordt heel eenvoudig geregeld met een "gashendel", die de stroomtoevoer regelt. Het gevolg is een erg direct, eerder bruut systeem, dat wel prima voldoet binnen de visie "de motor dient om de massa op gang te brengen en om te accelereren". Een keer je op tempo bent, laat je de motor niets meer doen. CardioDrive noemt Fietser dit. Een belangrijk nadeel, vanuit gebruikersstandpunt, is dat dit absoluut niet intuïtief werkt. Je moet echt de principes begrijpen om er goed mee te kunnen omgaan.

De keuze voor een middenmotor zoals de Bafang BBS01 of Sunstar is veel eenvoudiger: de originele trapas wordt weggelaten en het blok met motor, controller en sensoren komt in de plaats. Hier zit ook meteen een koppelsensor in verwerkt. Belangrijk is ook dat het geen allegaartje is: de fabrikant van de trapasmotor heeft alles netjes geïntegreerd en het geheel werkt mooi samen.
Het nadeel hier is dat de Q-factor (de breedte van de trapas) vergroot en dat is ergonomisch geen zo'n goede zaak. Hoe slecht het is, hangt natuurlijk af van de mate waarin die Q-factor toeneemt. Bij de BBS01 is het zo weinig, dat het in de praktijk niets uitmaakt.
Beide oplossingen hebben nog een (theoretisch) nadeel: een motor brengt toch wat kilootjes op de weegschaal en door die op de hoogte van de trapas te plaatsen wordt het zwaartepunt verplaatst. Het komt hoger te liggen en meer naar voor. Nu gaat dit over pakweg 3,5 kg en da's ook weer niet zoveel, zeker niet indien je het vergelijkt met het gewicht van de bestuurder, die wel centraal en laag zit.

De methode die Flevobike gebruikt, kan enkel omdat bij de Versatile/Orca gekozen werd voor een tussenas. De Rohloff versnellingsnaaf vormt het hart hiervan. Dat lijkt een wijze keuze, want een Rohloffnaaf weegt toch ook 1 kg en dat gewicht zit op die manier laag en centraal. In de Orca (bij de Versatile is dit niet mogelijk) wordt de motor tegen die tussenas geschroefd, waardoor ook dat gewicht centraal en laag komt. Daar bovenop betekent het geen extra belasting voor de primaire ketting.

Bij alle hierboven vermelde oplossingen is het grote voordeel dat de motor gebruik kan maken van de versnellingen, waardoor je met een eerder compacte motor toch goed uit de voeten kunt. Dat voordeel is, naar mijn ervaren, meteen ook een nadeel, want je hele versnellingsapparaat krijgt veel meer vermogen te verwerken. Zoals Fietser met de huurWAWs al vaak ondervond, is de combinatie met een derailleur hierdoor erg kwetsbaar: je moet met beleid schakelen en weten wat je doet. Omdat niet iedereen zich daarvan bewust is, leidt dit tot minstens een verkorte levensduur van de derailleur en vaak zelfs tot schade. Een versnellingsnaaf is daarom een betere keuze. Vele WAWs met motor worden daarnaast ook voornamelijk als forensvoertuig aangekocht en zijn bijgevolg, op advies van Fietser, met een Rohloffnaaf uitgerust. Bij Flevobike is het veel eenvoudiger: daar is de versnellingsnaaf altijd een Rohloff Speeddrive. Geen opties.
De e-drive heeft in al die gevallen wel een gevolg: je kunt niet zo snel schakelen als zonder motor. Bij het schakelen moet het vermogen beperkt zijn (of wegvallen) of het lukt niet. Dat betekent dus even stoppen met trappen, van versnelling veranderen en weer op de pedalen duwen.

Een andere weg is de keuze voor een naafmotor in het achterwiel. Dat is ook weer niet evident: veel velomobielen zijn uitgerust met een enkelzijdige ophanging achteraan en dat sluit dit systeem - voor zover ik weet - meteen uit. Daarenboven is het een gegeven dat je het onafgeveerde gewicht best zo laag mogelijk houdt. Een naafmotor betekent dat je dat gewicht in het achterwiel heel erg verhoogt en dat heeft gevolgen voor rijcomfort en - nog belangrijker - de wegligging. Dat houdt ook in dat je, bij het verhogen van het onafgeveerde gewicht de veer/demperkarakteristiek moet wijzigen, want die kan de toegenomen massa niet meer aan. Zelfs met het relatief bescheiden meergewicht van de NuVinci-naaf ondervond ik dat in de Alleweder.
Ook moet je er rekening mee houden dat het grootste deel van de wereld niet zo vlak is als Nederland of Vlaanderen.
Met ombouw nadien is in Frankrijk veel gebeurd: daar worden naafmotoren ingebouwd in de WAW, met als resultaat 20 tot 30% regeneratie (in de bergen) én een elektrische rem. Voor Vlaanderen en Nederland is dat niet relevant (voor mijn woon-werk verkeer maakt het dus niets uit), maar het is wel een belangrijke evolutie als je het over de hele Europese markt bekijkt.

Eigenlijk is de WAW op dit punt ideaal, aangezien het achterwiel (de achteras) rechtstreeks op de romp bevestigd wordt. Het nadeel - geen conventionele achtervering - wordt hier een voordeel. Je hebt geen veerpoot die niet op de taak voorzien is, geen achterbrug die extra krachten te verwerken krijgt (dat laatste krijgt de - versterkte - dragende structuur rond de achteras voor de kiezen).

Een naafmotor kan namelijk een groot voordeel betekenen in heuvels en bergen (indien hij erop voorzien is):

• kan gebruikt worden als elektrische rem (loopt niet warm, geen fading)
• de energie die gegenereerd worden bij het remmen kan weer gebruikt worden om de accu bij te laden

De mogelijkheid om een Sunstar of Bafang motor in te bouwen, maakt dat veel meer velomobielen in aanmerking kunnen komen. Het geheel is mooi geïntegreerd en bevat veel tuningopties, alvast bij de Bafang motoren (aantal ondersteuningstrappen aan te passen, ondersteuningsgraad per trap instelbaar, ... mits de nodige software en kennis).

De conclusie is dat elk systeem zijn voor- en nadelen heeft en dat de keuze samenhangt met het gebruik. Wie in berggebied rijdt, heeft heel andere vereisten dan wie altijd in de polders rijdt. Op het Franse ligfietsforum worden de energievereisten van verschillende systemen naast elkaar gezet. Eén velonaut beschikt over zowel een Quest als een WAW met motor. De eerste met een trapasmotor, de tweede met een naafmotor. Als je voor beiden het rendement (Wh/km) naast elkaar zet, is het meteen duidelijk dat de energierecuperatie van de naafmotor werkt: de Bretoense velonauten vermelden 10 tot meer dan 20% regeneratie. Het voordeel van de motoren in de aandrijflijn is dat het bereik dan weer heel wat groter is.

Is het nodig? Dat bepaal je zelf. Een aantal producenten werkt voornamelijk aan het verminderen van het gewicht van de velomobiel (de DF bijvoorbeeld) en dan is het toevoegen van ondersteuning redelijk tegenstrijdig, want het betekent extra gewicht. Voor een "sportieve" velomobiel, waar je streeft naar maximaal rendement op basis van spierkracht, is het gewoon uitgesloten. Voor een velomobiel die eerder als alledaags transportmiddel ingezet wordt, spelen andere eisen en daar is zo'n ondersteuning perfect denkbaar en een prima aanvulling.
Anders gezegd: rij je races, dan streef je naar een zo laag mogelijk gewicht (kijk maar naar de extreme racemachine van Daniel Fenn, van 12 kg) en je neemt ook niks extra mee. Als je met je VM boodschappen doet, zal het gewicht meteen een pak hoger liggen - 12 kg boodschappen heb je snel - en dan gaat het om andere zaken. Dan hoef je je ook niet te meten met anderen, gaat het niet om competitie, maar om gebruiksgemak en dat is precies wat ondersteuning biedt.