Range extender - deel 1

Dit is deel één van een serie E-gebonden berichten. Wie niets heeft met elektrische ondersteuning, kan hier al afhaken.
Het wordt een reeks, omdat het originele bericht langer en langer werd. Daarom is het in hapbare brokken verdeeld.

Probleemstelling

Mijn ervaringen met lange-afstand-rijden, lange afstanden op één dag dan wel, maken duidelijk dat de accu niet voldoende energie bevat om dit op een vlotte manier te kunnen bolwerken: er is te weinig energie om 200 km of meer op één dag af te leggen. Goed: je kunt zeggen "zonder is eenvoudiger", maar dat is niet waarover het gaat.

Tijdens de grote trip in juli vorig jaar (even naar Arzon, de reeks begint hier) moest onderweg telkens bijgeladen worden. Enerzijds omdat de afstanden te groot waren voor wat de accu kon en anderzijds omdat het nodige vermogen onder die omstandigheden veel groter was; door de vele hellingen, het trekken van de Cyclone en het extra gewicht van de reisbagage. Het gevolg: meer verbruik. Vergelijk het met op reis vertrekken met de auto, met de sleurhut erachter. Je brandstofpeil daalt dan onrustwekkend snel.
Normaal bedraagt dat verbruik - in de meest gebruikte "eco"-stand - zowat 3,3 Wh/km en op reis eerder 5 à 6 Wh/km. Dus werd de autonomie gereduceerd tot goed de helft. 80 à 100 km bereik is op fietsreis echt niet veel.

Uit die lange reis trok ik twee conclusies wat dit betreft:

• om aangenaam te reizen zou de dagafstand minder moeten zijn. Dan is er meer tijd om onderweg te genieten, foto's te maken, zaken te bekijken, ...
• een extra accu zal het bereik vergroten, voor als je toch wat verder wil raken of indien het verbruik sterk oploopt.

Daarnaast is het ook zo dat de Orca af en toe gebruikt wordt om op één dag een doel te bereiken dat wat verder ligt: minstens 200 tot 250 km op één dag moet haalbaar zijn, ook met ondersteuning. Met andere woorden: ik wil meer kilometers kunnen doen met ondersteuning.

Het zou mooi zijn indien de laadtijd tot pakweg 10% van wat die nu is gereduceerd zou kunnen worden, maar het is nu niet zo. We moeten het doen met wat nu op de markt verkrijgbaar is. Als laden onderweg niet de oplossing is (vraagt teveel tijd), is een extra accu de andere mogelijkheid.

Na wat studiewerk leerde ik heel wat bij. Er zijn enkele oplossingen voor, van simpel tot energie-efficiënt:

1. gewoon een tweede accu meenemen en indien de eerste leeg is de tweede in de plaats zetten.
2. twee accu's koppelen, zodat ze simultaan werken.
3. twee accu's installeren en (met een schakelaar) kiezen welke de energie levert.

Hoe zwaar moet de extra accu zijn?

In functie van hoeveel verder je wil raken, bepaal je de capaciteit. Voor het gemak reken ik dat ik met 1 Ah 10 km kan afleggen en zo wordt het eenvoudig. Anders gesteld: op basis van een opgenomen vermogen van 3,3 Wh/km ga je met 36 Wh (ongeveer gelijk aan 1 Ah bij 36V) pakweg 10 km rijden.

Ter verduidelijking: 3,3 Wh/km is mijn gemiddeld verbruik op vlakke weg met de Orca. Met een gewone ligfiets mag je dat zowat verdubbelen, omdat de luchtweerstand zoveel hoger is. Met een conventionele fiets doe je er maar nog wat bij. Of, anders gesteld: met de accu van 506 Wh rij ik met de Orca ongeveer 150 km. Met een gewone stadsfiets met ondersteuning haal je met eenzelfde accu 75 km. Dat is uiteraard bij eenzelfde rijstijl gemeten. Als je geen 20 km/u haalt, heb je veel minder vermogen nodig en raak je veel verder.

De huidige accu levert 13 Ah of 506 Wh. Rekening houdend met wat praktisch haalbaar is als maximum dagafstand en dan wat extra erbij omdat de reis duidelijk maakte dat je soms heel wat minder doet met die ene Ah (eerder 6 km/Ah), wil ik voor een accu van 10 Ah tot 15 Ah gaan. Op die manier vergroot het bereik - vandaar "range extender" -tot zowat 300 km (rijstijl en belading zoals toen ik naar Dronten fietste) zonder bijladen.
In normale omstandigheden - de rit naar Dronten verliep met een stevige rugwind - zal dat ongeveer 250 km bedragen.

Waar stop je die accu?

De originele accu kreeg een ideale plek, op de "trapdoos"

Een accu neemt plaats in en weegt ook wat. Dus moet je binnen je velomobiel op zoek gaan naar de beste plaats hiervoor. Liefst laag, zodat je zwaartepunt niet hoger komt te liggen. Liefst centraal, zodat je stuureigenschappen niet beïnvloed worden. Dat betekent op de bodem, in de buurt van het zitje. Dan moet je natuurlijk rekening houden met het beschikbare volume en daar moet je accu in passen, dus moet je compromissen maken, op meerdere vlakken.

• technologie en energiedichtheid: wil je compacter (en dus lichter), dan ga je voor minder laadcycli
• capaciteit: hoe groter de capaciteit, hoe groter en zwaarder de accu. Dat is evident.
• behuizing (form factor): er zijn veel varianten, waarbij de ene al meer plaats inneemt dan de andere

In de Orca is er plaats onder het zitje. Dat is ideaal, omdat dit niet echt een bagageruimte is.

In de volgende delen wil ik de verschillende aspecten verder bekijken.