zondag 8 maart 2015

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.

5 opmerkingen:

  1. Hoewel ik geen aanhanger van e-bikes ben, is dit toch interessant om te volgen, ik kijk al uit naar deel 2!

    BeantwoordenVerwijderen
  2. Hoi Jan

    Heb je naast de voetengaten geen ruimte?, dan kun je daar 2 accu's kwijt, 1 aan elke kant

    Groeten, Andre

    BeantwoordenVerwijderen
    Reacties
    1. Andre, daar zijn wat problemen mee. Eerst een praktisch: hoe moet je die accu's daar vastmaken? Ze moeten ook vlot bereikbaar zijn om te laden. Maar het belangrijkste is dat accu's behoorlijk wat wegen. Al dat gewicht voor de voorwielen is absoluut niet ideaal: het heeft invloed op de rij- en stuureigenschappen.
      Anderzijds is het wel een plek waar je eigenlijk niets mee doet. Vorig jaar monteerde ik linksvoor de voetpomp, maar de twintex onderkant van de Orca hecht zeer moeilijk. De montagekit waarmee de houder vastgemaakt werd, kwam los op reis door Frankrijk.

      Verwijderen
  3. Zonnepanelen ( in buigbare strips die je om je romp kunt vormen ) lijken me de enige manier om verder te komen met een beperkte voorraad stroom. Uiteraard heb je dan wel voldoende daglicht nodig.

    Met die solar power wedstrijden worden voertuigen zelfs aangedreven door de zon, maar zulk oppervlak haal je in de verste verte niet en het zal finanicieel ook niet interessant zijn.

    Maar een kleiner oppervlak - je moet natuurlijk wel een bepaalde spanning/stroom halen anders laad je accu niet - die je rijdend en al een aantal % meer kilometers geeft moet technisch haalbaar zijn. Als je de velomobiel in de zon laat staan bij een pauze laad hij zelfs weer een beetje op.

    Een tweede ( eventueel paralel geschakelde ) accu is natuurlijk veel simpeler en goedkoper. Het is het equalevent van een grotere brandstoftank. Toch zul je dan niet 2 x verder kunnen rijden als op 1 accu vanwege het toegenomen gewicht.

    Je kunt natuurlijk ook nog in/op je baggage karretje een klein benzine of dieselaggregaat zetten die je accu's bijlaad met een snoer je velomobiel in :-))))

    Er zij vreemdere dingen hoor, ik heb ergens ( was het niet Gentse liggers forum ? ) een velomobiel of ligfiets gezien die duwend werd aangedreven door een baggage karretje waaraan/waarin de fietsmotorwielen en accu's waren geinstalleerd. Het duwende karretje scheen goed te functioneren, en realtief eenvoudig te maken te zijn. In jouw geval zou dat enkel een accuwagen kunnen zijn :-)))

    BeantwoordenVerwijderen
    Reacties
    1. Op het Franse vélorizontal zag ik zo'n karretje. Dat was gemaakt om achter een WAW te hangen en had dezelfde styling. Knap, maar niet handig en de velomobiel wordt meteen een heel eind langer. Je kunt natuurlijk je bereik enorm vergroten, maar rekening houdend met kruissnelheden en het aantal uren in een dag, kun je toch maar zoveel kilometers afleggen. De rest is enkel een mooie theoretische oefening, behalve voor wie mee wil doen aan zaken zoals solar races.

      Verwijderen