Accunoden

Dit is een flinke boterham, maar het kan interessant zijn voor wie erover denkt een fiets met ondersteuning aan te schaffen of een bestaande fiets (trike, velomobiel...) om te bouwen.

Doelstelling

Als je een fiets met elektrische ondersteuning in huis haalt, is het simpel: you get what you pay for. Dat wil zeggen: de fabrikant neemt de beslissingen. Je kunt hooguit nog kiezen tussen enkele capaciteiten voor de accu en dat is het dan.

Bij een pakket dat je nadien inbouwt, loopt het wel even anders. In de eTangens zit een Bafang BWX02 naafmotor. Bafang verkoopt motoren. Dat is het. De leverancier levert ze zo of ingespaakt. Daar komt dan nog een accu bij, een console (bedieningspaneel) en een controller.
De accu zorgt voor de energie, dat is evident. De console is informatiescherm en tegelijk bedieningseenheid voor het geheel en de controller is de centrale eenheid waar al die onderdelen met elkaar verbonden worden.

Omdat de Bafangmotor en controller geschikt zijn voor 36 V, combineerde ik die voorlopig met de Crystalyte LiFePo4 'range extender' accu van de Orca. Dat is een 360 Wh (10 Ah) accu, die diende om de ondersteunde actieradius van de E-Orca wat uit te breiden. De accu vond een plekje in één van de Ortlieb-ligtassen en dat werkt. Maar: een trike haalt niet hetzelfde rendement als een velomobiel, want er is meer luchtweerstand. En ik heb het lichte vermoeden dat het rendement van het Flevobike-systeem echt heel hoog is. Dus raak je niet zo ver met 360 Wh in een andere configuratie, zoals in de eTangens. Om even heen en weer te rijden naar het werk of voor een zondagse uitstap is dat niet zo erg, maar als je wil reizen, wil je toch wat meer.

Om een idee te geven: bij een snelheid van pakweg 30 km/u en de ondersteuning in de stand 'eco' verbruikt de E-Orca gemiddeld minder dan 4 Wh/km. Voor een pedelec wordt vaak 15 tot 20 Wh/km gerekend, bij 25 km/u. Dat laatste zal dan waarschijnlijk in de 'turbo'-stand zijn. Dat hoop ik toch.

Een bijkomend element is dat de reis voor dit jaar - het doel is de katharenstreek, in Zuid-Frankrijk -  flink wat pittige hellingen bevat. Het zou zelfs kunnen dat ik de Pyreneeën in trek en de cols daar zijn berucht. Die vreten energie en dus ook batterijen. Een accu met een grotere capaciteit stond al vanaf het begin op de wenslijst. Als ik reken op 10 Wh/km, kom ik met die range extender net 36 km ver. Dat is niet zo denderend.

Onlangs, tijdens een rit in de Vlaamse Ardennen, reed ik de accu leeg op iets meer dan 40 km, waarbij de gemiddelde snelheid zo'n 24 km/u bedroeg en de ondersteuning meestal in de laagste stand stond. Niet zo denderend dus. Maar die accu was tenslotte bedoeld als 'range extender', voor het geval de originele het niet trekt.

Zo komen we waar ik wilde raken: aan welke eisen moet zo'n accu voldoen?

Technologie

Dat het LiIon wordt, staat buiten kijf. Op de compleet verouderde en ongeschikte loodzuuraccu's na, is het allemaal LiIon. Het is die Ion-kant die voor mogelijkheden zorgt.

Flevobike koos indertijd voor LiFePo4, terwijl de meeste pedelecs uitgerust zijn met andere varianten. De reden? De meesten kiezen voor goedkoop. De gevolgen?

• beperkt aantal laadbeurten (800 tegenover 2000, grosso modo)
• erg temperatuurgevoelig (LiFePo4 amper)

Anderzijds is er de zogeheten 'energiedichtheid' en die is bij LiFePo4 niet zo goed. Met andere woorden: voor eenzelfde capaciteit heb je veel meer gewicht mee te slepen. Concreet: zowel in de E-Orca als op de Heinzmann Pedelec zit een accu met ongeveer 500 Wh opgegeven capaciteit. De LiFePo4 van Flevobike weegt ongeveer 5,5 kg; de LiMn accu van Heinzmann de helft daarvan.

Maar inzichten evolueren: omwille van dat kostenplaatje is Flevobike bij de Orca 2.0 omgeschakeld naar een ander accutype, maar dan op 48 V. Lichter en goedkoper, maar met een beperktere levensduur.
Dat laatste is ook weer relatief. Stel dat je de accu twee keer per week laadt - en dat is al veel - dan kom je aan minder dan 100 laadbeurten op een jaar. Een LiFePo4 accu zou dan theoretisch 20 jaar mee kunnen. Chemische veroudering en defecten in de elektronica maken dat erg onwaarschijnlijk. Een goedkopere LiMn of gelijkaardige accu zou het dan ook nog 8 jaar uithouden. De meeste fietsen zijn na die tijd al vervangen.
Conclusie: voor eTangens zal een goedkopere en lichtere - in gewicht - accu zeker volstaan.

Capaciteit

Dat zou simpel kunnen zijn: hoe groter de capaciteit, hoe verder je raakt. Je kunt dit vergelijken met het volume van de brandstoftank van een auto met verbrandingsmotor. Maar capaciteit betekent cellen: hoe hoger de capaciteit, hoe meer cellen. Dat houdt meteen een groter volume in, meer gewicht en een hogere kostprijs. Hier moet dus een inschatting gemaakt worden:

• wat is de maximale dagafstand die je wil kunnen afleggen (met de gewenste ondersteuningsgraad)
• hoeveel ruimte heb je ter beschikking voor de accu
• welk budget wil je eraan besteden

Daar bovenop zit je met die verschillende technologieën: een hoge capaciteit met LiMn is lichter, compacter en goedkoper dan dezelfde capaciteit met LiFePo4. Anders gesteld: je kunt voor minder geld een lichtere (in gewicht), compactere en goedkopere accu hebben, waarmee je verder kunt rijden. De keerzijde is dat die zo lang niet meegaat en dat je bij koud weer helemaal zo ver niet raakt. 
Ook hier is dat voor eTangens minder relevant. Als het koud wordt, neemt de E-Orca het over.
Nog een overweging: na verloop van tijd vermindert de capaciteit van een accu. Die 500 Wh zijn na enkele jaren slechts 400 Wh meer, dan 300 ... Reserve is dus aangewezen.

Maximale laadstroom

Ook dit is iets dat bij elke bezitter van een elektrisch (ondersteund) voertuig een ergernis kan zijn: laden vraagt veel tijd. Een brandstoftank van een auto met verbrandingsmotor vullen, duurt enkele minuten. Accu's laden vraagt meerdere uren.

Als je de laadstroom gelijk houdt, duurt het langer om een grotere accu vol te laden. Logisch. Die laadstroom kun je niet zomaar onbestraft verhogen: veel hangt af van het type en de kwaliteit van de cellen. Vaak is het beperkt tot maximum 4 A of zelfs minder. Bij echt degelijke accu's, zoals die Crystalyte, kun je tot 8 A gaan, maar dat doe je liefst niet te vaak. Wel is het handig op reis. 4 tegenover 8 A: dat houdt in dat het twee keer zo lang duurt om evenveel te laden. Nog erger: de meegeleverde lader is heel vaak een 2 A exemplaar, om het aanbod toch maar enkele euro's goedkoper te maken (of omdat de accu daar beter mee om kan).

Om het praktisch te stellen: de 360 Wh / 10 Ah 'range extender' laden vanaf leeg tot helemaal vol duurt zo lang

• 5 uren met een 2 A lader
• 2,5 uren met een 4 A lader
• 1,25 uur met een 8 A lader

Voor woon-werk ritten maakt het allemaal niets uit, want daar kan de accu desnoods de hele dag aan de lader hangen. Op reis is het een andere zaak, want daar kan het nodig zijn om onderweg 'bij te tanken'.
Grof gerekend doe je met 1 Ah 10 km (in de Orca). Zo kun je ook inschatten hoe lang je moet laden, met welke laadstroom, om een aantal kilometers verder te raken.
Praktisch: als je een half uurtje bij laadt, raak je

• 10 km verder met een 2 A lader
• 20 km met een 4 A lader
• 40 km met een 8 A lader

Samengevat: je accu moet voor het reizen bij voorkeur een hoge laadstroom aankunnen en je moet ook beschikken over een krachtige lader. Voor allebei hangt daar een navenant prijskaartje aan.

Andere elementen

Omwille van de techniek is het zo dat een ruimer bemeten accu langer meegaat. Daar zijn meer redenen voor en daar ga ik nu niet op in, want dat zou ons veel te ver leiden. Daarenboven zit er veel verschil in de kwaliteit van de cellen. Vaak zijn het '18650' cellen (18 x 650 mm), maar dat kan goedkope rommel zijn, die al een hele poos in een magazijn gelegen heeft, of iets degelijks van Sony, Panasonic ...

Puur praktisch: ik moet op zoek gaan naar het optimum. Een niet te grote, niet te zware accu, maar met voldoende capaciteit, zodat ik met een gerust gemoed een tocht van 100 km kan aanvatten. Ook in de bergen en ook flink beladen. De trike wordt minder intensief gebruikt dan de Orca. Met 800 laadbeurten raak ik al heel wat jaren verder. Een dure LiFePo4 is hiervoor dus niet nodig: de voordelen (aantal laadbeurten, hoge laadstroom mogelijk, minder temperatuurgevoelig) wegen niet op tegen de kostprijs en het gewicht.

Een alternatief is twee accu's plaatsen, zoals ook HP Velotechnik dat doet in de Scorpion FS (zie hieronder). Dan hoeven die niet zo groot te zijn en zo kan het gewicht mooi verdeeld worden.

Plaats in de trike

De accu weegt behoorlijk en op een trike is het belangrijk om het zwaartepunt laag te houden, dus moet hij onder het zitje kunnen. Hij mag bijgevolg niet te hoog zijn. Dat is dus alweer een extra element: de 'form factor'.

De Thorax Tangens dateert van voor de pedelectijd. Er is dus niets voorzien op dit vlak. Dat betekent dat oplossingen maatwerk zijn. De inspiratie komt van een fabrikant die zijn toptrike lijkt gemodelleerd te hebben op de Tangens: de HP Velotechnik Scorpion FS HS. Daar zijn de accu's onder het zitje gemonteerd.

Foto: HP Velotechnik

Voor de Tangens is zoiets ook mogelijk. Alleen wordt ook dat uitzoeken, want voor een oude trike is niets zomaar standaard, nog meer omdat het bedrijf niet meer bestaat.

Als de accu onder het zitje komt, heb je weinig ruimte om de accu uit de houder te tillen. Daarom moet ik op zoek gaan naar een type dat er zijwaarts uitgehaald wordt. Dat moet dan nog liefst zowel links als rechts kunnen indien ik er twee plaats.

Nog een eis is dat de behuizing niet in conflict mag komen met de ligfietstassen. Dat wordt dus goed meten.

Laadstroom versus capaciteit

Het wordt een reisaccu, dus moet hij snel bijgeladen kunnen worden. Dat betekent dat je de accu bij voorkeur met een zo groot mogelijke stroomsterkte (uitgedrukt in A(mpère)) moet kunnen opladen. 
Hoe goedkoper de accu, hoe lager de maximale laadstroom. Als dat 2 A is, bijvoorbeeld, moet je grofweg rekenen dat een uur laden je 20 km verder brengt. Met 8 A wordt dat dus meteen 80 km extra op dezelfde tijd! Als de maximale laadstroom lager is, moet je dus langer laden om eenzelfde hoeveelheid energie toe te voegen.
Of dat belangrijk is en wat je hieraan extra wil besteden, moet je zelf uitmaken.

Neem je dan een accu met meer capaciteit, dan heb je ook minder nood aan tussendoor laden. Je betaalt voor die extra capaciteit, maar kunt tegelijk 'eenvoudiger' techniek gebruiken, aangezien je niet zo snel zal moeten bijladen. Als dat 's avonds gebeurt, maakt de laadtijd veel minder uit.

Op dit moment kom ik uit bij een accu van een Duitse leverancier, die de packs in een Chinese houder met een goede reputatie stopt.

• capaciteit is voldoende (750 Wh of 20 Ah bij 36 V)
• de cellen zijn van degelijke kwaliteit
• de accu gaat zijwaarts uit de houder (kan makkelijk onder het zitje uit gehaald worden)
• laadstroom tot 5 A (geleverd met een lader tot 4 A)
• zeer haalbare kostprijs
• Europese leverancier (belangrijk voor de dienst na verkoop)

De lader

Een economische afweging: een krachtiger lader kost meer. Omdat er meer stroom door loopt, wordt hij ook warmer en dus moet hij meer gekoeld worden. Dat gebeurt met een ventilator en die maakt lawaai.
Dus neem je bij voorkeur een zogeheten 'passieve' lader: eentje zonder ventilator. Die kan dan zijn werk in alle stilte doen. Als je accu geladen wordt gedurende de nacht en hij ligt naast je in de tent, kun je dat ontbreken van een ventilator wel waarderen.
De meeste passieve laders zijn dus beperkt qua laadstroom, omdat ze anders te warm worden.
Daarop ken ik één uitzondering: de Cycle Satiator van Grin Technologies.

Foto: Grin Technologies

Dat is een pareltje: geschikt voor meerdere spanningen (24, 36 of 48 V) en met instelbare parameters voor laadstroom, maximale spanning en celtype. Het prijskaartje is dan weer navenant...

Conclusie

Rekening houdend met alle factoren, koos ik voor een compromis.

De cellen zijn Samsung INR18650-35E. Die worden al wat jaartjes gefabriceerd en hebben een prima reputatie. De samenstelling: LiNiCoAlO2 (voor wie hier nog kan volgen).
De behuizing is een HaiLong 2, die helemaal vol zit met die cellen met een hoge capaciteit. Zo kom ik in het totaal aan 750 Wh of zowat de helft meer van wat de Flevobike accu doet en het dubbele van de Crystalyte accu en dat voor hetzelfde gewicht van die laatste!
Daarvoor is ook een houder nodig en dat werd er een van Terracycle.

Hoe dat er allemaal uit ziet en waar ik het materiaal haalde, lees je in een volgende post.