Wydawać by się mogło, że rowery elektryczne to dosyć młody produkt na rynku mobilności. Dopiero niedawno zaczęły gwałtownie zyskiwać na popularności mimo, że fabryczne, ogólnodostępne konstrukcje były już w sprzedaży od końca lat 80.
Zatem dlaczego dopiero 25 lat później możemy mówić o rewolucji w elektromobilności? Odpowiedź jest zaskakująco prosta, rozwój i popularyzacja rowerów elektrycznych jest bezpośrednio powiązana z rozwojem akumulatorów - zwiększeniem ich pojemności, skróceniem czasu ładowania i obniżeniem kosztów produkcji.
Historia - koniec XIX, początek XX wieku
Przeglądając dokumenty patentowe dotyczące elektromobilności, już w XIX wieku możemy natrafić na pierwsze eksperymenty połączenia rowerów trójkołowych z napędem elektrycznym - w 1881 roku Gustave Trouvé przekonwertował brytyjski rower trójkołowy Starley Coventry.
Kolejną wartą wspomnienia konstrukcją jest trajka Graffigny’ego, często zaliczana do historii samochodów elektrycznych, mimo posiadania pedałów.
Konstrukcja wraz z baterią ważyła około 140 kg, zespół akumulatorów kwasowych o napięciu 22V był w stanie dostarczyć prąd o natężeniu do 10A, pojazd mógł się rozpędzić do 20km/h.
Dwukołowy rower elektryczny pojawił się już w roku 1895 i technicznie jest bardzo podobny do współczesnych rowerów - bezprzekładniowy silnik w kole (stałe magnesy, szczotkowy), zasilany 10 voltową (max. 100A) baterią umieszczoną w trójkącie ramy - niczym zestaw Rapid XIX wieku.
Niecały rok później zostaje opatentowany pierwszy przekładniowy silnik w kole przez Charlesa Theryca o przełożeniu 5.6:1 - do dziś wiele producentów stosuje identyczne przełożenie.
Znów zaledwie rok później zostaje zaakceptowany wniosek patentowy napędu typu MID.
W projekcie nie ma możliwości wspomagania, rower jest napędzany wyłącznie prądem.
Początek współczesnych rowerów elektrycznych - od lat 30 do 90
Za początek współczesnej historii ebajków możemy przyjąć rower Philips Simplex E-bike z roku 1932 - bateria 12V kwasowo-ołowiowa, zasięg wynosił nawet 40 km.
Milowym krokiem jest rower od Panasonica z 1975 - nadal napędzany akumulatorem kwasowo-ołowiowym (samochodowy), ale już o napięciu 24V, napęd typu MID.
Rok 1989 - pierwsza rewolucja w systemie napędzania. Sanyo w swoim rowerze Enacle jako pierwsze zastosowało akumulatory niklowo-kadmowe pozwalające zwiększyć zasięg, przy jednoczesnym obniżeniu masy całego roweru.
Lata 90. to narodziny do dziś obowiązującego standardu PAS (Pedal Assist System), jego wynalezienie przypisuje się Michaelowi Kutterowi - w jego rowerach jako pierwszych zniknęła manetka na rzecz uruchamiania napędu za pomocą pedałów.
W 1993 roku dotąd nieznany nikomu system wspomagania wprowadza do swoich rowerów Yamaha.
Rok wcześniej brytyjska firma stworzyła rower elektryczny Zike, który wyprzedził swoje czasy co najmniej o 20 lat, w swoim czasie niedoceniony, obecnie poszukiwany przez kolekcjonerów.
Lekki, aluminiowy, składany rower napędzany zaledwie 850 gramowym silnikiem o mocy 100W i 24V niklowo kadmową baterią. Swoim wyglądem przypomina większość prezentowanych dziś kompaktowych konstrukcji - małe koła, rama z aluminiowego profilu, składane siedzenie oraz wspornik kierownicy. Aż nie chce się wierzyć, że rower ten powstał przeszło 30 lat temu.
Rewolucja litowa
Mimo tego, że nad technologia baterii litowych pracowano już od 1912, a w latach 70 nastąpił pierwszy przełom, musiało minąć kolejne 20 lat, aby Sony w 1991 jako pierwsze zastosowało w urządzeniach mobilnych baterie litowo-jonowe.
Ogniwa litowo-jonowe mają dwukrotnie większą gęstość energii, brak tzw. efektu pamięci, są o 30% lżejsze i nietoksyczne w porównaniu do ogniw niklowo-kadmowych.
Za pierwszy (brakuje dokładnych danych) masowo produkowany rower elektryczny wyposażony w baterię litowo-jonową uznaje się Spartę ION z 2003 roku - został zaprezentowany już w roku 1998, w 2004 zdobył nagrodę roweru roku. Jest w Europie najpopularniejszym rowerem elektrycznym, sprzedano ponad 500 tys. egzemplarzy.
Dziś 18650 jutro 21700?
Ogniwa 18650 są wykorzystywane w każdej gałęzi przemysłu - począwszy od medycyny, gdzie odpowiadają za podtrzymywanie zasilania w urządzeniach przenośnych lub jako backup w razie awarii sieci energetycznej, aż po przemysł motoryzacyjny gdzie to samo ogniwo może zasilać samochód sportowy.
Technologia akumulatorów litowo-jonowych jest cały czas rozwijana, ale powoli zbliżamy się do granic jej możliwości. Najpopularniejszy obecnie standard baterii litowo-jonowych to 18650 o maksymalnej pojemność 3500mAh.
Jednak coraz głośniej na rynku słychać o następcy 18650, czyli 21700. Dlaczego?
Cały czas trwają pracę nad powstaniem akumulatorów o innym składzie chemicznym - litowo-grafenowe, litowo-cynkowo-powietrzny; dzięki którym uda się zwiększyć pojemność oraz skrócić czas ładowania, jak na razie bez sukcesu na większą skalę. W międzyczasie zaczęto eksperymentować z kształtem obecnych ogniw i tak otrzymaliśmy ogniwo 21700.
Wysokiej jakości ogniwo 18650 charakteryzuje się pojemnością od 3Ah, ogniwo 21700 ma typową pojemność na poziomie 4.8Ah - 35% więcej. Pozwala to tworzyć równie pojemne baterie przy użyciu mniejszej ilości cel, co upraszcza i obniża koszty budowy pakietu.
Jednak ma to swoją cenę - 21700 charakteryzują się niższą żywotnością, mniejszym prądem rozładowania i ładowania oraz wzrostem temperatury pracy. Jest ono zdecydowanie mniej bezpieczne niż ogniwo 18650.
Nie pozostaje nam nic innego jak czekać i przyglądać się rozwojowi technologii. Miejmy nadzieję, że przełom nastąpi już w następnej dekadzie i będziemy mogli cieszyć się jeszcze dłuższymi wycieczkami na rowerze elektrycznym.
Sprawdź inne nasze wpisy:
ROWER ELEKTRYCZNY B'TWIN ELOPS 300 - 48V - 1000W
PORÓWNANIE ZESTAWU DO KONWERSJI NA E-BIKE – 1000 W VS 2000 W
