Elride elsykler

Kristoffer droppet ut av NTNU og satset på produksjon av elsykler

Nå forsker Kristoffer Stork på hvordan syklene skal få lengre vedlikeholdsintervaller og batterier som varer.

Kristoffer Stork bruker ingeniørkunnskapen sin i alle ledd av prosessen - fra design til produksjon, salg og vedlikehold/service/ettermarked.
Kristoffer Stork bruker ingeniørkunnskapen sin i alle ledd av prosessen - fra design til produksjon, salg og vedlikehold/service/ettermarked. (Foto: Joakim Furunes)

Nå forsker Kristoffer Stork på hvordan syklene skal få lengre vedlikeholdsintervaller og batterier som varer.

– I starten tilbød vi en veldig enkel elsykkel, og da var målet å være best på service. I fase to jobbet vi etter mottoet «mest sykkel for pengene». Neste steg er å bli best uavhengig av pris og utvikle sykler som krever minimalt med vedlikehold, sier Kristoffer Stork. 

Elektroingeniøren er gründeren bak elsykkelmerket Elride, og Elsykkelbutikken i Trondheim. Han sysselsetter nå 4,4 faste årsverk, i tillegg til seks deltidshjelper. Elsyklene leveres over hele landet, med utstrakt bruk av servicepartnere (ofte er Kirkens Bymisjon eller Røde Kors involvert) som sørger for at kundene kan hente sin sykkel klar til bruk, selv om den er bestilt på nett.

Fra olje til elektronikk

En karrierevei tar gjerne noen uventede svinger. Så også for Kristoffer, som først begynte å studere oljeteknologi i Stavanger, før han konkluderte med at fagfeltet føltes for gammeldags og hoppet over på en 3-årig bachelor i elektronikk i Trondheim. Etter at dette var fullført, søkte han seg til et masterstudie i instrumentering og sensorteknikk ved NTNU, men droppet ut da sykkelinteressen tok av.

– Jeg bygde min første elsykkel allerede i 2012, med resirkulerte drill-batterier og importert motor fra Canada. Vel å merke var denne langt fra lovlig, men eksperimentet pirret nysgjerrigheten ytterligere. I 2013 registrerte jeg elsykkelbutikken.no, og i 2014 vant jeg en gründerkonkurranse som ga 150.000 kroner i stipend. Derfra var det ingen vei tilbake, forteller Kristoffer.

Temaet i gründerkonkurransen var smart batteriovervåkning og styringselektronikk. Hvordan kunne det ha seg at elbiler ble levert med en batterigaranti på åtte år, mens elsykler bare hadde ett til to år? Her måtte det ligge en mulighet for forbedring, tenkte han.

Forlenget levetiden for batterier

 Ideen var å begrense utnyttelsen littegrann for å gi bedre holdbarhet på batteriet. I stedet for å lade batteriet helt opp til 4,2 volt per celle, stoppet jeg prosessen på 4,1, og ved å ofre to-tre kilometer på rekkevidde, fikk batteriene tre-fire ganger lenger levetid.

Han utdyper:

– Det er to ting som fører til tap av kapasitet i et batteri: Bruk og aldring. Elsykler er svært effektive fremkomstmidler og bruker typisk 5 til 15 Wh per kilometer - til sammenligning krever en elbil 120-250 Wh. Når en elsyklist sykler 5000 km i året, gjennomgår batteriet 50 til 100 opp- og utladninger. De fleste moderne battericeller tåler 800-2000 sykluser, så det skal sykles mye for å slite ut et batteri, og i praksis blir aldring av batteriet det mest utslagsgivende.

Enda mer spesifikt:

– Under utlading og opplading flyttes litium mellom anode og katode. Anoden og katoden er adskilt av en separator og det hele bader i en elektrolytt. Elektrolytten, som vanligvis er et organisk karbonat, gjør at  litium-ioner kan passere gjennom separatoren. Et av de største problemene til elsykkelbatterier var at de mye av tiden var 100 prosent oppladet - da har du en anode som er full av litium, og en katode som er helt tom. Anoden består vanligvis av grafitt (karbon) og katoden består av et litiumlegeringsoksid (Li-C, NMC, NCA,Li-Mn LiFePo etc). Når du har et fulladet batteri og en katode som er tømt, så øker uønskede reaksjoner mellom elektrolytten og katoden. Dette gir kapasitetstap. Ved å la det være igjen litt litium i katoden, så reduserer denne uønskede reaksjoner mellom katoden og elektrolytten kraftig, og slik kan en liten endring gjøre en stor forskjell i levetiden til batteriet.

Smart batteriovervåking forbedret dessuten strømtrekket, loggføring og sikkerheten til batteriene. I sum var innovasjonene nok til å vinne konkurransen, Kristoffer ble i lokalmiljøet kjent som «batterieksperten» som mange ville leie inn på konsulentbasis, og han jobbet blant annet med Sintef Ocean.

Men det var drømmen om en egen elsykkel som skulle forme karrieren videre.

Designes i Norge, produseres i Asia

– Historien til Elride startet veldig enkelt: Vi monterte motor og batteri på tråsykler. Parallelt la vi en plan om å importere ferdige elsykler, og når investorene kom på plass i 2015, besøkte vi en en rekke fabrikker i Asia og valgte ut noen modeller vi mente burde kunne gjøre det godt i det norske markedet. Vi valgte hyllevare fra produsentene for å komme raskt i gang. Dessverre gikk ikke prosjektet helt som planlagt - vi ble blant annet snytt av en produsent som benyttet andre komponenter enn dem som var bestilt. Syklene var små, og hadde en rekke elektriske svakheter.

Ganske snart begynte Kristoffer Stork å utvikle egne sykler, ned til hver minste komponent, siden relativt små endringer kan ha stor innvirkning på ytelse og kvalitet. Rammegeometrien ble tilpasset norske kunder, og etter flere runder med testing var de første elsyklene ute på markedet i 2018.

Elrides bestselger Prime Urban. Foto: Elride

– Ideen var å starte med elsykler som kunne passe for 8 av 10 nordmenn. Det resulterte i terrengsykkelen Elride Prime Urban og bymodellen Elride 7000DL. Rammene er forskjellige, men syklene er bygget på en rekke av de samme komponentene - som type hjul, felg, dekk, lys, motor og batteri - noe som er nødvendig for å holde varelageret nede og gjøre innkjøpsprosessen enklere. Rettesnoren var hele tiden å velge optimale komponenter, ikke å balansere komponenter mot kostnad. Først når kvalitetsmålet var oppfylt, fant vi ut hva syklene skulle koste. Erfaring fra Elsykkelbutikken tilsa at det var et hull i markedet mellom 20.000 og 30.000 kroner, og når vi akkurat landet der, var det en bonus.

I 2020 solgte Elride rundt 850 elsykler. I 2021 er målet 2000, og i 2022 sikter de mot 3500. Alle syklene designes i Norge, men produseres fortsatt i Taiwan og Kina.

– Disse fabrikkene har 50 års erfaring med sykkelproduksjon, og sitter blant annet på testutstyr vi ikke har mulighet til å investere i. Men etter hvert håper jeg vi kan gjøre sammenstillingen ved hjelp av roboter hjemme i Norge, sier Kristoffer.

Les også

Krevende norske kunder

Norge har vist seg å være et annerledesland for elsykler. Nordmenn bruker elsyklene hele året, til transport og trening, og tyner dem til det mest ekstreme.

– Et tydelig tegn på dette, er kundenes ønske om brede dekk. De vil ha mulighet til å bruke sykkelen overalt. Den tøffe bruken medfører nye krav, og bygger kompetanse hos norske elsykkelprodusenter som det ikke finnes mye av i andre markeder. En av de mest spennende oppgavene i jobben er å diskutere sånt med leverandører for å utvikle syklene til å bli enda bedre.

En av de store utfordringene knyttet til helårsbruk, er salt på veiene, som sliter på mange av sykkelens komponenter. Dette er noe som også de norske elsykkelprodusentene Hardrocx og Buddy har jobbet med å løse, blant annet ved å benytte integrerte og lukkede systemer som beskytter.

Elride forsøker å angripe saltproblemet fra flere hold:

  • Nav: – Gjennom Elsykkelbutikken har vi lært mye av å forhandle andre merker, og fått innsikt i hvilke sykler og komponenter som egner seg best til helårsbruk. Det er eksempelvis lett å overse hvilket type nav som er montert. Etter én norsk vinter med salt, så er et nav av ordinær kvalitet ødelagt. Derfor har vi satset på nav av veldig høy kvalitet, med doble tettinger.
  • Utbyttbar kontakt: – Korrosjon på batterikontaktene vært et tilbakevendende problem, spesielt på mange av terrengsyklene i markedet. Forhjulet kaster mye fukt og salt - som finner veien til kontakten, og batterier som det ikke kan byttes kontakt på, må erstattes med et nytt. I utviklingen av Elride innlemmet vi et batteridesign og en batteriskinne der kontakten er utbyttbar på begge. Syklene er utformet med heldekkende forskjerm som reduserer mengden saltsprut og rammen er tilpasset batteriet slik at eventuell sprut ikke finner veien til kontakten.
  • Batteristyring: – Hvis det er fukt og salt på en kontakt, blir korrosjonen kraftig akselerert når det er høy spenning tilstede. Derfor går batteriene våre i dvale når de ikke er i bruk, og spenningen fra kontaktene fjernes.
  • Motorsystem: –  Motoren er komponenten som er aller mest utsatt for salt. Under bruk genererer den varme - og når sykkelen settes bort, skapes det undertrykk inni motoren mens den nedkjøles. Derfor har de fleste motorer en strategisk plassert diffusjonsåpen membran som utligner trykk og slipper ut eventuell fukt. De beste motorsystemene i dag har rundt 1 prosent reklamasjonsrate per år når de utsettes for salt. De dårligste er ikke laget for å tåle salt, og vår erfaring er at de raskt blir skadet.
  • Materialvalg:  – Aluminium er utbredt i sykkelverdenen, og tidlige motorer kom ofte med gummipakninger mellom motorhalvdeler. Saltvann kommer seg enkelt forbi en slik tetting. Ved postmortem-inspeksjon kan man klart se hvordan aluminumsflaten er korrodert, med gummipakningen intakt på plass. Pakninger laget av papp impregnert med olje forblir tette, selv med påvirkning av salt. De er derfor å foretrekke. 

– Hva er det viktigste du har tatt med deg fra studiene når en elsykkel skal utvikles?

– Jeg har lært mye av laboratoriearbeidet og rapporteringen derfra, en erfaring som i noen tilfeller har vært helt avgjørende i kommunikasjon med bedrifter som i utgangspunktet anser Elride for å være en mygg. Skikkelige rapporter med introduksjon, metode, funn og konklusjon har åpnet dører. Men én ting er hva man lærer i klasserommet, noe annet og kanskje vel så viktig, er miljøet man blir en del av. Jeg diskuterer jevnlig med folk som har stor kunnskap om elektronikk, og når jeg ikke forstår hvorfor en ramme knekker underveis i utviklingsarbeidet, tar jeg kontakt med maskiningeniører jeg kjenner fra studietiden som kjapt kommer opp med svar og løsninger. 

Les også

Neste steg: Prime Evolv

I skrivende stund har Elride fem modeller i utvalget. I tillegg til de nevnte bestselgerne Prime Urban og 7000DL, produserer de transportsykkelen Coda, samt kassesyklene Cargo 2 og 3, med henholdvis to og tre hjul. I løpet av 2021 kommer toppmodellen Prime Evolv.

– Helt generelt - hvor tenker du det største forbedringspotensialet for elsykler ligger?

– Ytelse og rekkevidde vil bli bedre. Men noe av det aller viktigste tenker jeg er å sikre lengre serviceintervaller og dermed lavere vedlikeholdskostnader. Om en sykkel koster 20.000 kroner i innkjøp og 5000 i vedlikehold de neste fem årene, blir det fortsatt rimeligere enn en sykkel til 15.000 som koster 15.000 i vedlikehold i samme periode. Derfor må vi investere i kvalitet og smarte systemer.

– Hvilke tekniske forbedringer vil gjøre Prime Evolv til en bedre sykkel enn forgjengerne?

Dette er en tidlig prototyp på neste generasjon Elride - en Prime Evolv. Med 630 Wh som standard og mulighet for å oppgradere til 800 Wh, får den lang rekkevidde. Produksjonsmodellen vil skille seg noe fra prototypen. Foto: Elride

– Den får motor med 100 Nm moment og integrert batteri på 630 Wh som standard, med mulighet for å oppgradere til 850 Wh. Sammenlignet med Prime Urban er Prime Evolv bedre på alle vis. En av utfordringene med Prime Urban er den kraftige motoren sammen med utvendig gir. Det er fort gjort å slite ut kjedet på en sterk elsykkel, og i dag har kundene serviceintervaller mellom 2000 til 4500 kilometer.

– Når vi nå øker motorkraften med 25 prosent, så øker det belastningen ytterligere på kjede og tannhjul. En syklist på 90 kilo som legger hele sin vekt på én fot under tråkket har et spissmoment på noe over 150 Nm. Mye høyere belastninger er mulig hos ryttere som bruker styret som mothold. Sett i forhold til det, så er økningen i spissbelastning vi får på drivverket ikke så mye som 25 prosent, men snarere rundt 9 prosent, så utvendige gir vil fortsatt være et alternativ på nye Prime Evolv. Fordelen med utvendige gir er at de er rimelige, har lav vekt og høy ytelse, holdbarheten er ok om kjede og tannhjul jevnlig vedlikeholdes. Innvendige gir har typisk vært kostbare, med høy vekt og lav ytelse, men her har det skjedd mye de siste årene, og en av Prime Evolv-variantene vil komme med et avansert girsystem fra norske Kindernay. Dette blir en ny OEM-variant som vi synes er veldig lovende. Girsystemet gir høyere moment-kapasitet og alt av girskift skjer inne i giret. I vårt samarbeid med Kindernay ser vi en vei til serviceintervaller på 10.000 kilometer. Med et internt gir kan vi utvikle og montere en kjedekasse som beskytter kjede og tannhjul mot skitt. Kindernay har allerede et interngir på 14 gir i markedet. Det nye OEM-giret bygger videre på erfaringene fra det og resultatet er et langt mer robust drivverk som passer elsykler. 

Dekkdimensjoner er en evig diskusjon. Prototype-Evolven over, er utstyrt med dekk på hele 72 mm bredde, mens Prime Urban benytter 54 mm. Ellers i markedet er 42 mm bredde ganske vanlig for hybridsykler. 

– Vi kommer nok til å lansere Prime Evolv med en moderat dekkbredde på 60 mm, med glatt mønster for asfaltbruk. Fordelen med store dekk er at man opprettholder kontroll over røft underlag og øker komforten. Større dekk er assosiert med høyere rullemotstand, men dette er feil - det er oppbygningen til dekket som bestemmer hvordan det ruller. Riktignok fanger større dekk mer luft og får høyere luftmotstand, men hovedutfordringen med store dekk er at de blir tyngre. Det er mange som synes elsykkelen sin er tung å trå uten motorkraft - og det bunner ofte i bruk av punkteringssikring i dekkene. Slik sikring påvirker rullemotstanden negativt og det er ofte mulig å vinne 10-15 prosent rekkevidde på bytte til mer effektive dekk. 

– 20.000 pluss er fortsatt en betydelig investering. Hva tenker du om målgrupper som ekskluderes av pris?

– Vi har gjort markedsundersøkelser som viser at engangsinvesteringen er en terskel spesielt for studenter og unge - folk som ellers ville hatt stor glede av elsykler. En løsning som tvinger seg fram her, er leasingmodeller. Jeg tror ikke det er lenge til vi er der.

– Hva er vekstambisjonene for Elride på lengre sikt?

Cargo-modellen er bygget på mange av de samme komponentene som resten av Elrides sykler. På den måten holder Kristoffer delelageret på et minimum. Foto: Joakim Furunes

– Målet er først å bli konge av Trondheim, deretter Norge, så kan vi se videre. Norden er en opplagt markedsmulighet, men elsyklene våre er konstruert for å tåle høyere fart enn hva som er tillatt her, så de kan også egne seg for eksempel i det amerikanske markedet. Tiden får vise hvor eventyret ender. 

Les også

Kommentarer (12)

Kommentarer (12)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå