Elsykler har mer effekt enn du tror

Sportsbutikkene er fylt opp med elsykler, og sykkelsesongen starter nå også for dem som ikke er like barske som helårssyklistene. Nær halvparten av sykkelsalget er nå elsykler, og utvalget er forholdsvis bredt.

Mange forretninger oppgir effekten til 250 watt. Det er ikke maksimal effekt, og det kan ikke vurderes på samme måte som når selgere oppgir maks effekt for en bil, båtmotor eller motorsykkel. Alle elsykler yter betydelig mer enn 250. Et eksempel er motoren Sachs RS, som Buddybike har valgt å bruke som et av alternativene i sine X1-modeller. Motoren har en toppeffekt på 700 watt, men er likevel fullt innenfor reglene. Bosch Performance CX, Gen4 skal ha en toppeffekt nær 550 watt, oppgir en rekke sykkelnettsteder.

Watt er definert som joule per sekund, altså overført energi per tidsenhet. For motorer brukte man tidligere begrepet hk, hestekrefter. 1 hk tilsvarer 735,5 watt.

Topptrent syklist klarer 400 watt

For å få en forståelse av hvor mye effekten fra en elmotor hjelper, kan det være nyttig å se på hva en syklist kan forventes å levere på egen hånd.

Stipendiat Christian Megelssen ved Norges idrettshøgskole sier en topptrent konkurransesyklist, for eksempel en som deltar i Tour de France, kan klare 400 watt i 30-40 minutter.

– En utrent syklist kan nok klare opp mot 200 watt i en halvtimes tid. Selv er jeg godt trent, og min måler viser at jeg klarer 320 watt i en halv time, sier Megelssen.

Effektmålere kan monteres på kranken og i pedalene, og de kan ettermonteres på de fleste sykler.

Det som da måles, og som Megelssen oppgir, er altså netto effekt. Tapet er dessverre stort. Professor Bent Rønnestad ved Høgskolen i Innlandet svarer at energieffektiviteten i kroppen stort sett ligger mellom 17 og 23 prosent. Det betyr at en syklist som trykker på pedalene med 200 watt, faktisk har en energiomsetning i kroppen på mellom 870 og1200 watt.

EU-regler

Reglene for elsykler, først og fremst motoren ytelse, er regulert gjennom EUs maskindirektiv. Dagens regelverk stammer fra 2017 og bærer navnet EN 15194:2017. Dette er også gitt ut av Standard Norge under betegnelsen SN EN 15194:2017.

Her fremgår det at «maksimal nominell effekt» ikke skal overstige 0,25 kW, eller 250W. Dette begrepet er bestemt av effekten motoren gir uten at temperaturen stiger med mer enn to grader i løpet av en time når den testes ved en lufttemperatur på 25 °C

Det betyr at toppeffekten er høyere. Hvor mye høyere, eller over hvor lang tid den kan være høyere, sier reglene ingenting om.

Ut over dette er det få begrensninger. De viktigste er at motoren kun går når pedalene brukes, elmotoren skal gradvis redusere kraften når hastigheten nærmer seg maksimalt tillatt hastighet på 25 km/t og kutte helt når den passerer 25 km/t.

Kraft ganger arm

Regelverket sier ingenting om dreiemomentet, som er viktig for ytelsen til en elsykkel. De rimeligste syklene har et dreiemoment på 40 Nm. Flertallet av elsykler ligger i området 80–90 Nm, mens kun få og dyre elsykler passerer 100Nm, en av dem er Sachs-motoren i Buddy X!, som yter 112 Nm.

For å sammenligne med dreiemomentene syklister legger på når de bruker en vanlig sykkel, kan vi se for oss to syklister. En kvinne som veier 60 kilo og en mann som veier 80 kilo. Syklene er utstyrt med vanlige krankarmer som måler 17 cm. Dreiemomentet de to klarer, er da produktet av kraften de presser på pedalen med og krankarmens lengde. Kraften følger av kroppsvekten, altså 600 Newton for den kvinnelige syklisten og 800 Newton for mannen. Regnestykket kraft ganger arm betyr at paret leverer 102 Nm og 136 Nm.

Dette regnestykket gir ikke hele bildet. Dreiemomentet en syklist klarer å skape er null når krankarmene står loddrett, så øker det til maksimalt dreiemoment når pedalene står vannrett. Ifølge tyske energie-lexikon.de skal man jobbe hard for å klare et dreiemoment som i snitt ligger på en tredjedel av det maksimale du får ut av egen kroppsvekt.

Våre to syklister vil begge bli ganske svette og andpustne om de begrenser seg til 30 og 40 Nm.

Mindre, men mer enn nok

Da fremstår ikke dreiemomentet elsyklene leverer like ubetydelig. Men de svakeste vil likevel slite når bakkene blir bratte.

Også for dreiemoment er de reelle verdiene som kan brukes over tid, lavere enn toppverdiene. Selv oppgir produsenten av Sachs-motoren at den over tid gir 55 Nm ved en tråkkfrekvens på 40 og at de maksimale 112 Nm kan leveres i tre minutter, gitt at man tråkker med en frekvens mellom 60 og 90.

Helt uavhengig av tørre tall, vi har syklet mange hundre kilometer med en prototyp av Buddy X1. Den er en kraftpakke, og jeg kan enkelt sykle opp nærmest umulig bratte bakker. På grusvei svikter grepet før motoren.

Krankmotor er best

Et annet forhold man skal være oppmerksom på, er motorens plassering. Når motoren er plassert i kranken, som er den ideelle plasseringen, får også motoren fullt utbytte av sykkelens girsystem, det er færre begrensninger på vekt og størrelse, og tyngdepunktet er godt plassert. Med motoren i navet overføres kraften 1:1, uavhengig av hvilket gir som er valgt. Navmotorer må også gjøres mindre og lettere, spesielt om motoren er plassert i forhjulet, er det viktig. Massetreghetsmomentet kan ellers gjøre sykkelen ganske uhåndterlig. En fordel med navmotorer er at de kan installere et system for regenerering av strøm ved bremsing, men det er lite brukt. En av produsentene som tilbyr regenerering, er Rayvoltbike.

Rekkeviddeangst

I 2013, da elbiler fortsatt hadde ganske begrenset salg, ble rekkeviddangst kåret til årets nyord. Nå er det få som snakker om rekkeviddeangst. For elsyklister som frykter å bli svært svette og andpustne om batteriet går tomt, er nok rekkeviddeangsten fortsatt reell.

Tyske Velomotion Magazin har gjort labtester av energiforbruket for to alternativer. Det ene er flat mark der syklisten tråkker selv med 100 watt. Det andre er 10 prosent stigning, som er ganske bratt, der syklisten tråkker med 130 watt. Bosch Performance CX Gen 4, en motor som er mye brukt, bruker 4,9 Wh/km og 33,9 Wh/km for de to alternativene. Sachs RS bruker 5 og 40 Wh/km. Shimano EP8, også en motor som er i en rekke elsykler solgt i Norge, bruker henholdsvis 4,9 Wh/km på flatmark og 35,5 Wh/km i stigning.

I praksis er det umulig å si noe om forventet rekkevidde. Det avhenger for mye av hvor kupert ruten er, hvor mye motorkraft man velger å bruke og selvfølgelig også hvor tungt lastet sykkelen er. Batteriprodusentene oppgir som oftest antall wattimer i batteriet. På flat mark vil da et batteri med 500 Wh og Bosch-motoren duge i 102 km før det er helt tomt.

Batteriets plassering er også noe man skal tenke litt på før ny elsykkel kjøpes. For tyngdepunktet er den optimale plasseringen fremre rammerør. Enkelte plasserer batteriet på rammerøret under setet, da kommer tyngdepunktet lengre bakover. Så hender det at batteriet er lagt under bagasjebrettet. Da kommer det svært høyt og langt bak og kan påvirke kjøreegenskapene til sykkelen negativt. Et batteri veier fort 3 kilo om det er stort og kraftig. Vekten på motorene varierer noe, de fleste ligger i området 2,5 til 3,9 kilo, de sterkeste er gjerne også de tyngste.