Baterie – srdce elektrokola, aneb lithium-iontová revoluce, která změnila svět cyklistiky

Málokdo ví, že právě Li-ion baterie je tím komponentem, který zásadním způsobem umožnil současný absolutní rozkvět elektrokol. Především proto, že se z těžkých a z mnoha dalších důvodů nevhodných olověných monster proměnila v revoluční  „lehkou“ variantu s tryskající  energií. To jsou důvody, proč jsme tomuto fenoménu věnovali první díl seriálu o elektrokolech.

Když si jeden z pionýrů elektrokol, H.W Libbey nechal patentovat v roce 1897 své elektrokolo, šel na věc opravdu velkoryse. Nejen, že jeho zajímavý model byl osazen dvěma motory, ale také dvěma bateriemi. Zatímco jedna sloužila pro běžnou jízdu v rovinatém  terénu, druhá se připojila ve stoupání. Je také pravděpodobné, že zapínání a vypínání baterií sloužilo i  k ovládání rychlosti kola. Zábavné je, že některé první modely používaly často napětí 48 V a výkon motoru 750 W  tedy podobné parametry jako mají některá elektrokola dnes. Problém byl však ve velké hmotnosti kola, baterií i motoru a tak se v té době nový vynález v praxi dlouho neuchytil.
O moc veseleji nebylo ani  ještě ve 30.letech dvacátého století. I když elektrokola patřila k luxusnímu zboží, zásadní problém, tedy extrémně těžké olovněné baterie se od pionýrské  doby do konce děvatenáctáho století výrazně nezměnily.

Od olova k Li-ionu

K zásadnímu rozvoji došlo až s rozvojem lithium-ionové technologie na počátku devadesátých let minulého století. V té době stále používané baterie nikl-metal hydridové začaly výrazně ustupovat právě novým Li-ion produktům, a to nejen u elektrokol, ale i v dalších oblastech, především díky výrazně nižší hmotnosti velmi brzy ovládly trh. Příkladem jsou mobilní telefony či noteboky. Vytvořily například novou kategorii akumulátorových vrtaček i elektroaut. Zcela zásadně však ovlivnily elektrokola. První léta to byly nejčastěji různé městské modely či „ebike“ pro dopravu. Baterie byly většinou umístěny vodorovně na nosiči nebo kolmo v prodloužené „stavbě“ mezi sedlovkou a zadním kolem. Obě řešení nebyla vhodná pro sportovní jízdu. První proto, že těžká baterie zcela mimo těžiště zhoršuje jízdní vlastnosti. U kolmého uspořádání se vzhledem ke zvětšení rozvoru výrazně omezuje mrštnost a ovladatelnost kola. Vše se změnilo až roku 2009. Tehdy se podařilo značce KTM vytvořit první sportovní model erace se zcela revolučním řešením. A jakou roli v tom hrála baterie? Zcela zásadní. Aby se s tímto kolem dalo opravdu plnonohodnotně sportovat muselo se vše změnit. Baterie se přemístila dolů do středu kola těsně nad středový motor. A tím vznikl sportovní novověk elektrokol.

Současný trend – kapacita baterie

Zajímavý vývoj je u kapacity baterie i určitý populismus výrobců elektrokol. Když vám někdo dnes řekne, že si máte koupit kolo s kapacitou baterie 300 Wh, tak se budete smát. Totéž platí o čtyřstovkovém provedení. Zajímavé ale je, že odborníci již v době největšího rozkvětu baterií v těchto kapacitách upozorňovali na nesmyslné informace výrobců o dojezdu. Především proto, že výrobci si vymýšleli vše dle naprostých teoretických hodnot, nebrali například zřetel na hmotnost jezdce či profil trati. Jen tyto dva aspekty ovlivňují dojezd poměrně dramatickým způsobem. Vzhledem k tomu, že při relativně slabých bateriích „tří“ a „čtyřstovek“  nesmyslně optimistické „hlášky výrobců“ o maximálním dojezdu vyvolávaly v zákaznících nereálné představy o tom kam mohou dojet, tak jim často kazili  především radost z větších výletů. Současný standart baterií se pohybuje mezi 500 až 600W. Tato kapacita sice zvyšuje komfort i dojezd, ale většinou především jen těm, kteří jezdí více v rovinatém terénu a nepoužívají po většinu času nejvyšší asistenci. I zde ale platí, že je většinou nutno sledovat stav baterie, případně korigovat sílu přípomoci, abychom dorazili do cíle a nemuseli šlapat „za své“.
Tedy, zatímco „pětistovky“ jsou řešitelné, rozhodně nejsou ideální především pro jezdce, kteří mají vyšší hmotnost, mají rádi delší výlety a také pro ty, kteří se neradi strachují zdali dojedou s rezervou do cíle. Skvělé je to, že po delší době, kdy výrobci setrvávali na názorech, že současné baterie jsou dostatečné a tečka, se ledy pohnuly. A to  i v oblasti u baterií tak  konzervativních značek jako je například Haibike či Bosch. Ten baterie dodává v uzavřených systémech ( motor, baterie, displej) a dříve je moc  neinovoval, čímž výrazně limitoval výrobce elektrokol. To se ale změnilo. S novými motory Bosch Performance CX 2020 má baterie 625 W. Bosch s Haibike uvedli na trh také systém používání dvou baterií zároveň, které se vybíjí kontinuálně, čímž z nich vytváří jeden kapacitně velmi silný celek. Snaží se i ostatní výrobci. Větší baterie má například španělské BH či německý Bulls  postavené na motorech Brose. Silnější zdroj energie mají v poslední době i elektrokola s motory Shimano.

Jak má být velká, „velká baterie“

Je to hodně o psychologii a v současné době velmi podobné tolik diskutovanému tématu elektromobilů. Tedy jen pro představu. Pojedete kamsi po dálnici  a máte propočteno, že tam a tam je k dispozici nabíječka, na které si vaše auto bez problému dobijete. A ejhle začne foukat silný vítr, nevšimli jste si, že jedete rychleji než bylo zadáno k výpočtu. A k tomu se ještě třeba dostanete do blízkosti nehody a nedobrovolně jste nasměrováni na objízdnou trasu. Tedy varianta nikterak mimo realitu. Vaše palubní přístroje vás začnou upozorňovat, že byste měli výrazně zpomalit nebo vám poradí jinou nabíječku, která je sice blíže, ale mimo vaší trasu. Výsledek? Máte zbytečně nervy, jste nadšení, či se proklínáte, že jste uvěřili prodejci a něco takového si koupili. A u elektrokola je to podobné. Pouze místo nabíječky jde o hospodu, kterou použijete pro „oživení“ vašeho kola. Někdy to sice může být sice docela příjemné, ale ztráta času či obtěžování personálu, hledání zásuvky kde nebudete překážet, či nutnost vozit sebou nabíječku k příjemnostem rozhodně nepatří. Tedy dle našeho názoru odpověď na otázku „Jak má být velká“. Dle našeho názoru tak, abyste na ní vůbec nemuseli myslet. Nabít a jezdit. Neřešit nečekané vlivy. Neřešit na jaký dnes pojedu asistenční stupeň vzhledem k šetření, ale pouze když budu chtít více sportovat bez ohledu na to kolik mám v rezervě energie. My jsme dlouhodobými zkušenostmi (kdy jsme na delších výletech používali dvě baterie) došli k názoru, že pro jezdce např.  o hmotnosti 80 až 100 kg, který bude chtít absolvovat výlet 70 až 90 km i v kopcovitém terénu a nešeřit na asistenci, by měla zvládat bezstarostně baterie 20 Ah.A pak už to není o baterii. Ale o zcela novém rozměru absolutní bezstarostnosti.

Dva se perou, třetí se směje

A jak to vypadá  s  kapacitou baterií u nás na českém trhu?  Letos je to opravdu úsměvné a paradoxní. Baterie a jejich velikost samozřejmě velmi zajímá i české výrobce. A to až natolik, že v rámci obchodního  boje sledují zdali konkurence má již v portfoliu to či ono a na to pak reagují. A letos tomu bylo jinak. Všichni se tak moc sledovali a hlídali, až útok přišel zcela od jinud. Všichni zapomněli na nového hráče, značku Moundfield, od kterého to nikdo pravděpodobně neočekával. Kdo by také řešil nováčka. A najednou přišla bomba.  Z ničeho nic 24 Ah baterie. Tedy převratná záležitost, kterou už nikdo nebyl schopen dohonit. A právě tato kapacita, která byla u elektrokol MTF na konci roku 2019 na výstavě v Brně prezentována, všechny šokovala. Tedy nováček, který zásadně ovlivnil trh. A takto to má být. Kdyby se podobná věc stala v dobách, kdy baterie nebyla in tube, tedy jako součást spodní rámové trubky a byla připevněna na ní, nebyl by to pro ostatní až tak neřešitelný problém. Ale vnitřní uspořádání umožní výrazně větší bateri pouze při totální rekonstrukci rámového prostoru, a to se většinou za pár měsíců stíhat nedá. Velmi pravděpodobné tak je, že kolo se skvělou baterií, se kterou můžete jezdit až do totálního vyčerpání si letos koupíte pouze od jednoho výrobce.

Dobré nabíječky? Něco za něco

Čím větší baterie, tím je delší doba nabíjení. Pro rychlejší práci je nutné mít silnější nabíječky a modely se složitější a dražší konstrukcí. Přesto však je stále u různých eMTB velký rozdíl doby nabíjení i u nabíječek stejné kapacity. Obecně ale také platí, že čím rychlejší nabíječka, tím větší hmotnost i velikost. A vzhledem k tomu i zhoršená mobilita. Naopak ty většinou prodávané jako cestovní, tedy standardně 2A jsou sice dobré jako „spoluzavazadlo“, ale zvláště na cestách mají únavně pomalou rychlost nabíjení. Snadné porovnání je například u nabíječek značky Bosch. A jejich tří modelů 2A,4A a 6A s dobou nabíjení z nuly na sto procent u baterie 500Wh. U dvojky je to 7,5 hodiny, u čtyřky  4,5 hodiny a 3 hodiny u nejsilnější šesti ampérové. Z uvedených výsledků vyplývá, že slabé nabíječky vám moc na cestách nepomohou, protože nabíjení je enormně dlouhé. Ty silné 6A a více jsou sice výrazně rychlejší, ale kromě toho mají ještě jeden problém. Vzhledem ke svému „agresivnějšímu“ režimu je většina výrobců nedoporučuje pro trvalé používání. Když pak srovnáte možnosti co je nejlepší a nejdůležitější tak je odpověď jednoznačná. Velká a bezkompromisní baterie.

Jak jsou postaveny

Každá baterie pro elektrokolo je sestavena z jednotlivých elektrochemických článků zapojených sériově nebo seriovoparalelně. Jelikož jednotlivé články mají nízké napětí i kapacitu musejí být zapojeny tak, aby dohromady dávaly požadované napětí a  kapacitu. Typicky většinou 36 nebo 48 voltů. Dříve bylo používaných i 24 voltů. Tedy relativně nízké  napětí, které je pro současné motory méně vhodné. Uspořádání je velmi zjednodušeně podobné, jako kdybyste poskládali tužkové dobíjecí baterie (postavené ale na technologii Li-ion) a jako součást vložili řídící jednotku, která má na starosti nabíjení a vybíjení baterie. Provozní vlastnosti i životnost baterie jsou dány kvalitou článků. Lithium –iontové baterie vládnou především pro vysokou hustotu energie v kombinaci s relativně nízkou hmotností. V současnosti mezi absolutní špičku patří články Panasonic, Sony, Samsung a LG.