Standardní jízdní kola fungují na jednoduchém principu. Nohy cyklisty pomocí pedálů otáčejí klikami, energie se prostřednictvím ozubeného kola a řetězu přenáší na zadní kolo. Toto řešení se v průběhu více než století postupně zdokonalovalo a osvědčilo se jako lehké, efektivní, trvanlivé a levné na výrobu. Je teď čas na úplně nový koncept?
Web Cycling About se podrobně zabývá myšlenkou „digitálního hnacího ústrojí“. V tomto řešení kliky pedálů otáčejí elektrickým generátorem, který mechanickou energii přeměňuje na elektřinu. Ta prostřednictvím dvou drátů putuje do motoru, pohánějícího zadní kolo bicyklu.
Jízdní kolo bez řetězu
Ačkoli to vypadá a zní jako sci-fi, nejedná se vůbec o nový koncept. První patent na kolo s takzvaným digitálním pohonem byl vydán již v roce 1975 a první plně funkční pohon byl předveden v roce 1995. První sériové kolo s digitálním pohonem bylo uvedeno na trh v roce 2012 (Mando Footloose) a v současnosti pracuje na vlastních systémech digitálního pohonu hned několik firem (např. Schaeffler, Pendix, Podbike, Bike2 a další).
Zastavme se krátce u termínu „digitální pohon“, který je někdy označován jako „elektrický sériový hybridní pohon“ (electrical series hybrid drive), „sériový hybridní pohon“ (serial hybrid drive) nebo prostě „elektrický pohon“ (electrical drive).
Digitální pohon přináší proti konvenčnímu řešení řadu výhod. Z konstrukce pohonného ústrojí například odpadá řetěz a ozubená kola. Odpadá tak starost o údržbu, občasnou výměnu těchto součástek a problémy s nimi spojené. U kola s digitálním pohonem stačí měnit pláště a brzdové obložení.
Další výhody digitálního pohonu
Do takto koncipovaného systému lze také přidat baterii (nebo superkondenzátor), kterou můžete nabíjet během jízdy. Pokud se rozhodnete posílat část energie ze šlapání do baterie, můžete ji později využít například při rozjezdu na semaforech nebo při překonávání malých kopců.
Při jízdě z kopce může elektrický motor fungovat jako generátor a takto získanou elektřinu je opět možné uložit a později využít. V motoru by mohl být integrován elektrický protiblokovací brzdový systém, a když kolo zaparkujete, mohl by být mechanicky zablokován.
Digitální pohon může dokonale optimalizovat techniku šlapání. Systém by cyklistu nechal jet s optimálním výkonem a kadencí, což by vedlo k nejvyšší možné efektivitě. Dobrým příkladem, kdy může být změna charakteristik šlapání užitečná, je rehabilitace po zranění nebo zdravotní postižení.
Nevýhody digitálního pohonu
Patrně nejzásadnější nedostatek spočívá v prosté skutečnosti, že přeměna mechanické energie na elektrickou a následně zpět na mechanickou je velmi neefektivní. Na klasickém jízdním kole, kde je síla z pedálů přenášena na zadní kolo řetězem, jde do pohybu vpřed více než 95 % kinetické energie.
Digitální pohon ztratí přibližně pětinu energie v elektrickém generátoru a dalších 20 % v zadním motoru. Při použití stupňovitého převodu pro správné nastavení rozsahu výkonu lze ztratit dalších 10 %. To máme ztrátu téměř poloviny vynaložené energie!
„Pro představu, s řetězovým pohonem byste na rovině při výkonu 150 wattů jeli rychlostí 27 km/h, zatímco s digitálním pohonem byste jeli o celých 17 % pomaleji (22,5 km/h). A ve svahu je to ještě horší. V 5% stoupání byste s řetězem jeli rychlostí 9,4 km/h, zatímco s digitálním pohonem o celých 34 % pomaleji (6,2 km/h).“ uvádí Cycling About s tím, že tyto hodnoty platí pro cyklistu vážícího 85 kg s kolem o hmotnosti 15 kg.
Pro a proti
Pochopitelně je nutné brát v úvahu i skutečnost, že ústrojí, zajišťující transformaci pohybu na elektřinu a zpět, váží víc než soustava s řetězem. Nejlehčí motor v zadním náboji je o více než kilogram těžší než běžný náboj, navíc musíme připočítat nejméně další kilogram za přední generátor a kabeláž.
Když však ke kolu s digitálním pohonem přidáme baterii, stvoříme takzvané sériové hybridní elektrokolo. Kola s digitálním pohonem přitom obsahují prakticky všechny součásti elektrokola, takže vybavení baterií, která poskytuje určitou asistenci a kompenzuje dodatečnou hmotnost a ztráty v převodech, dává smysl.
Za skutečný kámen úrazu digitálních pohonných jednotek bývá označována účinnost. Pokud většinu práce vykonává motor, jsou elektrokola s digitálním pohonem svou účinností pohonu nejblíže elektrokolům s řetězovým pohonem.
Student Univerzity Clauda Bernarda Edgar Tournon ve své práci vysvětluje, že s jeho digitálním pohonným systémem je možné na pětikilometrové rovinaté trati dosáhnout efektivní účinnosti pohonu téměř 75 %, a pokud se uprostřed přidá padesátimetrový kopec, bude to 62 %. Důvodem tak vysoké účinnosti je skutečnost, že motor může rekuperovat energii při zpomalování na semaforech nebo při jízdě z kopce.
Pohon budoucnosti, nebo slepá ulička?
Ještě nedávno byli mnozí profesionální fotografové přesvědčeni, že nikdy nepřejdou na digitální fotoaparáty. Díky postupným technologickým změnám v průběhu času se však digitální fotoaparáty staly volbou profesionálních fotografů po celém světě. Půjde digitální pohon podobnou cestou?
V případě řešení bez baterie je to málo pravděpodobné – ve srovnání s řetězem přeci jen převažují nevýhody v podobě nízké účinnosti pohonu, hmotnosti navíc a neschopnosti efektivně pracovat na rovině či v kopcovitém terénu.
Úplně jiná situace je ale v případě digitálního pohonu s integrovanou baterií. Toto řešení bude ideální vzhledem k absenci opotřebení, menší údržbě a nižším provozním nákladům. Systém bude také levnější na výrobu. V současné době se nejlépe uplatní u nákladních kol, osobních dopravních prostředků a půjčovaných kol.
Novinky v kolech bez řetězu
V oblasti jízdních kol bez řetězu došlo v uplynulých měsících k dalšímu posunu. Jednou z nejnovějších inovací je systém PERS (Pedaling Energy Recovery System; PERS), který použily francouzské firmy CIXI a Look Cycle v elektrickém kole Rover 45.
Tento systém používá k nastavení odporu při šlapání elektroniku řízenou vlastními algoritmy, čímž poskytuje jezdci realistickou zpětnou vazbu. Bicykl je poháněn elektrickým motorem umístěným v náboji zadního kola a nabízí různé úrovně poměrů síly šlapání a asistence.
Systém také zahrnuje rekuperační brzdění, které dobíjí baterii a snižuje opotřebení brzdových destiček. Kolo je navrženo tak, aby dosáhlo maximální asistované rychlosti 45 km/h, ale výrobce neudává předpokládaný dojezd. Prototyp tohoto kola, postavený na rámu firmy Look, byl představen na výstavě Prodays 2023 v Paříži.
Tyto technologie naznačují potenciál významných změn v budoucnosti cyklistiky, kdy by mohla být kola bez řetězů využívána v širším měřítku. V jejich prospěch hovoří výhody v podobě snížených nároků na údržbu a nové možnosti v designu kol. Zatím jsou však technologie digitálního pohonu stále ve fázi vývoje a jejich komerční uvedení na trh může ještě trvat nějaký čas.
