نگاهی بر ضرورت وجود و پیدایش E-Bikeها

به گزارش پدال نیوز، زمانی که دوچرخه را کمی عمیق‌تر و بنیادی‌تر در گردونه بزرگ صنعت خودرو با آن همه اعضای متنوع مورد بررسی قرار می‌دهیم، بزرگ‌ترین ضعف آن که همان برد محدود است، به سرعت خودنمایی می‌کند. از آنجایی که دوچرخه نیروی محرک خود را از پاهای سوارکار یعنی انسان دریافت می‌کند، در مقایسه با سایر وسایل نقلیه چون موتورسیکلت و خودرو دارای محدودیت تردد بسیار بیشتر یا به عبارت دیگر محدود به استفاده از سوخت تجدیدناپذیر (انرژی درونی بدن انسان) است که استفاده آن در مسیرهای طولانی را حداقل در بازه زمان‌های کوتاه بسیار محدود می‌سازد. این بیانات به عبارت دیگر در برد کاری بسیار محدود دوچرخه خلاصه می‌شود. ساده‌ترین رفع این مزیت استفاده از یک نیروی محرک مضاعف در کنار نیروی محرک استاندارد یعنی انسان است تا در ترکیب با یکدیگر ضعف بزرگ محدودیت طی مسافت را کم‌رنگ‌تر کند. افزودن منبع نیروی مضاعف به یک دوچرخه چیزی فراتر از تبدیل آن به یک شبه‌موتورسیکلت نیست.
در گذشته‌های دور و نزدیک یعنی در حدود پیش از 1950 میلادی نیز اقدامات بسیاری برای نصب پیشرانه‌های کوچک درون‌سوز بر دوچرخه‌ها انجام گرفت و بعد‌ها در دهه 1990 میلادی مجددا تکرار شد که در نهایت به پیدایش کلاس خاصی از وسایل نقلیه با نام موپِد
(Moped) انجامید که در حقیقت نوعی وسیله نقلیه ‌هایبرید (دارای بیش از یک منبع مولد نیروی رانشی) به شمار می‌رفت. مشکل آنجاست که استفاده از پیشرانه‌های درون‌سوز سوخت فسیلی بر دوچرخه نه تنها اصل ابتدایی و ویژگی برتر دوچرخه یعنی حفظ پاکیزگی محیط زیست را به خطر می‌اندازد بلکه از سویی دیگر به اندازه موتورسیکلت توان و بازده ندارد. اما عدم بازده مناسب و درخور توجه این دوچرخه‌های موتوردار بارها ثابت کرد که دوچرخه یا باید دوچرخه باقی بماند‌ یا اینکه به یک موتور‌سیکلت تمام‌عیار بدل شود. اینجاست که دوچرخه‌های الکتریکی به عنوان قدمی بسیار بزرگ و مثبت پا به عرصه صنعت حمل و نقل گذاشتند.
البته با اشراف جزئی بر صنعت خودرو‌سازی جهان درمی‌یابیم که ایده استفاده از نیروی الکتریسیته به همراه یک نیروی محرک ابتدایی به هیچ وجه ایده جدیدی به حساب نمی‌آید و اولین اقدامات این کار به اوایل قرن نوزدهم میلادی باز‌می‌گردد. حقیقت آنجاست که سرعت پیشرفت بسیار کند علم الکتریسیته در برابر علم ترمودینامیک باعث شد وسایل نقلیه وابسته به نیروی الکتریسیته بدون کسب موفقیت‌های چشمگیر به سرعت از گردونه تولید کنار رفته و تقریبا به دست فراموشی سپرده شوند.
اما امروزه با گذر زمان زیاد از آغاز راه وسایل نقلیه وابسته به نیروی الکتریسیته و درک بشر از شرایط بحرانی جو کره زمین به دلیل استفاده بی‌رویه از سوخت‌های فسیلی و همچنین تجمع تمرکز علوم مختلف در بهبود عملکرد موتورهای الکتریکی، ایده استفاده از دوچرخه‌های برقی بار دیگر رایج شد.
 
دوچرخه‌های‌ هایبرید  الکتریک (E-Bike)‌
 
 
 
استفاده از نیروی الکتریسیته به عنوان جایگزین سوخت‌های فسیلی در دوچرخه‌های ‌هایبرید اگرچه مزایا و معایب خود را درپی دارد اما در مقایسه با توان فنی دریافتی کفه مزایای آن سنگینی بیشتری می‌کند. دلیل این برتری استفاده از انرژی تجدیدپذیر الکتریسیته است که نه‌تنها برای محیط زیست ضرری ندارد بلکه با هزینه بسیار کم قابل تجدید است. ‌به‌صورت خلاصه یک دوچرخه الکتریکی یا E-Bike (واژه‌ای که به‌صورت تخصصی به دوچرخه‌های‌ هایبرید الکتریک و موتورهای برقی اطلاق می‌شود) از یک شاسی استاندارد تجهیز شده به باتری و موتور الکتریکی و یک گیربکس (در برخی موارد) تشکیل شده است که مجموعه فنی بسیار بسیار ساده‌تری را در مقایسه با موپدها از خود به نمایش می‌گذارد که در ادامه به‌صورت خلاصه به معرفی و بررسی قطعات آن می‌پردازیم.
 
‌ موتور الکتریکی: یکی از بزرگ‌ترین مزایای علم الکترونیک و نیروی الکتریسیته توان طراحی دقیق و محار میزان مشخصی از نیرو در یک واحد برقی است که مهندسان را قادر می‌سازد تا در تناسب کامل با سطح نیاز خود موتور الکتریکی کاملا فشرده، منطبق و سازگار را طراحی و تولید کنند. البته این سبک طراحی ارزان به دست نمی‌آید چراکه دستیابی به حداکثر بازده مهم‌ترین فاکتور در طراحی موتورهای الکتریکی است که پای فاکتورهای بسیار مهم‌تری چون استفاده از مواد اولیه مرغوب، به کارگیری مهندسی دقیق و کیفیت مونتاژ بالا را به میان می‌کشد و از این رو تنها تعداد بسیار محدودی از کمپانی‌های به اصطلاح این‌کاره قادر به تولید کوچک‌ترین و پربازده‌ترین موتورهای الکتریکی مناسب برای استفاده از دوچرخه‌ها هستند و از این رو هزینه طراحی وتولید آنها بالاست.
پک باتری: اگر بگوییم که دشواری طراحی و تولید باتری از موتور الکتریکی دشوارتر است، به هیچ وجه دروغ نگفته‌ایم. همه باتری‌ها برای تولید نیروی الکتریکی برپایه فعل و انفعالات شیمیایی استوار هستند. استفاده از نوع و کیفیت مواد اولیه و همچنین کیفیت تولید تعیین‌کننده سطح بازده الکتریکی باتری است. از این رو در باتری‌های مختلف توان بالا از ترکیب مواد اولیه‌ای چون لیتیوم، یون، نیکل، آهن، مس، روی و ده‌ها نوع فلز دیگر بهره ‌می‌گیرند که هر یک در ترکیب با دیگری ویژگی‌های خاصی به باتری می‌بخشد که هر یک از آنها را برای کاربری‌های خاص مناسب می‌سازد. پیچیدگی‌های شیمیایی، دشواری‌های طراحی منسجم و ایمن در کنار دستیابی به حداکثر بازدهی، طراحی و تولید باتری مناسب را از خود موتور سخت‌تر می‌کند.
 
گیربکس: استفاده از گیربکس در وسایل نقلیه‌ای که از نیروی الکتریسیته استفاده می‌کنند به دلیل گشتاور تولیدی قابل توجه موتور الکتریکی چندان رایج نیست. با این حال در برخی دوچرخه‌های کوهستانی و یا برای دستیابی به سرعت‌های بالاتر در دوچرخه‌های مسابقه‌ای از گیربکس‌های خورشیدی یا معمولی 2دنده‌ یا در برخی مدل‌های گران‌قیمت از انواع ضریب متغیر (CVT) استفاده می‌کنند.
این گیربکس‌ها در ابعاد کوچک و مواد سبک و متناسب با کاربرد ساخته‌ می‌شوند.
 
E-Bike؛ دو روی یک سکه‌
استفاده از نیروی الکتریسیته به عنوان نیروی پیشرانش و محرک همچون تیزی شمشیر است که در عین مفید بودن دردسرهای ویژه خود را به همراه دارد. دقیقا به همین دلیل است که استفاده از خودروهای‌ هایبرید با وجود اختراع در حدود یک قرن پیش، امروزه نیز با وسواس و احتیاط شدید خریداران همراه است و هنوز آنطور که باید در بازار فروش جا باز نکرده است.
در ادامه مطلب به‌صورت خلاصه به بررسی جوانب مختلف و نکات مثبت و منفی دوچرخه‌های برقی می‌پردازیم.
 
• نکات مثبت:
نیروی الکتریسیته همچون نیروی انسانی ضرر مستقیمی به محیط زیست نمی‌رساند و از جمله منابع نیروی پاک به حساب می‌آید.
در دوچرخه‌های برقی نیروی محرک بین سوارکار و موتور الکتریکی تقسیم می‌شود و از این رو سوارکار زمان بیشتری برای استراحت دارد که حاصل افزایش بازه و برد کاربری در این نوع دوچرخه‌هاست.
دوچرخه‌های برقی (وابسته به ویژگی‌های فنی) بین 25 تا 35 کیلومتر برد دارند و می‌توانند به حداکثر سرعت 45کیلومتر برساعت دست یابند. از این رو برای حمل و نقل کوتاه و درون‌شهری بهترین، سالم‌ترین و اقتصادی‌ترین وسیله نقلیه حساب می‌آیند.
با پایان شارژ باتری، دوچرخه همچنان از طریق پدال‌ها قابل حرکت است و از این رو می‌تواند از طریق ذخیره‌سازی نیروی گردش چرخ‌ها به‌صورت برعکس، اقدام به شارژ باتری کند.
شارژ مجدد باتری از طریق برق شهری انجام می‌شود و از این رو همه جا در دسترس است؛ ضمن آنکه می‌توان با افزودن جایگاه‌های شارژ شهری بر برد دوچرخه‌های الکتریکی افزود.
سیستم‌های الکتریکی ذاتا بسیار مقاوم هستند و از این رو هزینه نگهداری دوچرخه‌‌های‌ هایبرید الکتریک بسیار پایین است.
 
• نکات منفی:
  خرید دوچرخه‌های برقی ‌یا تهیه کیت تبدیل دوچرخه‌های معمولی به نمونه‌های ‌هایبرید هزینه‌بردار است. به عنوان مثال، یک دوچرخه‌ هایبرید الکتریکی در حدود دوبرابر یک دوچرخه معمولی قیمت می‌خورد که به جیب بسیاری از خریداران خوش نمی‌آید.
حداکثر برد کاری دوچرخه‌های برقی و به‌طور کلی وسایل نقلیه ‌هایبرید الکتریکی به‌صورت میانگین و تحت شرایط استاندارد و معقول اندازه‌گیری می‌شود. از این رو با استفاده دائم پرشتاب و یا در مسیرهای شیبدار برد آنها به شکل چشمگیری افت می‌کند. از این رو برد کلی آنها هنوز برای استفاده‌های کاربردی‌تر چندان مناسب نیست.
تمامی باتری‌های موجود در بازار که به‌صورت پک عرضه می‌شوند، در حقیقت مجموعه‌ای از باتری‌های کوچک‌تر قرار گرفته در کنار یکدیگر هستند و در صورت بروز هرگونه خرابی در یکی از این باتری‌های درونی هیچ راهی جز تعویض کامل پک باتری نیست که هزینه زیادی ‌روی دست مالک‌ می‌گذارد.
هرچند قطعات مجموعه برقی دوچرخه‌ هایبرید الکتریکی طول عمر قابل توجهی دارند اما درصورت خرابی معمولا هزینه تعمیرات بالایی به همراه داشته و عمدتا از نوع تعویضی هستند.
 
جایگاه E-Bike در جهان‌
با وجود آشکار بودن مزایا و معایب دوچرخه‌های‌ هایبرید الکتریکی حقیقت آن‌ است که برای طی مسافت‌های کوتاه و انجام کارهای روزمره بهترین و معقول‌ترین گزینه است.
هلندی‌ها به عنوان بیشترین استفاده‌کنندگان از دوچرخه در جهان، روزانه میانگین معادل 3 کیلومتر را رکاب می‌زنند. از این رو می‌توان تنها با یک بار شارژ یک دوچرخه ‌هایبرید الکتریک در حدود یک هفته به تردد پرداخت که بسیار درخور توجه است. به همین دلیل در کشورهای توسعه‌یافته دارای زیرساخت‌های مناسب دوچرخه‌سواری از جمله هلند، نروژ، دانمارک، آمریکا، انگلستان و ... از دوچرخه و انواع‌ هایبرید الکتریکی آن استفاده بسیار می‌شود.
ایالات متحده آمریکا در سال 2009 تعداد 200 هزار دستگاه از انواع دوچرخه‌های‌ هایبرید الکتریکی داشت که از سال 2012 افزایش چشمگیری یافته و ناوگان پیک شرکت‌های فست فود را به خود اختصاص داده‌اند.
هلند به عنوان مهد دوچرخه‌سواری جهان با جمعیت 16.5 میلیونی خود بیش از 18 میلیون دوچرخه دارد که از این میان میزان 10  درصد را دوچرخه‌‌های‌ هایبرید الکتریکی تشکیل می‌‌دهد. آمار فروش دوچرخه‌های‌ هایبرید الکتریکی در هلند بین سال‌های 2006 تا 2009 با چهار برابر رشد از 40 به 153 هزار دستگاه رسید.
آمار فروش دوچرخه‌های‌ هایبرید الکتریکی در آلمان با بیش ازپنج برابر رشد از تعداد 70 هزار دستگاه در سال 2007 به 388 هزار دستگاه در سال 2012 رسید.
در سال 2008 آمار فروش دوچرخه‌های‌ هایبرید الکتریکی از آمار فروش دوچرخه‌‌های موپد در هند پیشی گرفت. با توجه به بازار هدف خاص هندوستان انواع مختلفی از این دوچرخه‌ها چون نمونه‌های سه‌نفره نیز در سال‌های اخیر رونمایی شده‌اند.
کشور چین خود با تولید سالانه بیش از 22 میلیون دستگاه بزرگ‌ترین تولیدکننده دوچرخه‌های‌ هایبرید الکتریکی در جهان شناخته می‌شود که تنها در سال 2009 تعداد 370 هزار دستگاه را به چرخه صادرات رساند. آمار فروش این دوچرخه‌ها در چین از تعداد 56 هزار دستگاه در سال 1998 به رقم اعجاب‌آور 21 میلیون دستگاه در سال 2008 رسید.
 
اهمیت E-Bike برای ایران‌
 
باید بپذیریم که سرانه دوچرخه‌سواری در ایران درست به اندازه سرانه ساعات مطالعه بسیار کم است. این درحالی است که کشور ایران با شهر‌های عظیم خود که در فرهنگ واژگان غربی به متروپلیس به معنای کلانشهر در جهان شهره است، از مشکل ضعف فرهنگ ترافیکی رنج بسیار می‌برد.
هدف از بیان این حرف آن نیست که با واردات گستره E-Bike‌ها مشکل ترافیکی و آلودگی کشور و کلانشهرهای آن برطرف خواهد شد؛ بلکه تنها کپی‌برداری از فرهنگ صحیحی که برخی کشورهای جهان (که پیش‌تر به آنها اشاره شد) می‌توان در مدت زمان بسیار کمتر بخش عمده‌ای از معضل ترافیک و آلودگی مرگ‌آور کشور را مرتفع کرد.
در نواحی خاصی از شهری چون تهران مانند محله بازار سنتی بزرگ و مناطق مرکزی شهر که مملو از موتورسیکلت‌های غیر‌استاندارد و پرمصرف است، استفاده از دوچرخه‌ یا موتورسیکلت‌های‌ هایبرید الکتریکی می‌تواند نقشی موثر در کاهش آلودگی صوتی و تنفسی بازی کند. متاسفانه دستیابی برابری آماری با کشورهای پیشرفته در این زمینه نیازمند ترویج و آموزش فرهنگ صحیح ترافیکی از سنین کم به افراد اجتماع است تا در قدم اول ساکنان کلانشهرها به اهمیت استفاده از وسایل نقلیه عمومی و پاک ایمان آورده و در قدم بعدی فراهم‌آوری زیرساخت‌های مورد نیاز از جمله تهیه مسیر‌های ویژه دوچرخه‌سواری، ارائه E-Bikeهای با‌کیفیت در بازه قیمت معقول، ‌برای دستیابی به ترکیب مناسب برای داشتن شهری پاک است. باشد تا در آینده‌ای نزدیک موفق به تحقق شعار «آسمان آبی، زمین پاک» باشیم.
 
نویسنده: مصطفی انیسی