Silniki do rowerów elektrycznych – przewodnik po e-napędach

Choć do działania e-bike’a potrzeba wielu elementów, sercem całej konstrukcji jest niewątpliwie silnik. Urządzenie powoduje szybszy obrót koła, dzięki czemu rowerzysta porusza się po trasach zdecydowanie łatwiej. Działanie silnika zależy od konstrukcji, różnej u każdego producenta, a nawet w modelach danej marki. Warto dokładnie przyjrzeć się popularnym rodzajom napędów, aby wiedzieć, jak wybrać odpowiedniego elektryka lub sam silnik do roweru. 

Silnik jest sercem roweru elektrycznego. (fot. Superior)

 Napęd roweru elektrycznego – zasada działania

Dzięki napędowi elektrycznemu w rowerze łatwiej pokonasz wzniesienia, a pedałowanie będzie mniej angażujące. Warto jednak zaznaczyć, że kręcenie korbą jest wciąż koniecznie do poruszania się – gdy tylko przestajesz pedałować, napędzanie będzie wstrzymane. Dodatkowo elektryczny silnik do roweru wspiera rowerzystę tylko do osiągnięcia określonej prędkości, wynoszącej 25 km/h. To jedno z ograniczeń stawianych przez obowiązujące prawo, które wymaga także ustawowej mocy (maksymalnie 250 W).

Rowery elektryczne – wszystko, co powinieneś o nich wiedzieć!

Intensywność pracy urządzenia zależy od czujnika prędkości oraz sterownika, zazwyczaj umieszczanych na szynie baterii, ramie lub wewnątrz obudowy silnika. Nie bez znaczenia jest również wybór trybu w manetce lub komputerze sterującym – urządzeniach używanych przez kolarza, które są montowane na kierownicy. Silnik do roweru elektrycznego wpływa na zasięg e-bike’a, ale w kwestii zużycia energii ważne są także inne czynniki – masa i geometria roweru oraz kadencja dobierana przez rowerzystę. Największy wpływ ma sam akumulator, który dostarcza energię do silnika. W rowerach elektrycznych stosuje się klamki hamulcowe odcinające dopływ prądu do urządzenia lub przełączające go w tryb oszczędzania energii. Bateria, którą trzeba regularnie doładowywać, jest najczęściej montowana w jednej z trzech pozycji:

• na bagażniku tylnym;
• na rurze ramy;
• wewnątrz ramy.

Centralne umiejscowienie silnika to idealne rozwiązanie do MTB.

 Jaki silnik elektryczny do roweru wybrać?

Istnieje wiele rodzajów urządzeń, którymi można napędzać rower elektryczny. Jaki silnik wybrać? Systemy różnią się miejscem montażu i parametrami, takimi jak napięcie, moc czy moment obrotowy. Po wzięciu tych wszystkich cech pod uwagę warto porównywać producentów – zawsze lepiej postawić na sprawdzone marki.

 Rower elektryczny – silnik centralny czy w kole?

Napędy należy w pierwszej kolejności rozróżnić pod względem umiejscowienia silnika:

• silnik centralny – montowany w mufie przy korbie;
• silnik w piaście – przedniej lub tylnej.

Silnik centralny do roweru jest montowany w mufie suportu, co wymaga specjalnie dostosowanej ramy. To powód, dla którego mocowanie przy korbie dotyczy głównie rowerów kosztujących ponad 6000 zł. Centralnie umiejscowiony silnik stanowi uniwersalne rozwiązanie, ponieważ nie sprawia, że jedno koło waży więcej niż drugie. Dzięki temu sprawdza się nie tylko w użytku rekreacyjnym, ale i MTB.

Jaki rower elektryczny wybrać? Zestawienie polecanych modeli

Co jednak ciekawe, w większości szosowych oraz gravelowych rowerów zazwyczaj poleca się montaż w piaście. Mocowany w tylnym kole silnik dociąża bowiem tylne koło e-bike’a, zwiększając zwrotność szutrowca czy szosówki – lekkim przodem roweru łatwo można manewrować. Część modeli do rekreacyjnej jazdy miejskiej czy trekkingowej ma silnik w przedniej piaście. To rozwiązanie najlepsze do jazdy z wyprostowaną sylwetką, często stosowane w rowerach elektrycznych dla seniorów.

 Silnik przekładniowy czy bezprzekładniowy?

Należy rozróżnić silniki z przekładnią i bez niej. W obu urządzeniach jazdę wspiera bezszczotkowy silnik prądu stałego (BLDC). W pierwszym jednak przypadku – czyli przekładniowym, określanym po angielsku geared – mechanizm jest planetarny. Działa więc podobnie jak w klasycznych piastach z przerzutkami – piasta w e-bike’u także ma zębatki. Zastanawiając się, jaki silnik elektryczny do roweru wybrać – przekładniowy czy bezprzekładniowy, warto zauważyć, że pierwszy z wymienionych mechanizm daje lepsze przyspieszenie. Dodatkowo mechanizm z przekładnią jest sprawny nie tylko przy wysokich, ale też przy niskich prędkościach. Ma również niższą masę oraz niewielkie rozmiary, dlatego to świetne rozwiązanie do szosówek i graveli.

Elektryczny full z centralnie zamontowanym silnikiem. (fot. Superior)

Zaletą mechanizmów bezprzekładniowych (direct drive) jest cichsza praca, bezawaryjność, a także lepsze działanie w terenie. Opisywane rozwiązanie ma też walor, który pozostanie niezauważony w e-bike’ach z ograniczeniami nałożonymi przez legislację. Silnik bezprzekładniowy do roweru może mieć bowiem dużą moc (do 5000 W), co pozwala na rozwijanie prędkości nawet powyżej 60 km/h. Uzwojenie bezpośrednio napędza koło z silnikiem elektrycznym, wyposażone w magnesy montowane na obręczy. Dzięki takiej konstrukcji w budowie roweru elektrycznego pozbyto się wielu ruchomych elementów – silnik nie ma zębatek czy szczotek, a ruchome są wyłącznie łożyska, które należy co jakiś czas wymieniać.

 Moment obrotowy silnika elektrycznego do roweru

Niezwykle istotną cechą napędów jest moment obrotowy silnika elektrycznego do roweru. Zależny od budowy urządzenia parametr podawany w niutonometrach (Nm). Moment obrotowy, zwany też momentem siły, określa, jak skutecznie napędzane będzie koło, wpływając m.in. na osiągane przyspieszenie. W specyfikacjach silników niemal zawsze zapisuje się wartość maksymalną momentu obrotowego, która w najsłabszych urządzeniach do e-bike’ów wynosi ok. 30 Nm. Najmocniejsze rowery elektryczne to z kolei modele MTB wyposażone w silniki o momencie siły 130 Nm. O tym, jaki moment obrotowy będzie odpowiedni, należy zdecydować, kierując się najczęściej pokonywanymi trasami. Jeśli jeździsz w górach, potrzebujesz mocnego silnika rowerowego elektrycznego o wysokiej liczbie niutonometrów. Gdy urządzenie ma tylko nieco wspomagać jazdę w mieście lub podczas podróży czy treningów na nizinach, wystarczy niski moment obrotowy.

Wykonany przez Shimano silnik EP8-RS idealnie spisuje się w e-bike'u Orbea Rise M20. To model do MTB, między innymi dlatego urządzenie jest montowane centralnie i ma wysoki moment obrotowy o wartości 60 Nm.

 Napięcie silnika w e-bike’u

Napięcie to parametr mający bezpośrednie powiązanie z momentem obrotowym. Im więcej woltów, tym zazwyczaj więcej niutonometrów do uzyskania. W rowerach elektrycznych napięcie jest ustawowo ograniczone do maksymalnie 48 V, ale parametr ten w większości modeli ma wartość dużo niższą: 24 czy 36 V. Im niższe napięcie, tym mniejsze zapotrzebowanie silnika na energię oraz niższe obciążanie baterii, co przekłada się na dłuższą pracę akumulatora. Problem zasilaczy o wyższym napięciu stanowi też większa masa.

 Moc silnika

Moc silnika roweru elektrycznego jest ograniczona do 250 W przez europejskie przepisy prawa o e-bike’ach. W krajach poza starym kontynentem te zapisy zwykle są bardziej liberalne – elektryki ze wschodu mają zwykle 500 W. Na rynku można również znaleźć customowe modele z urządzeniem o mocy 5000 W. Decydując się na zakup wydajniejszej jednostki, pamiętaj o tym, że jednoślad nie będzie prawnie określany jak rower, chyba że ma blokadę mocy zgodną z unijnymi normami.

 Producent silników rowerowych – czy marka ma znaczenie?

Są dwie dominujące marki na rynku. Niemiecki koncern Bosch, jeden z największych dostawców komponentów elektrycznych na świecie, posiada bardzo szeroką gamę produktów. Produkty znad Renu są najczęściej stosowane w modelach wysokiej klasy. Drugą marka silników jest japońskie Shimano STEPS oferujące kompletny napęd elektryczny do roweru w różnych wersjach.

Systemy Bosch są cenione ze względu na funkcjonalność i efektywność. W Lapierre Overvolt AM 8.7 zamontowano mocny silnik o 85 Nm, który świetnie sprawdza się w tym rowerze przeznaczonym do all-mountain.

Choć dwójka potentatów podzieliła między siebie większość rynku, nie oznacza to, że inni producenci nie są warci uwagi. Na pierwszy plan wysuwa się Brose (wyspecjalizowany w modelach sportowych), Panasonic i Yamaha. Istnieją też inne firmy oferujące względnie tani napęd elektryczny do roweru: Mahle, Impulse, AEG, Bafang czy Fazua, czyli marki doceniane przez rowerzystów na całym świecie.

Polecane linie i modele silników rowerowych elektrycznych

Tworząc ranking silników elektrycznych do roweru, należałoby porównać modele wyżej wymienionych firm pod względem opisanych wcześniej parametry. Wśród silników Bosch znajdują się zarówno propozycje do miasta (serie Active Line czy Active Line Plus), jak i wyczynowej jazdy MTB (Performance Line CX i SX). Istnieje także specjalna seria do rowerów Cargo.

Shimano oznaczyło serie za pomocą litery „E”, do której dopisano cztery cyfry, podobnie jak w grupach klasycznych napędów. Jaki silnik do roweru elektrycznego wybrać spośród propozycji japońskiej marki? Zlokalizowane centralnie silniki E5000 i E6000 są przeznaczone do rowerów rekreacyjnych, a E7000 oraz E8000 znajdują zastosowanie w jeździe górskiej. 

Istnieją też serie wykonane w nowszej technologii modułu napędowego, opisane dwoma literami (EP) i trzema cyframi następującymi po nich. Silnik centralny Shimano STEPS DU-EP801 czy EP600 mają bardziej progresywny moment obrotowy – szybciej doda wsparcia na stromych podjazdach. Dodatkowymi zaletami urządzeń spod znaku EP jest płynniejsze pedałowanie oraz niższa masa.

Jeszcze jeden przykład silnika Shimano z serii EP8 w rowerze Orbea. 

Do jazdy szosowej czy miejskiej warto polecić dwie serie sygnowanych przez markę Mahle silników elektrycznych do rowerów. Niemiecka firma, która wykupiła hiszpański startup ebikemotion, dostarcza kompaktowe urządzenia schowane w piaście o bębenkach pasujących do kaset SRAM, Shimano lub Campagnolo. Nowsza i lżejsza seria X20 ma subtelniejszy design niż system X35, nadal ceniony ze względu na łatwość instalacji czy efektywne wsparcie jazdy kolarza.

Warto też zwrócić uwagę na popularne serie innych producentów, które przedstawiliśmy w kilku tabelkach:

 Jak zamontować silnik do roweru?

Zakup gotowego roweru elektrycznego jest najprostszym rozwiązaniem. Z odpowiednią wiedzą można jednak dokonać konwersji klasycznego modelu do e-bike’a. Jak to się robi?

Przede wszystkim należy postanowić, czy skorzystać z gotowego zestawu, czy samodzielnie skompletować osprzęt. W pierwszym przypadku będzie dużo łatwiej, także dlatego, że wszystkie szczegółowe wskazówki zapewnia dołączona do kompletu instrukcja. Druga opcja jest z kolei polecana dla bardziej doświadczonych majsterkowiczów, którzy chcą stworzyć wyjątkowy system.

Wśród fanów graveli również nie brakuje zwolenników centralnego montażu silnika.

Wybór miejsca montażu zależy od kompatybilności ramy – jeśli mufa pomieści silnik, można zdecydować się na centralne mocowanie urządzenia. Najpierw należy zdjąć korbę oraz suport, a następnie zamocować do nich silnik, za pomocą haków stabilizujących. Po ponownym założeniu korby i suportu należy jeszcze połączyć silnik z czujnikami, akumulatorem oraz wyświetlaczem przy pomocy przewodów o hermetycznych wtyczkach.

Mocowanie silnika w kole jest nieco prostsze, ponieważ piasta z urządzeniem to zazwyczaj gotowy produkt, na którym zaplata się obręcz. Wystarczy zdjąć oryginalne koło w rowerze i zastąpić je wersją z napędem, a potem nakręcić kasetę. Oczywiście należy też połączyć silnik z pozostałymi elementami zestawu, tak jak podczas centralnego montażu silnika.

 Naprawa roweru elektrycznego z zepsutym silnikiem

Najczęściej psującym się komponentem napędu do roweru jest elektryczny silnik – potrafi się przegrzewać oraz korodować. Zazwyczaj należy wtedy wymienić czujnik Halla, którego koszt nie należy do wysokich. Po wyjęciu stojana z rotora trzeba sprawdzić woltomierzem przewodzenie wszystkich kabelków prowadzących do sensora. Jeśli nie działa napęd w rowerze elektrycznym, to możliwe, że któryś z opisanych kabli nie przewodzi prądu i czujnik należy wymienić. Warto ocenić też stan głównego przewodu silnika i łożysk, a także wyczyścić rdzę ze stojana oraz przylegających do niego ścianek rotora.

Zlokalizowanego w tylnej piaście silnika na pierwszy rzut oka nie widać. To rozwiązanie ma też zaletę łatwiejszej instalacji oraz wymiany.

Majsterkowicze mogą sobie z wszystkim poradzić sami, ale większość użytkowników powinna od razu udać się do serwisu rowerów elektrycznych. Nie w każdym punkcie napraw zreperujesz elektryka, ale miejsc specjalizujących się w e-bike’ach jest coraz więcej. Najlepiej przed wyjściem z domu sprawdzić tę informację w internecie, co pozwoli uniknąć rozczarowujących odpowiedzi serwisantów. Sama diagnostyka może być wyceniona na nawet 100 zł. Naprawa rowerów elektrycznych w przypadku usterki silnika to z kolei zazwyczaj koszt rzędu 200-300 zł, ale przy wymianie najprostszych elementów można zmieścić się w kilkudziesięciu złotych. Czasem warto przy okazji zdecydować się na generalny przegląd e-bike’a. To jednak nie najtańsza usługa – zapłacisz za nią około 400-600 złotych.