Sähköpyörä

Sähköpyörä tai sähköpolkupyörä on sähkömoottorilla varustettu polkupyörä tai potkulauta tai niitä muistuttava ajoneuvo. Sähköpyöriä ovat myös moottorilla varustetut nojapyörät ja tandemit. Näistä käytetään myös lyhennettä LEV (engl. Light Electric Vehicle) eli kevyt sähkökäyttöinen ajoneuvo.
Sähköpyörän moottori sijaitsee tavallisesti joko etu- tai takanavassa tai se on kytketty keskiöön. Erilaisilla laitteilla säädellään pyörän toimintaa. Yhdellä akun latauskerralla voi muun muassa rengaspaineesta, ajajan ja lastin painosta, matkareitistä, ajotavasta, ilman lämpötilasta tai akkutyypistä riippuen ajaa noin 20-180 kilometriä.
Alalla on paljon tuotekehitystä, mikä johtuu osittain markkinan kasvusta öljyn hinnan noustua. Varsinkin akkuteknologiaa tutkitaan ja kehitetään voimakkaasti.

Sähköavusteinen polkupyörä eli pedelec

Sähköavusteisessa polkupyörässä eli pedelecissa (pedelec on lyhennys sanoista (engl. PEDal ELEctric Cycle) ajaja saa lisävoimaa sähkömoottorin vetojärjestelmästä. Moottorin teho yhdistetään ajajan polkemiseen polkimien liikettä mittaavan anturin tai poljinvoiman tunnistinten avulla. Sähkömoottori käynnistyy, kun ajaja alkaa polkea ja se pysähtyy kun ajaja lopettaa polkemisen tai pyörä saavuttaa tietyn nopeuden. Tällaista järjestelmää voi verrata jossain määrin auton ohjaustehostimen voima-avusteiseen järjestelmään.
Yamaha toi markkinoille ensimmäiset pedelecit vuonna 1994. Pedelec on kehittynyt omaksi ajoneuvolajiksi erilaisten sähköpyörien joukossa.

Sähköavusteinen polkupyörä 45 km/h eli speed pedelec

Tanskan parlamentti päätti että 1.6.2018 alkaen sähköpyörän avustettu nopeus on rajoitettu 45 km/h ja ainoa lisävaatimus on kuljettajan 15 vuoden ikä ja kypärän käyttö.

Moottoroitu polkupyörä eli S-Pedelec luokan E-bike

E-bikella tai moottoroidulla polkupyörällä on mahdollista pyöräillä polkematta. Sen moottori käynnistetään ja tehoa säädetään vääntämällä "kaasukahvaa" tai painamalla nappia. Ihmisen ja sähkömoottorin voima ovat itsenäisiä järjestelmiä. Se tarkoittaa, että kaasua ja polkimia voidaan käyttää samanaikaisesti, mutta - toisin kuin pedeleceissä - sitä ei välttämättä tarvitse tehdä. Moottoroidulla polkupyörällä voidaan ajaa joko sähköavusteisen polkupyörän tyyliin ohjaamalla moottoria polkuanturin kautta, avustaen polkemista kaasuvivulla, tai polkematta pelkällä kaasulla.
Näitä kolmea mahdollisuutta käytetään usein ajettaessa samanaikaisesti ja tilanteen mukaan, riippuu myös kuljettajan tyylistä. Moottoroitu polkupyörä voi olla hyvä liikuntaväline niille, jotka eivät halua polkemiseen ulkoista teknistä pakkoa. Se voi myös toimia moponkaltaisena ajoneuvona niille, jotka eivät halua polkea. Rinnastetaan usein sähkömopoihin tai moottoripyöriin ja siksi voivat vaatia rekisteröintiä ja vakuutusta.

Sähköskootterit ja sähkömopot

Sähköskootterit (engl. E-Scooter) ja sähkömopot ovat pienehköjä, sähkömoottorilla varustettuja, istuen tai seisoen käytettäviä ajoneuvoja jotka vaihtelevat moottorilla varustetuista potkulaudoista minimoottoripyöriin.

Seisoen ajettavat mallit

Skootteria voi kuljettaa eteenpäin jalalla "potkimisen" sijaan "kaasukahvaa" vääntämällä.
Tyypillinen seisottava skootteri on vain hieman yli metrin pitkä ja se painaa 12-25 kiloa. Myös vuonna 2001 markkinoille tullut Segway kuuluu näihin kulkuvälineisiin.

Istuen ajettavat mallit

Istuimella varustettuja pieniä sähkökäyttöisiä ajoneuvoja käytetään samaan tapaan kuin bensiinikäyttöisiä skoottereita. Ohjaustangossa olevalla kaasukahvalla säädellään kiihtyvyyttä. Istuttavat sähköskootterit ovat tavallisesti isompia ja raskaampia kuin seisoen ajettavat. Niiden ulkoasu ja lisäosat vaihtelevat tavallisesti tyylikkäistä tuotteista sellaisiin, joissa on isot istuimet ja ostoskori.
Viimeksi mainituista saatetaan käyttää nimityksiä "sähkömopo" tai "sähköinen mopedi".

EU-lainsäädäntö

EU:ssa hyväksyttiin vuonna 2003 asetus 168/2013 kaksi- ja kolmipyöräisten moottoriajoneuvojen tyyppihyväksynnästä. EU:n asetuksen mukaan eurooppalaisen standardin EN 15194 mukaiset ajoneuvot (joiden teho on enintään 250W ja sen antama nopeus 25 km/h) rinnastetaan lain mukaan polkupyöriksi. Asetuksen tiivistelmän mukaan "Ainoastaan tämän direktiivin säännösten mukaisia ajoneuvoja, erillisiä teknisiä yksiköitä tai osia saa saattaa markkinoille ja myydä jäsenvaltioissa." Sellaisille pedeleceille, jotka ylittävät nämä luvut täytyy saada tyyppihyväksyntä ja ne luokitellaan mopoiksi. Niiden täytyy noudattaa lisävaatimuksia, kuten tyyppikatsastus, sekä riittävät jarrut ja peilit. Tämä lainsäädäntö on muuttunut 2010-luvulla paljon. 
Sveitsissä ei ole nopeusrajoitusta sähkökäyttöisille polkupyörille, vaan ainoat vaatimukset ovat tyyppihyväksyntä ja vakuutuskilpi. Jotkut sveitsiläiset pedelecit olivat aikaisemmin laittomia EU:ssa, mutta eräs 25 km/h nopeampi pedelecmalli hyväksyttiin Berliinin Brandenburgissa, Saksassa ja tammikuusta 2004 alkaen se on ollut laillinen ajoneuvo kaikissa EU-maissa EU-direktiivin mukaisena mopona ja kansallisen lainsäädännön mukaisena pienitehoisena mopona jonka rakenteelliset vaatimukset ovat mopoa kevyemmät. On kuitenkin huomattava, että tällaisen ajoneuvon kuljettaminen voi maasta riippuen vaatia mopokortin ja se, että kypärä- ja vakuutussäädökset ovat kansallisia ja esimerkiksi Suomessa poliisin mukaan tällainen ajoneuvo on rekisteröitävä ja vakuutettava ja mopokypärää on käytettävä.

Suomen lainsäädäntö

Suomen ajoneuvolain mukaan polkupyöräksi katsotaan myös sellainen enintään 250 W:n tehoisella sähkömoottorilla varustettu ajoneuvo, jonka moottori toimii vain poljettaessa ja kytkeytyy toiminnasta viimeistään nopeuden saavuttaessa 25 kilometriä tunnissa. Tällaisia ajoneuvoja pidetään ajoneuvolain mukaan moottorittomina ajoneuvoina.
Laki käsittelee siis tätä ajoneuvoa tavallisena polkupyöränä, josta seuraa että sen kuljettamiseen ei tarvita ajokorttia, liikennevakuutusta ei tarvita ja sen paikka liikenneväylillä on sama kuin tavallisella polkupyörällä.
Muunlainen moottoroitu, polkimin varustettu ajoneuvo voi olla esimerkiksi moottoroitu polkupyörä, joka vaatii liikennevakuutuksen mutta jota ei tarvitse rekisteröidä eikä katsastaa. Moottoroitu polkupyörä sai vuoden 2016 alussa voimaan tulleen lain mukaisesti luokituksen L1e-A. Moottoroidun polkupyörän maksimiteho on 1kW. Se on vakuutettava, mutta sitä ei voi rekisteröidä eikä varustaa rekisterikilvellä. Vuoteen 1995 asti mopoissa käytössä ollutta vakuutuskilpeä siihen ei myöskään saa huolimatta vakuutuksesta, joten se on kilvetön.
Suomessa on mahdollista rekisteröidä nopea sähköpolkupyörä luokkaan L1e-B, jolloin moottori saa avustaa polkemista 45 km/h nopeuteen asti. Tällöin kaksipyöräiseksi mopoksi luokiteltuun ajoneuvoon tulee rekisterikilpi, ja liikennevakuutus on pakollinen. L1e-B luokan nopealla sähköpolkupyörällä riittää lain mukaan polkupyöräkypärä, jos polkupyörän massa on korkeintaan 35 kg ja moottorin nimellisteho enintään 1 kW. Kaksipyöräisellä mopolla (L1e-luokka) saa kuljettaa yhtä matkustajaa matkustajalle varatulla paikalla, jos ajoneuvo on rekisteröintitodistuksen mukaan tarkoitettu matkustajan kuljettamiseen, tai enintään kymmenvuotiasta lasta, jos lasta varten on tarkoituksenmukainen istuin ja tarpeelliset jalkojen suojukset (39 § (29.9.2005/791).

Markkinoista

Sähköpyörien laajamittainen käyttö alkoi Kiinassa, jossa on arviolta 120 miljoonaa sähköistettyä polkupyörää. Vielä 1990-luvulla niitä oli Kiinassa muutamia tuhansia. Vuonna 2006 Kiinassa valmistettiin 19 miljoonaa akkukäyttöistä pyörää ja vuonna 2007 tuotannon arveltiin kasvavan 30 prosenttia. Myös Euroopassa ja Yhdysvalloissa on odoteltu sähkökäyttöisten polkupyörien markkinan kasvua.
ExtraEnergy organisaation arvion mukaan Euroopassa vuonna 2007 myydyistä arviolta 60 prosenttia oli sähköavusteisia, joiden hinta oli 1 200 - 2 000 euroa tai enemmän. Noin 40 prosenttia myytiin 300 - 1 200 euron hintaan. Sähköpyöriä myytiin eniten Hollannissa.
Euroopassa sähköpyöriä myytiin vuonna 2007 200 000, vuonna 2009 500 000 ja vuonna 2010 700 000.

Moottorit

Harjaton 36V DC-moottori asennettuna joko etu- tai takanapaan. Moottori voi olla myös pyörän keskiön lähellä.

Akku

Usein Litiumioniakku jännitteeltään 36V ja kapasiteetiltaan 8,8-11 Ah on integroitu runkoon tai sijoitettu erilliseen telineeseen.
Latausenergian hinta on pieni, mutta akkujen vaihto saattaa olla huomattavan kallista. Sähköpyörän akku on ladattava määräajoin myös säilytyksen aikana. Akkukemioita on nykyään monentyyppisiä mutta ovat yleensä litiumpohjaisia ja uusin/tehokkaimpana pidetään Litium-Nikkeli-Mangaani-Koboltti (LiNiMnCo, NMC, NCM).
Hyvälaatuiset akut oikein säilytettynä kestävät noin 500-1 000 latauskertaa.

Nopeuden ja tehon säätö

Poljinvoiman tunnistin on tyypillisesti toteutettu kampiakselin kiekossa olevilla magneeteilla ja Hall-tunnistimilla, joiden antama nouseva pulssisarja on suhteessa polkemisnopeuteen. Jarrutusenergian hyödyntäminen ei ole yleistynyt, vähäisistä jarrutuksista ja kevyestä pyöräilijän massasta saatavasta lataustehosta johtuen.

Terveyshyödyt

Sähköpyörä voi olla hyödyllinen osa sydän- ja verisuonitautipotilaiden kuntoutuksessa. Sydänsairauksia sairastavien kuntoutuksella kuolleisuutta voidaan vähentää noin 27% joidenkin tutkimusten mukaan.