Sähköpyörä

Sähköpyörä tai sähköpolkupyörä on sähkömoottorilla varustettu polkupyörä. Sähköpyörät jaetaan yleensä kahteen luokkaan: sähköavusteisiin polkupyöriin, jotka ainoastaan avustavat ajajan polkuvoimaa, ja sähköpyöriin joiden moottoria voidaan käyttää kaasuvivulla tai -kahvalla.

Sähköpyörän laillinen määritelmä vaihtelee alueittain, mutta sähköavusteisia polkupyöriä kohdellaan lain näkökulmasta yleensä tavallisina polkupyörinä sen sijaan, että ne luokiteltaisiin mopoiksi tai moottoripyöriksi. Suomessa sähköavusteisia polkupyöriä kohdellaan tavallisen polkupyörän tavoin, kunhan niiden moottorin teho on enintään 250 wattia, moottori toimii vain poljettaessa, ja moottori kytkeytyy pois päältä viimeistään 25 kilometrin tuntinopeudessa. Tätä tehokkaammat, nopeammat tai määritelmästä muuten poikkeavat sähköpolkupyörät luokitellaan joko pienitehoisiksi mopoiksi, sähkömopoiksi tai pienitehoisiksi sähkömoottoripyöriksi, jotka tarvitsevat liikennevakuutuksen ja ajoneuvolajista riippuen myös ajokortin ja ajoneuvon rekisteröinnin.

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.

Erilaiset nimitykset 
Sähköpyörällä voidaan tarkoittaa ainakin seuraavia ajoneuvotyyppejä:
 Sähköavusteinen polkupyörä, max 25 km/h, max 250 W (pedelec)
 Moottorilla varustettu polkupyörä, max 25 km/h, max 1000 W, L1e-A luokka
 Nopea sähköpyörä, sähkömopo, max 45 km/h, L1e-B luokka
 Muut kevyet sähköajoneuvot: sähköpotkulaudat, sähköskootterit, sähkörollaattorit, pyörätuolit jne.

Englannin kielen sana "bike" tarkoittaa polkupyörän lisäksi myös moottoripyörää. Useimmiten sähköpyörällä, joista käytetään englanninkielisiä sanoja "e-bike" tai "electric bicycle" tarkoitetaan sähköavusteista polkupyörää. Sähköskootterilla "electric scooter" sähkökäyttöistä tehokkaampaa ei polkupyörään rinnastettavaa ajoneuvoa, sähkökäyttöistä skootteria.

Sähköavusteinen polkupyörä 
Sähköavusteisessa polkupyörässä eli pedelecissä sähkömoottori avustaa polkijaa ja vähentää polkemiseen vaadittua fyysistä voimankäyttöä. Nykyaikainen sähköavustusjärjestelmä tarkkailee polkijan voimankäyttöä ja poljentanopeutta. Näiden tietojen perusteella moottorin ohjausjärjestelmä määrittelee sopivan avustustason moottorille, jotta polkeminen on luonnollisen tuntuista.

Polkupyörään lain mukaan rinnastettava sähköavusteinen polkupyörä saa avustaa vain polkemisen aikana ja sähköavustus lakkaa avustamasta 25 km/h nopeudessa. Tätä nopeammin polkiessa pyörä etenee pelkän lihasvoiman avulla.

Yamaha toi markkinoille ensimmäiset pedelecit vuonna 1994. Nykyään valmistajia on erittäin paljon.

Moottorilla varustettu polkupyörä 

Moottoroitu polkupyörä eli pienitehoinen mopo on pääosin kuten sähköavusteinen polkupyörä, mutta sen teho voi olla maksimissaan 1000 W eli tehoa sallitaan enemmän kuin sähköavusteisella polkupyörällä. Ajoneuvoluokkaan L1e-A kuuluvan moottoroidun polkupyörän erona sähköavusteiseen polkupyörään on kuitenkin se, että moottoriajoneuvona se vaatii liikennevakuutuksen. Sitä ei kuitenkaan tarvitse rekisteröidä, sillä se on vapautettu rekisteröintipakosta.

Moottorilla varustetun polkupyörässä ihmisen poljentavoiman välitys ja sähkömoottorin muodostama järjestelmä voivat olla itsenäisiä järjestelmiä. Se tarkoittaa, että kaasua ja polkimia voidaan käyttää samanaikaisesti, mutta – toisin kuin sähköavusteisella polkupyörällä – 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 ja joille riittää 25 km/h maksiminopeus. Lakimäärittelyitä löytyy esimerkiksi seuraavasta laista: Asetus ajoneuvojen käytöstä tiellä

Sähköavusteinen nopea polkupyörä 

Nopea sähköpyörä eli sähkömopo (speed pedelec) kuuluu ajoneuvoluokkaan L1e-B ja rinnastuu mopoon. Jos moottorilla varustettu nopea polkupyörä kulkee sähköavustuksella yli 25 km/h, mutta alle 45 km/h, niin se voidaan rekisteröidä Suomessa sähkömopoksi. Rekisteröinti vaatii käytännössä valmistajan tekemän tyyppihyväksynnän, jonka vuoksi tämän luokan ajoneuvot ovat lähes poikkeuksetta tehdasvalmisteisia. Polkupyörän varusteiden lisäksi näistä löytyy yleensä ajovalojen lisäksi jarruvalot, sähköinen merkinantolaite (töötti), ajoneuvokäyttöön hyväksytyt pallopäiset jarrukahvat, kantavuusluokalla varustetut renkaat ja niin edelleen. Tässä 2000-luvun aikana nopeasti yleistyneessä ajoneuvoluokassa on varusteissa jonkin verran vaihtelua johtuen viimeisen vuosikymmenen aikana useaan otteeseen muuttuneista tyyppihyväksyntävaatimuksista.

Suomessa nopean sähköpyörän käyttäjältä vaaditaan ajokortti ja sen myötä vähintään 15 vuoden ikä ja kypäräpakko. Alle 35 kilon painoiset ja alle 1 kW tehoiset nopeat sähköpyörät on kuitenkin vapautettu moottoripyöräkypärän käyttöpakosta, ja polkupyöräilyyn tarkoitettu kypärä riittää.

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.

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) ja (42 § (30.12.2015/1612).

Markkinat 
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.

Euroopassa sähköpyöriä myytiin vuonna 2007 200 000, vuonna 2009 500 000, vuonna 2010 700 000...vuonna 2018 2,6 miljoonaa kappaletta.

Kuvia

Tekniikka

Moottorit 
Sähköpyörän usein harjaton 36V DC-moottori on asennettuna joko etu- tai takanapaan, mutta markkinoilla on myös 24V ja 48V moottoreita. Moottori voi olla myös pyörän keskiön lähellä.

Akku 
Usein litiumioniakku jännitteeltään 36V ja kapasiteetiltaan 8,8-11 Ah on yhdistetty runkoon tai sijoitettu erilliseen telineeseen. Latausenergian hinta on pieni, mutta akun vaihto saattaa olla kallista. Sähköpyörän akku on ladattava määräajoin myös säilytyksen aikana. Akkuja nykyään monentyyppisiä, mutta yleensä ne ovat litiumpohjaisia ja uusimpana ja tehokkaimpana pidetään Litium-Nikkeli-Mangaani-Koboltti (LiNiMnCo, NMC, NCM) akkuja.

Hyvälaatuiset akut kestävät oikein säilytettynä noin 500-1 000 latauskertaa.

Nopeuden ja tehon säätö
Poljinvoima tunnistetaan tavallisesti 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 pienestä lataustehosta johtuen.

Terveyshyödyt 
Sähköpyörä voi olla hyödyllinen sydän- ja verisuonitautipotilaiden kuntoutuksessa. Joidenkin tutkimusten mukaan sydänsairauksia sairastavien kuntoutuksella kuolleisuutta voidaan vähentää noin 27 prosenttia.

Ympäristövaikutukset 
Sähköpyörät luokitellaan päästöttömiin ajoneuvoihin.

Erään tutkimuksen mukaan sähköpyörät ovat:
 18 kertaa energiatehokkaampia kuin maastoauto
 13 kertaa energiatehokkaampia kuin henkilöauto
 6 kertaa energiatehokkaampia kuin kiskoilla kulkeva ajoneuvo
 yhtä energiatehokas kuin tavallinen polkupyörä

Litiumioniakkujen lentokuljetus on turvallisuussyistä usein kiellettyä. Tästä syystä LiFePO4 litiumioniakut ovat paljon turvallisempia kuin perinteiset LiCoO2 litiumioniakut.

Eräässä tapauksessa ei VTT eikä Tukes saanut sähköpyörää syttymään edes laboratorio-oloissa.

Katso myös 
 Sähköpotkulauta
 Sähköauto
 Sähköveturi
 Ajoneuvo
 Tasapainottuva skootteri
 Talvipyöräily

Lähteet

 ExtraEnergy verkkosivut. Viitattu 5.11.2007.

Viitteet

Aiheesta muualla 

 Sähköavusteisten polkupyörien standardi SFS -EN 15194:2017
Electric Bike Forum 
 Extra Energy, Info Center for Light Electric Vehicles 
 Matti Käki, Sähköpyöriä, niiden tekniikkaa ja vakuutusyhtiöiden niihin ottamia kantoja
 Pedelecs UK, Electric Bike Resource for the UK 
 Croydon Cycling campaign, Electric-Assist Cycles  
 Electric Bikes, A Buyers' Guide from 'A to B' magazine  

Kaksipyöräiset ajoneuvot
Polkupyörät
Seulonnan keskeiset artikkelit