思想实验：电助力自行车能发展到多好？

不管你喜欢还是不理解电助力，如今的电助力自行车正在变得越来越好。回想几年前，第一批eMTB极其粗糙、不可靠、噪音大、笨重且续航里程短。他们的现代血统几乎在各个方面都更好，但总感觉像是半成品，比如现代的全功率电助力车重量可能仅比普通自行车重8kg，然而续航续航里程往往不太理想，不足以在不限制动力的情况下骑行一整天。

这让我开始思考：从理论上讲，电助力自行车可以变得更好吗？

鉴于我们目前所看到的电池技术的突飞猛进，我们能否能看到eMTB具有足够的续航里程和优秀的重量，在下坡时提供与普通自行车类似的骑行感觉？以及是否会造成环境发展问题？如果可能存在这方面问题，是否可以解决？

重量和使用范围

电助力车的大部分额外重量是电池。上图所示的Orbea Rise Carbon配备360Wh电池，重量仅为15.9kg，取下电池（1.9kg）后的其余部分仅重14.0kg，这还包括Shimano EP801电机，这款电机再这台车上被件限制输出为60Nm，电机硬件可以提供最高可达85Nm的扭矩，与之相比TQ的电机重量减轻了约0.7kg，但仅提供50Nm的扭矩。

所以全避震林道eMTB的最小重量加上电池的重量大概是14kg左右。这是Orbea目前最轻的型号，假设我们想要更坚固的轮胎、更大的刹车系统等，加上电池的重量会达到15kg

那么一块电池的重量是多少？

Orbea声称重量为1.9kg，这只是360Wh*的容量，在适度的辅助下仅够使用几个小时。为了便于论证以及简单的数学计算，假设我们需要1000Wh的能量(1kWh)。这个容量一般可以满足绝大部分骑行需求，但也不会过于乐观。据推测，如果将Orbea的电池放大到这个尺寸，其重量将达到5.3kg。同样，博世的Powertube 750Wh电池重4.4kg，相当于每kWh5.9kg。因此，如果满足骑行需求，增加的电池重量会超过5kg，无论从何种角度看，这都是一个巨大的负担。

*Wh是最常见的电能单位，相当于一小时产生一瓦的电力。

电助力车电池可以轻多少？

特斯拉4680电池能量密度约为每kWh3.45kg，但这是单个电池的重量，而不是包括包装等在内的整个电池组数量。实际上与当前电助力自行车技术相比，并没有大幅减重的技术。

目前市场上能量密度最高的电池由Amprius Technologies,Inc.制造。他们的电池轻至每kWh2.2kg（450Wh/kg）。所以从理论上讲，现在可以使用1,000Wh电池打造一台重量为17kg的eMTB。而且近年来，锂离子电池的能量密度急剧增加，且技术进步没有放缓的迹象。

当前实验室电池能量密度记录（未商用）为每kWh 1.41kg（711Wh每kg）。如果这种技术推广开来，可以做到电池比电机更轻，做到和几瓶水的重量差不多，续航里程足以满足全天骑行的eMTB重量可能为16kg左右。

显然，并非所有技术都能从实验室走向现实世界，进入休闲领域的技术就更少了，但目前为止，商用电池并没有落后于实验室电池能量密度太多。比如Amprius的电池是在几年前的实验室中打破了当时的能量密度记录。

成本和尺寸

重量并不是电池的唯一问题。超大的体积集成在下管下十分影响美感，幸运的是，体积能量密度（每L储存的能量）比重量能量密度（每kg能量）的发展技术提高更快。

再次谈回Amprius的尖端商用技术，他们的电池的体积能量密度为1150Wh/L，这意味着1kWh的电池理论上可以占用不到一升的体积，这种情况在常规尺寸的下管即可容纳。

成本是电池的另一个问题，不过这一领域已经取得了更为显着的进步。自1990年以来，锂离子电池的成本下降了97%，最近十年下降了90%。同样，这种趋势没有放缓的迹象：全球电池价格最近跌破每kWh100美元。虽然如果按照我们谈论的Amprius的最优情况电池成本将比现在高得多，但目前为止，电池的趋势是能量密度和成本同时提高，不久之后这种电池可能达到不错的性价比。

可持续性怎么样？

谈论电助力自行车，人们通常会提到制造电池对环境的影响。其实有些极端环保言论来自一些顽固的环保人士，他们在F-150皮卡中运送普通自行车来宣传环保。

抛开笑话不谈，制造电池确实会对环境产生重大影响。根据Carboncounter的数据，制造电动汽车电池的最佳预计排放量是每kWh容量排放约100kg二氧化碳。与之类比，将数据可以平移到自行车领域，同样会产生相同的二氧化碳。

有这么多吗？

根据同一网站的说法，这相当于驾驶一辆典型的内燃机汽车约320km，换句话说，它大约相当于欧洲平均年碳足迹的1%。随着用于制造电池的电力变得更清洁，制造每一kWh电池所涉及的排放量可能会随着时间的推移而减少。

当然，生产电助力自行车不仅仅是在制造电池时产生碳排放。根据Trek行业领先的可持续发展报告，他们的Raile MTB在生产过程中平均产生229kg二氧化碳。相比之下，生产普通Fuel EX山地车产生的二氧化碳排放量为174kg（多出55kg）。有趣的是，这份报告表明生产车架比电池和电机能产生更大的影响。研究发现，制作金属eMTB车架产生174kg二氧化碳，而制作顶级规格碳纤维车架Fuel EX排放225kg二氧化碳。

电池生产还涉及其他问题，特别是在原材料的开采和精炼方面。但这些材料可以并且正在被回收，锂、镍、锰和钴等关键元素的回收率至少达到95%。Specialized希望建立一个经销商和零售合作伙伴网络，在美国回收电助力自行车电池并将其运送到内华达州雷德伍德的回收工厂来践行环保和降低生产成本。

责任编辑：Ting