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  • 10 maneras de mejorar la autonomía en bicicletas eléctricas

2017-02-14

10 maneras de mejorar la autonomía en bicicletas eléctricas

Hace algún tiempo escribimos sobre la autonomía en bicicletas eléctricas de las baterías de ion de litio , aunque en el fondo la mayoría de baterías de este tipo se rige por los mismos principios. En ese post hicimos un resumen de las principales causas por las que una batería de ion-litio descarga la energía que tiene acumulada y por tanto, podemos determinar la distancia. Esta vez vamos a tratar el tema desde un punto de vista más preciso y profundizaremos sobre el mecanismo que hace posible el gasto energético de nuestras baterías de litio. También desmentiremos mitos sobre el funcionamiento de estas baterías ya que, en muchas ocasiones, no somos conscientes de los cambios tecnológicos que ocurren a nuestro alrededor, propiciando ideas que antes eran reales pero que ahora no lo son.

 

Existen muchos tipos de baterías de litio con diferentes combinaciones químicas y por lo tanto difieren en sus capacidades y sus deficiencias. Las celdas electroquímicas que usamos en nuestras baterías están compuestas por un cátodo NMC (Óxido de cobalto, níquel, manganeso) y un ánodo de grafito que son los causantes de la reacción REDOX (oxidación-reducción) que tiene lugar gracias a las propiedades del óxido de litio. El funcionamiento es relativamente sencillo, y decimos relativamente porque si analizamos las propiedades físicas y químicas de los materiales que hacen posible su funcionamiento, el tema se torna extremadamente denso y complejo.

 

En resumen, una batería de este tipo funciona almacenando energía y liberándola mediante el proceso de electrólisis y la propiedad más notable del litio es sencillamente que el proceso de electrolisis se puede repetir hasta cientos o miles de ciclos. La vida útil de las celdas es determinada por varios factores, como los tiempos de uso y desuso, la temperatura o el número de ciclos de carga y descarga. Lo que es inevitable es la degradación química del litio, que hace que sus propiedades mermen con cada uso. Esto se debe a varios factores que expondremos a continuación.

 

Son las 9:45 y suena el teléfono en las oficinas de Legend eBikes. Un cliente poseedor de una Legend Etna desea hablar con Ramón, nuestro jefe de SAT. El cliente pide una explicación acerca del ligero descenso de autonomía de su batería Panasonic-Sanyo de 10,4Ah ya que, después de darle un uso intensivo, ha notado que la capacidad de carga ya no es la del primer día.

Muchos usuarios se preguntan como mejorar la autonomía en bicicletas eléctricas. Esto es algo que vemos habitualmente, y no solo en bicicletas eléctricas, también en coches eléctricos, smartphones, ordenadores portátiles y prácticamente cualquier dispositivo que requiera el uso de batería de litio para su funcionamiento.

Y es que muchos no son conscientes de que el panorama del almacenamiento eléctrico no es tan vanguardista como parece y, si bien es cierto que se ha avanzado mucho desde aquellas viejas y pesadas baterías de plomo, la tecnología actual presenta varios inconvenientes que debemos tener en cuenta si queremos alargar la vida útil de nuestras baterías.

 

batería externa bicicleta eléctrica

1.La segunda ley de Newton

Aunque la segunda ley de Newton explique la relación entre potencia, masa y movimiento, no es nuestra intención que el lector resuelva ecuaciones para determinar si su batería dará la talla, así que lo resumiremos de una manera mucho más práctica.

Puede parecer una obviedad,  pero hay personas que no caen en este detalle tan determinante, y es que, cuanto más peses, más energía será necesaria para moverte. Cuando oímos cifras como la distancia que podemos recorrer con una carga, debemos tener en cuenta que dichos cálculos se basan en un estándar que es un ciclista de 70kg. Por eso, cuanto más sobrepasemos esta cifra, menos autonomía obtendremos de la misma batería. Del mismo modo, cuanto menos masa corporal tengamos, más kilómetros por carga podremos recorrer.

 

2.Perfil de recorrido

Este apartado se rige por los mismo principios que el anterior y es de igual o mayor importancia, ya que el peso de la persona pasa a un segundo plano.

Un recorrido por una rasante rara vez es lineal, ya sea por ciudad o campo, es habitual pedalear sobre pendientes y suelos variables o curvas de todo tipo. Obviamente si nuestro recorrido es ascendente la cantidad de energía que necesitaremos será mayor. De nuevo, los valores que podemos apreciar en las especificaciones de cualquier batería están basados en estándares y estos se basan en una inclinación neutra de rasante, es decir, sobre plano.

 

3.Interrupciones de recorrido

El mayor consumo de energía se produce en las arrancadas. Para vencer la resistencia que representa  el peso conjunto de la bici más el ciclista desde parado hasta una velocidad de 25 kmh se emplea mucha energía, mucha más que la que se emplea para mantenernos constantes a esa velocidad durante un buen rato. Esto es así porque una vez hemos alcanzado una velocidad constante, sólo se emplea energía para vencer la resistencia mecánica que puedan ofrecer los elementos móviles de la bici y la resistencia del viento. A efectos prácticos, si quieres prolongar la autonomía de tu bici, trata de mantener siempre la inercia y no apures cuando te estés acercando a un semáforo en rojo que te obligue a parar. Mejor anticípate y ve reduciendo la velocidad de forma paulatina según te vayas  acercando y, con suerte, para cuando llegues ya se habrá puesto en verde.

 

4.Condiciones meteorológicas

Una vez más, las fuerzas externas interfieren significativamente en el funcionamiento de nuestras baterías. Se han documentado aumentos de rendimiento de un 22% en baterías debido al viento a favor y de la misma manera se han visto bajadas igual de significativas al pedalear con el viento en contra.

La temperatura también es determinante, al contrario que los circuitos y chips electrónicos, las baterías no funcionan mejor con las bajas temperaturas ya que hablamos de reacciones químicas. Una temperatura de 0º es suficiente para que el rendimiento de la batería se reduzca en un 20% y esto no quiere decir que pierda su carga o que se produzca un fallo en las celdas, simplemente el frio no permite que los electrones se desplacen con la misma soltura que a temperaturas altas. Sin embargo, esto no significa que cuanto más calor haga mejor funcionará nuestra batería, existe un rango óptimo de funcionamiento de 35º/45º. Si sobrepasamos ese rango empezaremos a notar como la batería pierde su carga debido a la inestabilidad de los iones de litio.

 

rueda mtb eléctrica ebike etna legend

5.Neumáticos

Es crucial mantener la presión adecuada de los neumáticos, el contacto constante genera una fricción que debemos reducir en la medida de lo posible. Unos neumáticos con poco aire harán que una mayor superficie de la cubierta haga contacto con el suelo, provocando así una fricción que ofrecerá resistencia. Del mismo modo, el tipo de cubierta nos puede hacer perder algo de eficiencia. Un neumático liso será mucho más eficiente en asfalto y uno con grandes tacos nos hará ganar recorrido en terrenos escarpados.

 

6.Uso de acelerador

Pese a que en la UE no es legal el uso de acelerador en una bicicleta eléctrica, hay usuarios que optan por instalar uno de estos accesorios, ya sea porque se fatigan o por simple comodidad. En cualquier caso, el acelerador es capaz de reducir hasta en un 50% la autonomía de una batería. La explicación es obvia, si omitimos la asistencia humana, tendremos un mayor consumo de energía por parte del motor.

 

7.Componentes desajustados

Tanto si usas frenos de disco como V- brake, un mal ajuste puede hacer que las pastillas o zapatas friccionen sobre el disco o llanta y produzcan resistencia. Esto puede parecer que no necesita mención ya que es fácil percatarse de que la bicicleta va frenada, pero antes de que ese frenado indeseado sea notable hay un desajuste gradual previo del que probablemente no te puedas percatar. En una bicicleta normal te costará pedalear y probablemente pronto te des cuenta de la fricción, pero en una bicicleta eléctrica no lo notarás con tanta facilidad, ya que el motor seguirá funcionando igual pero consumiendo más energía. Del mismo modo, un eje descentrado, unos radios destensados o una suspensión demasiado floja pueden ofrecer una mínima resistencia que nos puede hacer perder algo de autonomía.

 

batería legend ebike celdas

8.La edad de la batería

Existe un factor importantísimo a la hora de medir la longevidad de una batería. Quizás el factor más determinante en como afecta a la autonomía en bicicletas eléctricas. La vida de una batería no empieza en el momento que se fabrican las celdas, ni siquiera en el momento que el ensamblador construye la batería. El día 1 de la batería de litio comienza en su primera carga. Esto es debido al SEI (Solid Electrolyte Interphase), una reacción química que en la primera carga provoca una capa de óxido de litio alrededor del ánodo de grafito.

Esta reacción marca el comienzo de la vida útil de la batería, pero conlleva una discreta reducción de la capacidad de carga desde el primer ciclo, algo totalmente habitual en todas las baterías de Ion-litio. Aun así, la degradación natural del litio va ocurriendo de ciclo a ciclo, por lo que no debe preocuparte comprar una batería nueva fabricada hace un año ya que los fabricantes entregan las celdas con un 60% de primer ciclo de carga en la mayoría de los casos.

 

9.Potencia del motor y accesorios

Existen numerosos tipos de motor, los más comunes son lo de 250W pero otras muchas eBikes montan motores de 500W o más que requieren de un consumo mucho mayor. Es muy recomendable saber la potencia del motor o, para ser más precisos, la potencia máxima de salida del controlador, a la hora de hacerse con una eBike, una vez más, la elección dependerá de nuestras necesidades.

Como cabe esperar, el uso de dispositivos y accesorios en una bicicleta precisa de energía para funcionar. Muchos se alimentan a pilas o llevan su propia batería interna,  pero lo más común es aprovechar la batería de la bicicleta eléctrica para alimentar luces, smartphones, cláxones, displays, cuentakilómetros, etc… Normalmente no se aprecia (en términos de rendimiento) el uso de unos pocos accesorios, pero una vez más todo depende de la cantidad de energía que necesitemos para usar dispositivos externos. En una ocasión un cliente instaló un sistema de sonido alimentado por el puerto USB de su Legend Monza y sacrificó algo de autonomía a cambio de ser el alma de la fiesta.

10.Desarrollo de pedaleo

Llevar un desarrollo de pedaleo incorrecto también es una causa por la que la autonomía en bicicletas eléctricas pueda verse mermada. Sobre todo en bicicletas eléctricas con motor central es muy importante llevar un desarrollo adecuado y te explicamos porqué:

Igual que los motores de combustión, los motores eléctricos tienen un rango de rpm en el que son más eficientes. El pico máximo de eficiencia energética (en torno al 80%) se da en unas rpm bastante altas. Esto quiere decir que por debajo de esas velocidades de giro el motor tiende a ser mucho menos eficiente y tiene mucha relevancia en motores centrales (pues estos utilizan  la cadena, y por tanto el cambio, como transmisión), así que intenta tener esto en cuenta cuando uses el cambio de tu bici.

bateria exterior bicicleta eléctrica legend milano

Como comentábamos al comienzo, existen algunos mitos sobre las baterías que en su momento fueron correctos pero que a día de hoy, no solo son erróneos, si no que pueden hacer que nuestras baterías se vean perjudicadas. Uno de los más extendidos es la recomendación de realizar una carga total en el primer ciclo para agotarla completamente antes de realizar la segunda carga. Afortunadamente, el BMS (BATTERY MANAGEMENT SYSTEM) que se encuentra en el interior de la misma ya se encarga de limitar la carga o descarga total para aumentar la vida de las celdas, impidiendo la sobrecarga. El BMS también se encarga de controlar la velocidad de carga y descarga, algo crucial en las baterías de litio ya que nunca se descargaran al 100%.

Si bien las baterías de litio no tienen efecto memoria, muchos fabricantes recomiendan calibrar nuestra batería una vez cada 3 meses. Aquí explican cómo hacerlo.

 

Conociendo estas causas podemos hacernos una idea de la eficiencia que obtendremos al movernos con nuestra bicicleta eléctrica y la batería que necesitaremos dependiendo del uso que le demos. El usuario medio quedará cubierto con las baterías de 8,8Ah para un uso más intensivo precisará probablemente llegar a los 11Ah y en el caso de flotas de transporte es muy común tener un respaldo de baterías de sustitución en carga constante. Pero no podemos omitir el hecho de que,  para determinados usuarios, bien porque necesiten recorrer distancias muy largas por pendientes muy prominentes o bien porque su peso sea excesivo, una bicicleta eléctrica puede que no sea su solución de movilidad ideal.

 

Referencias:

Vida y muerte de una batería de ion-litio I

El ABC de las baterías

La verdad sobre las baterías de litio

Wikipedia – Baterías de ion de litio

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Bicicleta plegable eléctrica

La bicicleta plegable eléctrica está revolucionando el mercado del transporte ecológico por sus numerosas ventajas.
Se trata de un medio de transporte sostenible diseñado para todo tipo de personas, independientemente de su edad o condición física.
Normalmente, la bicicleta había sido vista como un vehículo destinado únicamente a fines recreativos o deportistas.
Aunque algunas personas habían empezado a emplearlo como transporte urbano. Era una minoría que la empleaba en desplazamientos de poca importancia pero nunca antes de un evento o una cita laboral debido al exceso de sudor que provoca el ejercicio en una bicicleta.
La bicicleta eléctrica funciona con un sensor que capta que hay alguien pedaleando y pone en marcha el motor, al dejar de pedalear o frenar, el motor se para.
Con la incorporación del motor eléctrico a la bicicleta y la posibilidad del pedaleo asistido, se ha eliminado la necesidad de realizar ejercicio físico, evitando el sudor tan molesto y antiestético, por lo que la bicicleta eléctrica ha pasado a ser el medio de transporte alternativo preferido.
Además, este nuevo avance, ha conseguido que en un mayor número de personas tengan acceso a la bicicleta, como las personas mayores o con movilidad reducida que antes eran incapaces de recorrer trayectos en bicicleta, ahora lo pueden hacer.
Incluso, los usuarios ya habituados al bicicleta convencional, han encontrado en la eléctrica una aliada ante pendientes pronunciadas que son muy difíciles de recorrer o simplemente como ayuda después de largas rutas turísticas.
Otra de las grandes cualidades de la bicicleta plegable eléctrica es su bajo consumo en combustible, aparte de que es un medio de transporte no contaminante porque no emite CO2, su consumo de electricidad es muy bajo y la elevada autonomía de sus baterías hacen que sea un vehículo idóneo para todo tipo de trayectos. Aunque es aconsejable, en caso de tener previsto recorrer largas distancias, ir equipado con varias baterías de repuesto para cualquier tipo de imprevisto.
La bicicleta eléctrica es mucho más económica que otros vehículos eléctricos como el automóvil que son más caros y con un uso más complicado por la falta de infraestructura para repostar.
Por otra parte, la nueva bicicleta plegable eléctrica tiene la capacidad de plegado, es decir, de desmontarse hasta ocupar el mínimo espacio posible.
Esta acción de plegado se realiza rápidamente en casi todos los modelos, máximo 30 segundos, y de forma sencilla para que el usuario no ponga en riesgo los componentes de la bicicleta.
Esta capacidad consigue que sea perfecta para combinar su uso con el transporte público, sin necesidad de que quite el lugar de un pasajero, así como que se pueda guardar fácilmente en el maletero de un coche para realizar actividades en bicicleta en áreas más alejadas o irnos de vacaciones con ella.
También, posibilita su traslado en el ascensor y su almacenaje en un armario, lo que resulta más cómodo para el usuario de las grandes ciudades.
Sobre la legislación para circular con una bicicleta plegable eléctrica, en España no se necesita de carnet de conducir ni seguro, por lo que es como una bicicleta tradicional, aunque ha de cumplir una serie de requisitos:
- Contar con un motor que no supere los 250W de potencia.
- Velocidad máxima de 25 Km/h.
- No debe pesar más de 40 Kg.
Características Técnicas de nuestras bicicletas eléctricas plegables

Todas estas ventajas son las que han conseguido que la bicicleta plegable eléctrica sea la preferida para su uso urbano.