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Baterías para bicicletas eléctricas: LA GUÍA DEFINITIVA

Las baterías siempre juegan un papel importantísimo en la autonomía y las prestaciones de la bicis eléctricas, pero además, en muchos casos, el precio de la misma es un 40% del coste total de la bici. Por eso es importante contar con la mayor información antes de decidirte.

¿Qué tipo de batería llevan las bicicletas eléctricas?

La primeras bicis eléctricas se propulsaban con pesadas baterías de plomo en dos variantes muy parecidas llamadas AGM-Plomo y Gel-Plomo. Se diferencian de las de los coches porque estas baterías no son de arranque, sino que están diseñadas para soportar ciclos profundos de carga y descarga (a la batería de tu coche solo le estás demandando energía durante un breve instante hasta que el motor se pone a funcionar; más tarde es el alternador el que se encarga de proporcionar energía a los sistemas).  Todavía podemos ver estas baterías de AGM en muchas bicis eléctricas chinas, en vehículos para personas con movilidad reducida y en patinetes eléctricos asequibles.

Un salto de calidad y ligereza lo proporcionó la siguiente generación de baterías: las de Níquel Cadmio (NiCd) y Níquel Metal Hidruro (NIMH). Actualmente están tan en desuso que es muy difícil -por no decir imposible- encontrar celdas  para reemplazar a las degradadas. Si tu vecino te vende su bici antigua con este tipo de batería, piensa que puede que nunca rentabilices la inversión. Sustituir esta batería por una de Litio puede duplicar o triplicar el precio que pagaste por la bici.

Y luego llegó el litio. Y lo hizo para quedarse. El 100% de las baterías del catálogo de BIOBIKE (y de cualquier tienda especializada en e-bikes de media y alta gama), está basada en este compuesto químico.

Las ventajas del Litio

Entre las múltiples ventajas destacan la menor densidad de energía por centímetro cúbico, la ausencia de “efecto memoria” y mayor cantidad de ciclos de recarga. En otras palabras: son baterías que pesan 4 veces menos que las de plomo, siempre puedes ponerlas a cargar en todo momento sin esperar a que se descargen, y duran muchos, muchos años más .

La química del Litio

Podemos encontrarnos con tres tipos de compuestos de litio: ION Litio, Litio Polímero (LiPo) y Litio Fosfato de Hierro (LiFPO4). Estas últimas tienen la ventaja de poseer más ciclos de recarga, pero son muy pesadas. El Litio Polímero es my versátil y barato, pero estos momentos, la industria apuesta claramente por celdas de ION Litio en un único formato: el 18650. Este número hace referencia a las dimensiones de la celda, por lo que pueden adaptarse según las demandas de espacio y capacidad con independencia de quien las fabrique.

 

 

En BIOBIKE nos gusta trabajar con fabricantes que se amoldan a este estándar, al ser el que más fiabilidad y polivalencia proporciona. También son el tipo de celdas que instalamos en nuestros kits de conversión. Las marcas más reconocidas son Samsung, Panasonic, Sony y LG

Pero los señores de BH, nuestro fabricante más inquieto, ha adoptado el nuevo estándar 21700, usando para sus Atom-X las mismas celdas que propulsan los Tesla. Los de Vitoria siempre van un pasito más allá…

¿Qué magnitudes entran en juego?

La capacidad de energía que una batería puede almacenar está expresada en Watios a la hora (Wh), que es la resultante de multiplicar el Voltaje del sistema (V) por los Amperios a la hora que es capaz de proporcionar (Ah).  Existen baterías que van desde 300 Wh hasta los 700 Wh. Las baterías más extendidas de casi todos los fabricantes rondan los 400 Wh.

¿Qué hay dentro de una batería de Litio?

Energía eléctrica que emana de celdas individuales conectadas entre sí. Dependiendo de la configuración y la cantidad de celdas, se obtiene la capacidad de almacenamiento deseada.

Si recuerdas nociones básicas de EGB, serás capaz de saberlo todo en un pispás. Cada celda tiene un voltaje de 3,6V. Si conectamos 10 de ellas en serie, obtendremos 36V, que es la tensión típica con la que operan la mayoría de las bicis eléctricas del mercado. Con esto, ya haremos funcionar el 99% de nuestras bicis. Durante un ratito, eso sí.

 

Por otro lado, las celdas más usadas tienen una carga eléctrica de 2500 mAh (2,5 Ah). Por lo tanto, si usamos 10 celdas en paralelo, tendríamos una batería de 36V x 2,5Ah = 90 Wh. No está mal, pero no es suficiente para hacer un Camino de Santiago. Si queremos duplicar la capacidad, tan solo tenemos que añadir en paralelo una celda más a cada una de las 10 que hemos conectado en serie, así sucesivamente. Las baterías de gran capacidad pueden llegar a tener  6 en paralelo y 10 en serie, consiguiendo por lo tanto más de 500 Wh.  Fácil, ¿no?

Aparte de la carcasa, los LEDs de indicación de nivel de batería y las llaves del cierre, verás encima de las celdas un componente muy discreto pero decisivo: el BMS (Battery Management System). Este cachiperre tiene muchas tareas; algunas de ellas relativas a a la seguridad y la integridad de la batería, pero la más importante es que es el encargado de ecualizar la descarga y la descarga de los grupos de celdas, evitando que las más próximas se degraden antes, tal y como pasa con las baterías de los móviles.

¿Cuántos kilómetros puedo recorrer?

Entre todos los factores que determinan la autonomía de una bicicleta eléctrica, la capacidad de la batería es tan determinante como el resto, por ello te invitamos a que leas este artículo en el que te presentamos a los distintos personajes que entran en escena, desde la eficiencia del motor hasta lo que has desayunado esta mañana. Tan importantes son, que el rango puede variar hasta un 80%.

Bosch tiene una estupenda herramienta para calcular la autonomía en función del tipo de batería, peso del ciclista, tipo de bici, tipo de motor, nivel de asistencia, etc. Puedes acceder a este simulador pinchando en la imagen:

 

Si nos ceñimos a las baterías, es obvio que cuantos más watios a la hora, más kilómetros podrás hacer.  Nuestra experiencia nos dice que con 400 Wh en Madrid o circulando sobre pistas forestales y en asistencia media, muchos de nuestros clientes superan los 80 Km con un sistema central como Bosch, Yamaha o Brose. Si el motor está integrado en la rueda, la autonomía se reduce en un 30%. Si quieres realizar rutas que superen los 100 kilómetros, te recomendamos un sistema central y una batería de 500 Wh.

La Riese & Muller Supercharger GT Touring (4.589 €), tiene la opción de instalar otra batería adicional de 500Wh. ¡Ya hay usuarios que rozan los 300 kilómetros con una sola carga!

Si usas la bici eléctrica para realizar trayectos en ciudad no es rentable invertir en más batería.  La Gretel Nano tienen una batería de 280 Wh con el que te desplazarás 30-40 kilómetros por el tráfico urbano sin sudar.

Gretel NANO  (280,8 WH) PVP: 899 

Además, al ser plegable, es perfecta para usarla en conjunción con el transporte público.

La vida útil de las baterías de Litio.

Todas las baterías se degradan, sin excepción. Los fabricantes aseguran durante dos años sus baterías frente a defectos de fabricación y también frente a una degradación superior al 20%, pero la vida útil real se extiende mucho más allá. Por ejemplo, nosotros empezamos a vender la estupenda y asequible Urban Biker Mini hace 7 años y todavía no hemos tenido que reemplazar ninguna batería por degradación extrema.

Bosch PowerPack  de 400Wh

En general, y si nos ceñimos en exclusiva a la batería, la vida útil depende en gran medida de la calidad de las celdas que están instaladas, por ello es importante saber qué fabricante anda detrás . Otro factor es la energía almacenada: el índice de degradación de la batería disminuye con la capacidad de la batería; las más grandes tardan más en degradarse.

Degradación por tiempo y por ciclos de recarga

Todavía no tenemos estadísticas de degradación de sistemas de alta gama como Bosch o Yamaha porque ambos salieron al mercado hace pocos años. Estos fabricantes aseguran que estas baterías son capaces de soportar  500 ciclos de carga (en sus laboratorios) conservando el 80% de su capacidad.

Si en cada ciclo puede hacerte 80 kilómetros, esto nos da una vida útil de 40.000 kilómetros. ¿Será cierto que podrán dar una vuelta completa a la Tierra, o las baterías se morirán antes de completar sus ciclos de carga debido al tiempo transcurrido? . Estaremos muy pendientes…

Además, la mayoría de veces que pones a cargar al bici, la batería no está completamente descargada (esto es una de las ventajas de carecer de “efecto memoria”) . ¿Cómo computan los fabricantes estos ciclos parciales? Prometemos enterarnos.

Índice de descarga en reposo

Las baterías en reposo se suelen tener un índice de descarga que varía de un 5% a un 10% mensual. Muchos modelos de baterías entran en modo “hibernación” después de varios días sin uso gracias a la protección que ofrece su BMS pero a pesar de todo, la descarga por inactividad siempre se produce.

Pongamos que haces una ruta larga y fundes completamente la batería. En la pantalla de tu manillar (o en el indicador LED de la batería) verás que la batería indica 0%. La bici deja de funcionar, pero en realidad, todavía queda un 15% de capacidad en la batería. ¿Por qué? Para evitar un una descarga profunda. 

Sigamos con la historia: llegas a casa y dejas la bici aparcada sin carga en una esquina durante cuatro meses. En este lapso de tiempo, si no la has puesto a cargar antes, a la batería le ha dado tiempo a descargarse del todo.

Cuando a la batería le alcanza una descarga profunda, se deteriora completamente. Se empiezan a hinchar las celdas (algunas de ellas desprenden un tufillo a un compuesto parecido a la acetona) y la batería, sencillamente, la palma. Es irreversible.

¿Qué solución hay? Muy fácil: no hay problema por dejarla durante muchos meses sin usar, pero hay que dejarla con carga. Según muchos fabricantes, la mejor manera de almacenar una batería que no se está utilizando es al 60% de su capacidad.

Al Litio le afecta la temperatura.

Como ya hemos constado en alguna ocasión, el litio también se constipa. Las baterías alcanzan unas prestaciones óptimas con una temperatura de servicio que ronda los 20ºC y van disminuyendo según baja la temperatura. Dicho de otro modo: en inviernos podrás recorrer hasta un 30% menos de kilómetros que en verano.

¿Cuándo se considera que una batería se ha degradado?

Si ya empiezas a sospechar que no te haces los kilómetros que esperabas, hay artilugios que te dirán de una forma precisa la vida útil de tu batería: Se trata de los analizadores profesionales de baterías como el que disponemos en BIOBIKE.

Este aparato simula un ciclo completo de descarga en condiciones reales de uso.  La capacidad extraída se divide entre la nominal y se calcula el tanto por ciento de degradación de la batería. Como ya hemos contado, la mayoría de fabricantes garantizan sus baterías durante 2 años, pero para hacer valer esta garantía muchas veces el fabricante exige enviar la batería a sus instalaciones con la consiguiente pérdida de tiempo. Si no te apetece esperar para saber en qué estado está tu batería, nosotros nos encargamos de hacer la prueba. Suele tardar unas pocas horas y el precio no es excesivo (19 €).

Vida útil y vida “económica”

Hay especialistas que consideran el fin “económico de la batería” cuando ésta alcanza el 70% de su capacidad inicial.  Degradaciones inferiores al 70% son posibles sin que cambien sustancialmente las prestaciones de velocidad y potencia del sistema de propulsión, pero todo depende de la energía que esté demandando el controlador en momentos puntuales. Quizás puedas desplazarte sin problemas en llano o sin cuestas severas, pero al alcanzar un desnivel, el BMS dejará de enviar corriente al controlador para proteger las celdas frente a descargas extremas.

Pero no te preocupes: cuando tu batería llegue a este estado, habrás realizado miles de kilómetros durante muchos años y habrás rentabilizado con creces tu inversión.

¿Y el futuro?

Parece que el formato de celdas cilíndricas basadas en Litio se ha implantado, pero la industria está inquieta buscando mayores densidades de energía, menor peso y menores costes, por ello han aparecido sistemas de almacenamiento de energía como el grafeno, un compuesto que promete cumplir estos requerimientos.

El I+D está en marcha pero lamentablemente, los resultados prácticos sólo los podremos ver a muy largo plazo.

 

Por ahora nos tendremos limitar a seguir disfrutando de las maravillas del Litio, un polvillo blanco que hace que las bicis eléctricas recorran millones de kilómetros todos los días.

Muchas gracias por seguirnos en este Blog y un saludo.

EL EQUIPO BIOBIKE

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