Baterías de las bicis eléctricas y tipos

Con avances en controladores y baterías, las bicicletas eléctricas se han abierto paso en un tipo de movilidad muy eficiente para nuestros intereses, sobre todo para aquellos que veían a la bicicleta convencional con la necesidad de agregar nuevas funcionalidades que la hagan todavía una mejor solución. Así, básicamente, se tratan de bicis a las que se le ha acoplado un motor eléctrico. Este motor puede estar integrado en la rueda trasera, delantera o cerca del eje de pedalier. El motor ayuda al avance de la bicicleta y recibe energía de la batería que se recarga en la red eléctrica.

Qué baterías usan las bicicletas eléctricas

En este sentido, y al igual que ocurre con los coches de nueva generación, las baterías forman un aspecto fundamental en estas bicicletas eléctricas. Sobre todo, porque, como mencionábamos, son las que aportan la energía al motor que va anexado a las ruedas o al palier. En este sentido, el funcionamiento de la misma no sería igual sin estas unidades de almacenamiento.

Las mismas, por su parte, plantean varias dudas. Las frecuentes son las que tienen que ver con su funcionalidad, vida útil, autonomía que proporcionan… y sus ventajas. A grandes rasgos, las encargadas de almacenar la energía suelen ser de plomo o de litio. Normalmente, estas aportarían autonomías de hasta 30 km, aunque es posible que se aumente generalmente.

A ella se le suma el acumulador, que se suele ubicar en la parrilla trasera o en la zona media de la bicicleta, bajo el asiento. Al mismo tiempo, el motor eléctrico es de tipo in-wheel. Lo típico es que el motor esté ubicado en la rueda trasera, aunque hay diseños que lo llevan en la rueda delantera. Esto hará porque la bicicleta también tenga una tracción total.

En qué fijarse

Es entonces cuando tendremos que prestar atención a la autonomía que las unidades aportarán a las mismas. Porque, aunque la batería esté cargada al máximo, difícilmente una bicicleta eléctrica tendrá la misma autonomía para dos personas, ya que no viene dada solo por su capacidad, sino también por factores externos a la batería.

• Capacidad. La energía total que puede almacenar una batería (capacidad) se mide en vatios-hora (Wh). Se especifica en la mayoría de baterías de fabricantes reconocidos y, en todo caso, se puede calcular multiplicando el voltaje (V) por la carga (Ah). Una batería de 36V y 10Ah tiene una capacidad total de 360Wh. Cuanto más grande, más capacidad.
• Autonomía. La cantidad de kilómetros que se pueden recorrer con estas baterías variará mucho según el uso que se haga del motor. En términos generales, la mayoría de bicicletas y usuarios se mueven con un consumo de entre 5 y 10 Wh/k, de forma que una batería de 360 Wh tendría que poder ofrecer potencialmente energía para recorrer entre 36 y 72 km. La autonomía real dependerá del sensor y de la forma de conducción.
• Duración. La duración de la batería variará según el peso del ciclista. No es lo mismo propulsar a una persona de 60 kilos que a una de 100. Este factor viene relacionado con el tipo de recorrido en el que nos situemos (siguiente punto).
• Energía. Aquí influye la energía que apliquemos a los pedales. Cuanta más fuerza hagamos en las bicicletas eléctricas, más se las estaremos ahorrando a las baterías. Juega un papel muy importante el tipo de recorrido que vayamos a realizar. Si existen muchas pendientes, la autonomía de la bici se verá reducida respecto a si solo vas por un terreno muy plano, a pesar de que hayas hecho los mismos kilómetros.
• Divisores. La autonomía de la batería también depende de que la bici tenga pocos rozamientos internos o del tipo de neumáticos, entre otras cosas. Y ten en cuenta que cuanta más autonomía, más pesará la batería.

Cuáles son los tipos existentes

Porque sí. Podríamos decir que un motor sin baterías no es nada. A partir de ahí, asaltan características como su potencia, la cual se mide en vatios/hora (Wh), una medida energética para conocer su capacidad. A la hora de contar con unas u otras que resulten mejor, las baterías de estos Vehículos de Movilidad harán porque seleccionemos entre tres generaciones con las que se obtendrá, además, un voltaje y amperios más elevados para la energía. En este caso, actualmente se dan estas variantes.

• 1ª generación o baterías de Gel-Plomo y baterías de AGM-Plomo.
• 2ª generación o baterías de Níquel Metal Hidruro (Ni-MH) y baterías de Níquel Cadmio (NiCd).
• 3ª generación o baterías de litio.

En lo que tiene que ver con las primeras, estas son las que se incorporaron en los primeros tiempos donde se hizo porque las bicicletas pudieran ser también propulsadas por un motor eléctrico a baterías. Sobre estas, cabe resaltar que, a pesar de ser las más añosas, son una de las más utilizadas. Son las baterías de plomo en dos variantes: AGM-Plomo y Gel-Plomo. Están diseñadas para soportar ciclos profundos de carga y descarga. Su capacidad es de 25Wh por Kg.

A su vez, pronto llegaron las de segunda generación, aquí con las de Níquel Metal Hidruro y Níquel Cadmio. Se vieron como una solución muy práctica porque son duraderas y considerablemente más seguras. De hecho, responden notablemente mejor a las de tercera generación de ión-litio, en parte porque no usan líquidos inflamables. Logran una capacidad de 55-70 Wh por Kg.

Por último, contamos con las de ión-litio, las más novedosas. Destacan múltiples ventajas, como la menor densidad de energía por centímetro cúbico, una mayor cantidad de ciclos de recarga y, además, más ligeras: su peso en cuatro veces menos que las de plomo. Son también más duraderas. Su capacidad es de 90-190 Wh por Kg, lo que favorece considerablemente a la autonomía de las bicicletas.

Unidades AGM-Plomo

Las baterías de plomo-AGM son confeccionadas para nuestras bicicletas eléctricas a base de fibra de vidrio absorbente, de manera que al ensamblar la batería e introducir el electrolito líquido, éste es absorbido por la fibra AGM que opera como una esponja. Fueron las primeras que se incorporaron a estas e-bikes.

Proporcionan los mismos beneficios que las baterías de gel, pero con la diferencia de que este tipo de baterías soportan la tensión de carga con la cuales trabajan las baterías convencionales, sin precisar de ninguna modificación al sistema de carga. Una clara muestra del potencial de las baterías de plomo/AGM es la batería AGM Hermética de 12 voltios y 9 amperios, regulada por válvula de seguridad VRLA y que posee más de 800 ciclos reales de cargas y descargas.

Gel-Plomo

En estas baterías se añade al electrolito un compuesto de silicona, lo que genera que el líquido se convierta en una masa sólida como gelatina. Esto hará porque las baterías de gel tengan una mayor vida útil, garantizando un número elevado de ciclos de cargas y descarga, y que reduzcan el porcentaje de evaporación.

Una de sus mejores características es que soportan descargas profundas y ambientes con vibraciones, golpes y altas temperaturas. Aptas para las bicicletas eléctricas, estas baterías cuentan con un voltaje más estable durante la descarga, al tiempo que tampoco requieren de mantenimiento y son más seguras (si se rompen no hay posibilidad de derrame de líquido).

Por contra, y como algo que las más modernas de iones de litio les ganan ampliamente, estas de gel deben cargarse con tensiones más bajas, por eso el cargador ha de estar correctamente ajustado para este tipo de baterías. Al respecto, podemos estar hablando de modelos de gel de 12V y 12Ah. Estas dispondrían de un voltaje nominal de 12 voltios, una capacidad nominal de 12 amperios y con un peso aproximado de 4 kilos.

Iones de litio

Y por último llegaron las de iones de litio, el salto de calidad y de las que la gran mayoría de las e-bikes más tienden a utilizar. Y no por otro motivo que porque son las que aportan más ventajas. Esta tecnología utiliza una sal de litio como que consigue los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

Se ha situado como la más interesante para su uso en ordenadores portátiles, teléfonos móviles y otros aparatos eléctricos y electrónicos. Con ellas sabremos beneficiarnos ampliamente gracias a su baja tasa de auto descarga, facilidad para saber la carga que almacenan o su gran vida útil (llega a los 3 años).

Su principal ventaja radica en el hecho de que no tienen efecto memoria, por lo que pueden funcionar, aunque solo se carguen parcialmente.  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 muy versátil y barato, pero estos momentos, la industria apuesta claramente por celdas de Ion Litio en un único formato: el 18650. Este es un número que hace referencia a las dimensiones de la celda, adaptándose según las demandas de espacio y capacidad.

Cada celda tiene un voltaje de 3,6V, por lo que, si se conectan diez en serie, se conseguirán 36V, que es la tensión típica con la que operan la mayoría de las bicicletas eléctricas del mercado con sobre este tipo de baterías. Asimismo, las celdas más utilizadas disponen de una carga eléctrica de 2500 mAh (2,5 Ah). Por ello, si se emplean 10 celdas en paralelo, el resultado sería de una batería de 90 Wh (36V x 2,5Ah). Su precio es más elevado que el resto de unidades.

Cómo podemos cuidarlas

Al margen de las indicaciones del fabricante de la batería que puedas haber elegido, existen métodos que harán porque éstas vengan tengan una vida más o menos duradera, dependiendo de sus materiales o de su uso. Para ello, y con el fin de garantizar una correcta utilización, entran en fase unas pautas para el mantenimiento de las baterías.

Estas pueden ser las más comunes, como que siempre será adecuado utilizar el cargador facilitado por el fabricante para esa batería, puesto que están precisamente adaptados para ese modelo. Al mismo tiempo, hay que tener en cuenta aspectos como la degradación, las cuales, en la mayoría de los casos, tienen un uso garantizado durante dos años. Pero posteriormente mermarán. darles un uso apropiado.

Además, y si así lo indica el fabricante, los periodos de carga y descarga completas se deben realizar periódicamente. Lo ideal es usar la batería de la bicicleta eléctrica como complemento al pedaleo, no usar como una motocicleta de velocidad reducida.

Indicadores de potencia

A la hora de determinar cuál es la potencia que otorgarán estas unidades a nuestro vehículo, estas se rigen por varias características que la hacen de un rango mayor o menor. Esta viene determinada de la mano de los que son los voltios (V), amperios/hora (Ah) y vatios/hora (Wh). Así, en este caso, las tres son particularidades muy distintivas.

• Los voltios son la potencia de la batería. Podemos encontrar versiones de 24, 36, 48 y 72v. A mayor voltaje, mayor potencia. La mayoría de bicicletas eléctricas montan baterías de 36V, ya que ofrece una buena relación coste/eficacia. Por otro lado, las baterías de 72V son bastante más caras, y su elevada potencia podría convertir nuestra bicicleta eléctrica en ciclomotor, superando el límite legal en la velocidad del motor (25 km/h).
• Amperios/hora. Es la que indicará la autonomía. A mayor amperaje, mayor autonomía. En el caso de las bicicletas eléctricas es muy relativo porque depende del nivel de asistencia al pedaleo que usemos. Esto puede derivarse del peso de la bicicleta, de nuestro propio peso, de la presión de los neumáticos, de nuestra forma de conducción… lo más habitual son 10Ah.
• Vatios/hora. Compara baterías de diferentes voltajes y amperajes a la hora de decidirnos por una. Una batería de 24 voltios y 20AH, rendirá los mismos 480 vatios/hora que una batería de 48 voltios y 10AH. Se comportará igual.

Capacidad

La siguiente característica que deberemos prestar atención es la capacidad de estas baterías para bicicletas eléctricas. Para ello, y con el fin de determinar la capacidad de la misma, podemos tomar como referencia los vatios/hora, que es la que hará de comparativa entre los diferentes voltajes y amperajes.

Aquí, se hará multiplicando voltios y amperios, como hemos reconocido en los indicadores de potencia. Esto puede ser, por ejemplo, una batería de 24V y 8Ah tiene un tamaño de 192 vatios/hora, mientras que una batería de 36V y 10 Ah tendría el doble de capacidad: 360 vatios/hora.

Vida útil

Luego de la capacidad, un aspecto muy interesante de estas será su vida útil. De la misma manera que en los coches, esta se mide en ciclos. Un ciclo es el tiempo que transcurre entre la descarga total y la carga posterior. En los modelos estándar, la vida útil de la batería de una bicicleta eléctrica ronda los 600 ciclos, y hay algunas marcas que pueden llegar hasta los 1000 ciclos.

Cuando los ciclos se van consumiendo, la capacidad de almacenar energía de la batería se va reduciendo hasta un 70 u 80% respecto a la batería nueva.

Autonomía

La autonomía juega otra baza más que sugerente entre unas baterías y otras. Y es que, dependiendo de si su autonomía es más amplia o no, conseguiremos tener un mayor recorrido. Así, de forma general, cuantos más vatios a la hora tenga la batería, más autonomía ofrecerá. El número de recargas que indica el fabricante es un indicador, pero tenemos que considerar también que no es el único indicador válido ya que el tiempo es un factor relevante también.

Como término medio, una batería para bicicleta eléctrica tiene una vida útil de entre 2 y 4 años según el uso que le demos. A partir de ese momento empezarán a perder autonomía. Eso no significa que debamos cambiarla inmediatamente, sino que los ciclos de carga serán menores y perderán capacidad de almacenaje de energía. Como tal, esta es muy relativa: puede ir desde los 15-30 kilómetros en las bicicletas de paseo hasta los 100 kilómetros en bicicletas eléctricas de alta gama.

Sin embargo, no será del todo continua siempre. Como muestran los amperios/hora, no vendrá dada solo por su capacidad sino también por otros factores externos: el peso, condición física del ciclista, el terreno… En este caso, como es lógico, una batería no durará lo mismo con una persona de 70 kilos que con una de 100. Así, una bicicleta eléctrica de paseo difícilmente supere los 24 voltios y por lo tanto los 250wh, mientras que una bicicleta eléctrica de montaña de gama media-alta puede llegar fácilmente hasta los 350-400 Wh.