La guía definitiva sobre baterías para bicicletas eléctricas
Te lo contamos todo sobre las baterías de bicicletas eléctricas con esta completa guía.
Tabla de contenidos- - ¿Qué tipos de baterías llevan las bicicletas eléctricas?
- - Baterías de litio para bicicletas eléctricas
- - Ventajas de las baterías de litio
- - Composición química del litio
- - Qué hay en una batería de litio
- - Cuál es la vida útil de la batería de litio
- - ¿La temperatura afecta al litio?
- - Qué magnitudes entran en juego en las baterías para bicicletas eléctricas
- - Cuántos kilómetros se pueden recorrer con baterías de bicicletas eléctricas
- - Degradación de las baterías de bicicletas eléctricas según el tiempo y los ciclos de carga
- - Cuál es el índice de descarga en reposo de las baterías para bicicletas eléctricas
- - Cuándo se puede saber si una batería de bicicleta eléctrica se ha degradado
- - Vida económica de las baterías para bicicletas eléctricas
Las baterías para bicicletas eléctricas son una parte fundamental para el funcionamiento de este tipo de medio de transporte sostenible. Sin embargo, no mucha gente sabe qué tipo de baterías montan las bicicletas eléctricas, sus ventajas, la vida útil, qué autonomía proporcionan, etc. Por ello, en este artículo intentaremos despejar todas estas dudas y mucho más.
¿Qué tipos de baterías llevan las bicicletas eléctricas?
Las baterías de las bicis eléctricas se han lanzado al mercado en tres generaciones:
- 1ª generación: baterías de Gel-Plomo y baterías de AGM-Plomo.
- 2ª generación: baterías de Níquel Metal Hidruro (Ni-MH) y baterías de Níquel Cadmio (NiCd).
- 3ª generación: baterías de Litio.
Por supuesto, si estás pensando en comprar una electrobike lo ideal es que cuente con una batería de litio, debido a sus numerosas ventajas respecto a las anteriores.
Baterías de litio para bicicletas eléctricas
Las baterías de iones de litio, también denominadas baterías Li-Ion, son dispositivos diseñados para almacenar energía eléctrica que emplea como electrolito una sal de litio que consigue los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.
Ventajas de las baterías de litio
Esta tecnología se ha situado como la más interesante para su uso en ordenadores portátiles, teléfonos móviles y otros aparatos eléctricos y electrónicos como las bicicletas eléctricas. Entre sus principales ventajas se encuentran las siguientes:
- Muy baja tasa de autodescarga: cuando se guarda una batería, ésta se descarga progresivamente aunque no se utilice. En el caso de Li-ion es de menos un 6% mensual. Muchas de ellas, tras seis meses en reposo, pueden retener un 80% de su carga.
- Facilidad para saber la carga que almacenan: basta con medir, en reposo, la tensión de la batería. La energía almacenada es una función de la tensión medida.
- Larga vida útil: en algunas baterías para vehículos eléctricos (con el tipo LiFePO4) se muestran datos de más de 3.000 ciclos de carga/descarga para una pérdida de capacidad del 20% a C/3.
- Descarga lineal: la tensión varía mucho durante toda la descarga: si la tensión nominal de una celda de litio es de 3,6V, la tensión máxima se hallará en torno a 4,2V, mientras que la tensión mínima recomendada es 2,5V para evitar la descarga profunda de la batería y la reducción de su vida útil. Esto significa que la variación de la tensión de celda con respecto al estado de carga es constante. En otras palabras, la pendiente de la recta dV/dC es constante, lo que facilita saber con buena precisión el estado de carga de la batería.
- Mínimo efecto memoria: este fenómeno reduce la capacidad de las baterías con cargas incompletas.
- Alta tensión por célula: cada batería proporciona 3,7 voltios, lo mismo que tres baterías de Ni-MH o Ni-Cd (1,2 V cada una).
- Poco espesor: se presentan en placas rectangulares, con menos de 5 mm de espesor, lo que las hace especialmente interesantes para integrarlas en bicis eléctricas.
- Gran capacidad de descarga: algunas baterías de Li-ion —las llamadas "Lipo" Litio-ion Polímero (ion de litio en polímero)— que hay en el mercado se pueden descargar totalmente en menos de dos minutos.
- Poco peso: a igualdad de carga almacenada, son menos pesadas y ocupan menos volumen que las de tipo Ni-MH y mucho menos que las de Ni-Cd y plomo.
- Elevada densidad de energía: acumulan mucha mayor carga por unidad de peso y volumen.
Composición química del litio
En la actualidad hay tres tipos de compuestos de litio:
- ION Litio
- Litio Polímero (LiPo)
- Litio Fosfato de Hierro (LiFPO4)
Los dos últimas tienen la ventaja de contar con más ciclos de recarga, pero son muy pesadas. Además, el Litio Polímero es muy versátil y barato. Ahora bien, 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, así que pueden adaptarse dependiendo de las necesidades de espacio y capacidad, independientemente del fabricante.
Qué hay en una batería de litio
Una batería de litio para bicicleta eléctrica contiene energía eléctrica que surge de celdas individuales interconectadas. Según la configuración y la cantidad de celdas, se consigue la capacidad de almacenamiento deseada.
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 bicis eléctricas del mercado.
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 36V x 2,5Ah = 90 Wh.
Para duplicar la capacidad, tan solo hay que añadir en paralelo una celda más a cada una de las diez conectadas en serie. Y 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?
Además de la carcasa, los LEDs de indicación de nivel de batería y las llaves del cierre, encima de las celdas hay un componente discreto pero decisivo: el BMS (Battery Management System).
Este sistema puede implementar varias tareas relativas a la seguridad y la integridad de la batería. No obstante, lo más importante es conocer que es el encargado de igualar la descarga y la descarga de los grupos de celdas para evitar que las más cercanas se degraden antes.
Cuál es la vida útil de la batería de litio
Hay que tener en cuenta que absolutamente todas las baterías de bicicletas eléctricas se degradan. No hay excepción. A pesar de que los fabricantes suelen dar una garantía de dos años frente a defectos de fabricación y una estimación de una degradación de alrededor del 20% en dicho tiempo, la vida útil es bastante mayor.
Generalmente, la vida útil depende de la calidad de las celdas que incorpore. Lógicamente, si el fabricante es más fiable, la vida útil probablemente será mayor. También hay que considerar la energía almacenada, puesto que el índice de degradación disminuye con la capacidad; es decir, las baterías más grandes tardan más en degradarse.
¿La temperatura afecta al litio?
Las baterías, como todo aparato, ofrecen unas prestaciones adecuadas con temperaturas alrededor de los 20ºC, bajando en función de la temperatura. Esto quiere decir que en temporadas más frías se puede recorrer menos distancia que en temporadas más cálidas.
Qué magnitudes entran en juego en las baterías para bicicletas eléctricas
La capacidad de energía que una batería para bici eléctrica puede almacenar está expresada en Watios a la hora (Wh), esto es, la resultante de multiplicar el Voltaje del sistema (V) por los Amperios a la hora que es capaz de proporcionar (Ah). Hay baterías que oscilan desde los 300 Wh hasta los 700 Wh, aunque las baterías más extendidas de rondan los 400 Wh.
Cuántos kilómetros se pueden recorrer con baterías de bicicletas eléctricas
Hay algunos fabricantes como Bosch que cuentan con herramientas para calcular la autonomía según el nivel de asistencia, el tipo de motor, el tipo de bicicleta eléctrica, el peso del ciclista, el tipo de batería, etc.
De forma general, cuanto más watios a la hora tenga la batería, más autonomía ofrecerá. Como dato adicional, si el motor se integra en la rueda, su autonomía se verá reducida en un 30%.
Degradación de las baterías de bicicletas eléctricas según el tiempo y los ciclos de carga
Generalmente, fabricantes como Yamaha o Bosch aseguran que sus baterías soportan hasta 500 ciclos de carga conservando el 80% de su capacidad. Así, se pueden hacer los siguientes cálculos:
Si en un ciclo se pueden hacer unos 80 kilómetros (por coger un número al azar), la vida útil de la batería de la bici eléctrica sería de 40.000 kilómetros.
Cuál es el índice de descarga en reposo de las baterías para bicicletas eléctricas
Las baterías en reposo cuentan generalmente con un índice de descarga que oscila de un 5% a un 10% mensual. Adicionalmente, muchos modelos entran en “hibernación” tras varios días sin uso gracias a la protección del BMS. No obstante, la descarga por inactividad es inevitable.
Si se utiliza una bicicleta eléctrica hasta agotar la batería al 0%, realmente la misma cuenta con un 15% para evitar una descarga profunda. Si se deja una bici eléctrica durante largo tiempo parada, la batería se habrá descargado totalmente si no se ha puesto a cargar antes.
Y es que la descarga profunda daña completamente la batería. Las celdas de la misma se inflan, incluso provocando un olor similar a la acetona, y la batería muere. Por eso, para evitarlo hay que dejarla con carga. Lo ideal es dejarla en torno al 60% de su capacidad.
Cuándo se puede saber si una batería de bicicleta eléctrica se ha degradado
Si se sospecha que la batería de la bici eléctrica no da los mismo kilómetros que antes, existen aparatos especiales para conocer la vida útil de la misma: los analizadores profesionales de baterías.
Estos artilugios simulan un ciclo completo de descarga en condiciones reales de uso. En este caso, la capacidad extraída es dividida entre la nominal y se calcula el porcentaje de degradación de la batería.
Vida económica de las baterías para bicicletas eléctricas
Se considera que el fin económico de una batería de ebike es cuando llega al 70% de su capacidad inicial. Sin embargo, se puede seguir utilizando por debajo de esta cifra, pero hay que tener en cuenta que no será como antes.
Los desplazamientos en llano o en cuestas suaves no darán problemas, pero con desniveles mayores el BSM no enviará corriente al controlador con el fin de proteger las celdas frente a descargas extremas.
En definitiva, las baterías para bicicletas eléctricas pueden durar bastante tiempo, especialmente si son de litio. Aún así, su autonomía dependerá de la exigencia de los recorridos y de la capacidad de las mismas.
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