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octubre 16, 2022 8 lectura mínima

Hace algún tiempo escribimos sobre la autonomía en bicicletas eléctricas de baterías de iones de litio, aunque básicamente la mayoría de las baterías de este tipo se rigen por los mismos principios. En aquel post, hicimos un resumen de las principales razones por las que una batería de iones de litio descarga la energía que tiene acumulada y, por tanto, podemos determinar la distancia. En esta ocasión vamos a tratar el tema desde un punto de vista más preciso, y profundizaremos en el mecanismo que hace posible el gasto energético de nuestras baterías de iones de litio. También desmontaremos mitos sobre el funcionamiento de estas baterías, ya que en muchas ocasiones, no somos conscientes de los cambios tecnológicos que se producen a nuestro alrededor, fomentando ideas que antes eran reales pero ahora no lo son.

Existen muchos tipos de baterías de litio con diferentes combinaciones químicas y por lo tanto difieren en sus capacidades y en sus deficiencias. Las celdas electroquímicas que utilizamos en nuestras baterías están compuestas por un cátodo de NMC (óxido de cobalto, níquel y 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 vuelve 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 destacable del litio es simplemente que el proceso de electrólisis puede repetirse hasta cientos o miles de ciclos. La vida útil de las pilas viene 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 disminuyan con cada uso. Esto se debe a varios factores que comentaremos a continuación.

Son las 9:45 de la mañana y suena el teléfono en la oficina de Legend E-Bikes. Un cliente propietario de una Legend Etna quiere hablar con Ramón, nuestro responsable del SAT. El cliente pide explicaciones sobre la ligera disminución de la autonomía de su batería Panasonic-Sanyo de 10,4Ah porque, tras un uso intensivo, ha notado que la capacidad de carga ya no es la del primer día.

Muchos usuarios se preguntan cómo mejorar la autonomía de las bicicletas eléctricas. Es algo que vemos habitualmente, y no solo en las bicicletas eléctricas, sino también en coches eléctricos, smartphones, 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 puntero como parece y, aunque es cierto que se ha avanzado mucho desde aquellas viejas y pesadas baterías de plomo, la tecnología actual tiene varios inconvenientes que debemos tener en cuenta si queremos alargar la vida de nuestras baterías.

1. La segunda ley de Newton

Aunque la segunda ley de Newton explica la relación entre potencia, masa y movimiento, no es nuestra intención que el lector resuelva ecuaciones para determinar si su batería estará a la altura, así que la resumiremos de una forma mucho más práctica.

Puede parecer una obviedad, pero algunas personas no se dan cuenta de la importancia de este detalle, y es que cuanto más pesas, más energía necesitas para moverte. Cuando escuchamos cifras como la distancia que podemos recorrer con una carga, debemos tener en cuenta que estos cálculos se basan en un estándar, que es un ciclista de 70 kg. Por tanto, cuanto más superemos esta cifra, menos autonomía obtendremos de la misma batería. Del mismo modo, cuanta menos masa corporal tengamos, más kilómetros por carga podremos recorrer.

2. Perfil de viaje

Este apartado se rige por los mismos principios que el anterior y es de igual o mayor importancia, ya que el peso de la persona es secundario.



Un recorrido en pendiente rara vez es lineal, ya sea en ciudad o en el campo, es habitual pedalear por pendientes y terrenos 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 se basan en estándares y estos se basan en una inclinación de pendiente neutra, es decir, en el plano.

3. Interrupciones del viaje

El mayor consumo de energía se produce en los arranques. Para vencer la resistencia que representa el peso combinado de la moto más el piloto desde que estamos parados hasta que alcanzamos una velocidad de 25 km/h, se utiliza mucha energía, mucha más de la que se emplea para mantenernos constantes a esa velocidad durante mucho tiempo. Esto se debe a que una vez que hemos alcanzado una velocidad constante, la energía sólo se utiliza para vencer la resistencia mecánica que ofrecen las partes móviles de la bicicleta y la resistencia del viento. A efectos prácticos, si quieres ampliar la autonomía de tu bicicleta, intenta mantener siempre la inercia y no te precipites cuando te acerques a un semáforo en rojo que te obligue a parar. En su lugar, anticípate y reduce la velocidad gradualmente a medida que te acercas y, con suerte, cuando llegues ya se habrá puesto en verde.

4. Condiciones meteorológicas

Una vez más, las fuerzas externas interfieren significativamente en el rendimiento de nuestras baterías. Se han documentado aumentos de rendimiento del 22% en baterías debido al viento a favor, y se han observado caídas igualmente significativas cuando se pedalea con el viento en contra.


La temperatura también es un factor determinante, a diferencia de los circuitos electrónicos y los chips, las baterías no funcionan mejor con bajas temperaturas ya que estamos hablando de reacciones químicas. Una temperatura de 0º es suficiente para reducir el rendimiento de la batería en un 20% y esto no significa que pierda su carga o que haya un fallo en las celdas, simplemente el frío no permite que los electrones se muevan tan libremente como a altas temperaturas. Sin embargo, esto no quiere decir que cuanto más calor haga, mejor funcionará nuestra batería, existe un rango óptimo de funcionamiento de 35º/45º. Si superamos ese rango, empezaremos a notar como la batería pierde carga debido a la inestabilidad de los iones de litio.

5. Neumáticos

Es fundamental mantener una presión adecuada en los neumáticos; el contacto constante genera rozamientos que deben reducirse al máximo. Neumáticos con poco aire harán que una mayor superficie del neumático haga contacto con el suelo, provocando así una fricción que ofrecerá resistencia. Del mismo modo, el tipo de neumático puede hacernos perder algo de eficiencia. Un neumático liso será mucho más eficiente en asfalto, y uno con grandes tacos nos dará más recorrido en terrenos escarpados.

6. Uso del acelerador 

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

7. Componentes mal ajustados

Tanto si utilizas frenos de disco como frenos V-brake, un mal ajuste puede hacer que las pastillas o zapatas rocen con el disco o la llanta y produzcan resistencia. Esto puede parecer que no hace falta decirlo, ya que es fácil darse cuenta de que la bicicleta frena, pero antes de que ese frenazo indeseado se haga perceptible, hay un desajuste gradual previo que probablemente no notes. En una bici normal te costará pedalear, y probablemente notarás pronto el rozamiento, pero en una bici eléctrica no lo notarás tan fácilmente, ya que el motor seguirá trabajando lo mismo pero consumiendo más energía. Del mismo modo, un eje descentrado, unos radios sueltos o una suspensión demasiado floja pueden ofrecer una mínima resistencia que nos haga perder algo de autonomía.

8. Edad de la batería
Hay un factor muy importante a la hora de medir la longevidad de una batería. Quizás sea el factor más determinante en cómo afecta a la autonomía de las bicicletas eléctricas. La vida de una batería no comienza en el momento en que se fabrican las celdas, ni siquiera en el momento en que el montador construye la batería. El día 1 de la batería de litio comienza en su primera carga. Esto se debe a la 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 provoca una discreta reducción de la capacidad de carga desde el primer ciclo, algo bastante habitual en todas las baterías de iones de litio. Aun así, la degradación natural del litio se produce de ciclo en ciclo, por lo que no debe preocuparse por comprar una batería nueva fabricada hace un año, ya que los fabricantes entregan celdas con un 60% del primer ciclo de carga en la mayoría de los casos.

9. Potencia del motor y accesorios
Hay muchos tipos de motores, los más comunes son de 250W, pero muchas otras eBikes tienen motores de 500W o más que requieren un consumo de potencia mucho mayor. Es muy recomendable conocer la potencia del motor o, para ser más precisos, la potencia máxima de salida del controlador, a la hora de comprar una eBike, de nuevo, la elección dependerá de sus necesidades.
Como es de esperar, el uso de dispositivos y accesorios en una bicicleta requiere energía para funcionar. Muchos funcionan con pilas o tienen su propia batería interna, pero lo más habitual es utilizar la batería de la eBike para alimentar luces, smartphones, altavoces, pantallas, cuentakilómetros, etc. El uso de algunos accesorios no suele ser apreciado (en términos de rendimiento), pero de nuevo todo depende de la cantidad de energía que necesitemos para utilizar los dispositivos externos. En una ocasión, un cliente instaló un equipo 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. Golpe de pedal

Un pedaleo incorrecto también es una causa de reducción de la autonomía en las bicicletas eléctricas. Especialmente en las bicicletas eléctricas con motor central es muy importante tener un pedaleo adecuado y explicamos por qué:

Al igual que los motores de combustión, los motores eléctricos tienen un rango de revoluciones en el que son más eficientes. El pico máximo de eficiencia energética (en torno al 80%) se produce a un régimen de revoluciones bastante alto. Esto significa que por debajo de estas revoluciones el motor tiende a ser mucho menos eficiente y es muy relevante en los motores centrales (ya que éstos utilizan la cadena, y por tanto el desviador, como transmisión), así que procura tener esto en cuenta cuando utilices el desviador de tu bicicleta.



Como comentábamos al principio, existen algunos mitos sobre las baterías que en su momento fueron correctos pero que hoy en día no sólo son erróneos, sino que además pueden dañar nuestras baterías. Uno de los más extendidos es la recomendación de hacer una carga completa en el primer ciclo para agotarla por completo antes de hacer la segunda carga. Afortunadamente, el BMS (BATTERY MANAGEMENT SYSTEM) del interior de la batería ya se encarga de limitar la carga o descarga total para aumentar la vida de las celdas, evitando la sobrecarga. El BMS también se encarga de controlar el ritmo de carga y descarga, algo crucial en las baterías de litio, ya que nunca se descargarán al 100%.

Aunque 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 de la batería que necesitaremos en función del uso que le demos. El usuario medio se cubrirá con baterías de 8,8Ah para un uso más intensivo probablemente necesitará llegar a los 11Ah y en el caso de flotas de transporte es muy común tener un respaldo de baterías de repuesto en carga constante. Pero no podemos omitir el hecho de que, para determinados usuarios, bien porque necesiten recorrer distancias muy largas en pendientes muy pronunciadas o bien porque su peso sea excesivo, una bicicleta eléctrica puede no ser su solución de movilidad ideal.

¿Alguna duda o pregunta? Aquí estamos. Ponte en contacto con nosotros y te ayudaremos.



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