¿Por qué las bicicletas eléctricas no cuentan todas con este equipamiento común en los automóviles eléctricos?
Los automóviles eléctricos recargan sus baterías al acelerar y al frenar. ¿Por qué no las bicicletas y otros dispositivos eléctricos individuales? Explicaciones.
Una vez que se prueba una bicicleta eléctrica asistida (BEC), se comprende rápidamente que puede sustituir al coche en muchos casos de uso y desplazamientos, tanto urbanos como en zonas periféricas de menos de 10 a 15 kilómetros. Por lo general, el tiempo de viaje es el mismo, o incluso menor, que al ir en bicicleta de puerta a puerta, y los ahorros en dinero y estrés se notan muy pronto, sin mencionar, por supuesto, la menor contaminación.
Y luego están los otros usos, de ocio, como los paseos del fin de semana o incluso los largos viajes por carretera de varios días y cientos de kilómetros. En estos casos, la gestión de la energía y la autonomía puede adquirir mayor importancia en la organización de un itinerario. Una cuestión aún más crucial dado que la recarga de una VAE lleva mucho más tiempo que la de un coche, ya que no se habla de minutos sino de horas; entre 5 y 7 horas para una carga completa, según el tamaño de la batería. Por lo tanto, no hay sentido intentar hacer una pequeña recarga en el camino, porque si planea una parada de 30 minutos, a lo sumo recuperará energía suficiente para recorrer 10 kilómetros. La recarga, entonces, solo se puede hacer por la noche, en el campamento.
Es allí donde surge la cuestión de la gestión de la energía… y, por lo tanto, de su recuperación. Una pregunta que la mayoría de los aficionados a las bicicletas eléctricas se han hecho al menos una vez: ¿por qué las bicicletas de asistencia eléctrica no están equipadas con un sistema de regeneración que permita recargar la batería al pedalear y al frenar, al igual que los automóviles eléctricos?
En primer lugar, ¿cómo funciona exactamente? El principio del frenado regenerativo en un coche eléctrico se basa en la capacidad del motor eléctrico para funcionar como un generador. Durante la aceleración, consume electricidad para hacer girar las ruedas. Al reducir la velocidad, las ruedas pueden a su vez hacerlo girar a él: entonces opone resistencia al movimiento y convierte una parte de la energía del vehículo en electricidad, que se envía de vuelta a la batería. Esta recuperación no requiere necesariamente presionar el pedal del freno, ya que, dependiendo del coche y del modo seleccionado, se activa tan pronto como se suelta el acelerador, con una intensidad que a menudo se puede regular. También puede ser activada mediante el pedal del freno, momento en el que la electrónica distribuye la deceleración entre el motor y los frenos mecánicos.
El dispositivo permite recuperar energía que de otro modo se habría disipado en calor en los frenos, y así someterlos a menos esfuerzo, todo ello con una comodidad al conducir a la que muchos usuarios de vehículos eléctricos se acostumbran rápidamente.
Dado que una bicicleta eléctrica también cuenta con un motor y una batería, uno podría esperar encontrar esta función. Pero su transmisión cambia significativamente la situación.
La rueda libre, el primer obstáculo para la recuperación de energía
En una bicicleta clásica, cuando dejas de pedalear, la rueda trasera sigue girando sin transmitir movimiento a la cadena ni a las pedales. Ese es el papel de la rueda libre, que permite aprovechar su impulso sin tener que mover las piernas con cada giro de la rueda. Sin embargo, en muchas bicicletas eléctricas, el motor está instalado en la zona del pedalier. Transmite su fuerza a la rueda trasera a través de la cadena. Cuando dejas de pedalear, la rueda libre impide que la rueda trasera genere retroalimentación en esta transmisión. Por lo tanto, el motor no gira debido al movimiento de la bicicleta y no puede producir electricidad.
Por eso, los sistemas de propulsión centralizados comunes no ofrecen recuperación de energía. Esta limitación se debe a su arquitectura mecánica y no podría superarse con una simple actualización de software. De hecho, el fabricante Kalkhoff menciona este diseño como una de las razones que explican la escasez de este dispositivo.
Instalar el motor directamente en el centro de la rueda, en el núcleo, puede permitir sortear el problema. Sin embargo, es necesario que la rueda pueda accionar efectivamente el motor. Pues bien, algunos motores de rueda también cuentan con un mecanismo de rueda libre que los desconecta cuando la asistencia no funciona. Por lo tanto, tampoco es posible recuperar energía en este caso.
Aun así, algunas bicicletas eléctricas ya lo hacen
No obstante, el frenado regenerativo sí existe en las bicicletas eléctricas, aunque sigue siendo poco común.
Con el sistema Zehus, utilizado especialmente por REF Bikes, el ciclista puede activar la recuperación de energía al pedalear hacia atrás: el motor entonces ralentiza la bicicleta al mismo tiempo que envía electricidad de vuelta a la batería. Este pedaleo en reversa sirve para controlar el dispositivo, y son precisamente el movimiento de la bicicleta y la rotación de la rueda los que proporcionan la energía recuperada. Pero, en mi humilde opinión, seguir pedaleando, incluso hacia atrás, no constituye realmente un verdadero sistema de recuperación de energía “pasivo”.
En Stromer, en la categoría de speed pedelecs (las VAE con asistencia hasta 45 km/h clasificadas en la categoría de ciclomotores), la recuperación de energía también puede servir como freno motor en descensos. La marca ofrece diferentes ajustes y una función que adapta la resistencia del motor para mantener una velocidad de descenso seleccionada. Anuncia hasta un 20 % más de autonomía gracias a esta recuperación de energía. En este caso, hay que tener en cuenta que estas bicicletas son un poco más pesadas y, por lo tanto, presentan una inercia mayor, lo cual favorece una mejor regeneración. Si hacemos una comparación con el automóvil, es un verdadero paradojo: solemos culpar —a menudo con razón— el excesivo peso de algunos modelos, pero son precisamente esos los que disfrutan de la mejor regeneración de energía. Dicho esto, para ser completamente precisos, la regeneración atenúa la desventaja del peso, pero no la convierte en una ventaja energética.
¿Y si reinventáramos la vieja dinamo?
Los ciclistas que experimentaron las luces alimentadas por dinamo probablemente recuerden esa pequeña piedra con rueda que se colocaba contra el costado de la llanta. La rueda la hacía girar, lo que generaba electricidad para alimentar y, por lo tanto, iluminar las bombillas de los faros. Además, esto causaba una resistencia al rodar que podía hacer sudar un poco (sí, la necesidad de energía adicional se transmitía al ciclista; la física es implacable).
¿Por qué no retomar esta idea para recargar una batería? Técnicamente, el principio es válido. Un generador independiente, accionado directamente por una rueda, podría producir electricidad incluso en una bicicleta cuyo motor de asistencia se encuentra en los pedales. Una electrónica adecuada se encargaría de convertir y regular esta energía para enviarla a la batería. Sin embargo, sería necesario ir más allá de una dinamo de iluminación simplemente conectada a la batería. Para recuperar una potencia significativa se requiere un generador dimensionado en consecuencia, una electrónica compatible y una batería capaz de aceptar la recarga en esas condiciones.
Un guijarro contra la llanta también generaría problemas de ruido y, sobre todo, de desgaste. Integrar el generador en el centro de la rueda evitaría este contacto con la llanta, pero seguiría añadiendo material, peso y costos. Por lo tanto, la idea es viable, pero a costa de una mayor complejidad.
Incluso se podría llevar la lógica al extremo de reproducir el comportamiento de un automóvil eléctrico al levantar el pie del pedal. Un sensor detectaría que se ha dejado de pedalear, y luego la electrónica controlaría el generador según un nivel seleccionado en el manillar: rueda libre, recuperación ligera, media o intensa. Los mandos de freno también podrían solicitar una mayor recuperación. Este funcionamiento encajaría perfectamente en una bicicleta, siempre y cuando se deje que el ciclista elija. Pues dejar de pedalear puede corresponder a varias intenciones: reducir la velocidad antes de un cruce, controlarla en una bajada o simplemente aprovechar el impulso en una zona plana.
En los dos primeros casos, recuperar energía presenta un interés evidente. En el tercero, el generador haría que la velocidad disminuyera más rápidamente, y sería necesario recuperarla pedaleando o utilizando la asistencia. De ahí la ventaja de la rueda libre, que no dejo de recomendar cuando se trata de una conducción ecológica con vehículos eléctricos.
¿Cuánta energía se podría recuperar realmente?
Para medir el interés del sistema, también hay que considerar las cantidades de energía involucradas. Tomemos un conjunto de bicicleta y ciclista de 100 kg que se desplaza a 25 km/h. Su energía cinética de traslación representa aproximadamente 0,67 Wh. Por lo tanto, una parada completa permitiría recuperar, en un cálculo ideal sin pérdidas, el equivalente a aproximadamente el 0,13 % de una batería de 500 Wh. En la realidad, solo una parte de esta energía llegaría a la batería. El generador y la electrónica tienen sus pérdidas, mientras que las resistencias del aire y del rodamiento también contribuyen a la desaceleración sin producir electricidad. Cada parada representa, por lo tanto, una aportación bastante modesta, aunque las contribuciones pueden sumarse.
El relieve ofrece más potencial. Para el mismo conjunto de 100 kg, una bajada de 500 metros de desnivel corresponde a aproximadamente 136 Wh de energía potencial gravitacional. Esta cifra sigue siendo una reserva teórica: una parte se utiliza para superar la resistencia del aire y la fricción, y el sistema solo recupera una fracción del resto. No obstante, se comprende por qué una larga bajada puede hacer que la recuperación de energía sea mucho más relevante. Pero, una vez más, es la física la que nos recuerda que no existen milagros energéticos: el resultado dependerá siempre del recorrido, de la masa transportada, de la velocidad, del frenado necesario y del rendimiento del equipo.
Y por cierto, ¿qué pasa con las patinetes eléctricas?
Dado que el motor de las patinetas eléctricas suele estar integrado directamente en una rueda, sin pasar por cadena ni pedales, su estructura permite recuperar energía con mayor facilidad. En los modelos diseñados para ello, la rueda acciona el motor durante la desaceleración, y este a su vez devuelve electricidad a la batería. El Xiaomi Electric Scooter 5 ofrece así recuperación de energía al soltar el acelerador o al frenar, con tres niveles de intensidad ajustables a través de la aplicación. De este modo, se reproduce de forma bastante precisa el funcionamiento al que están acostumbrados los conductores de vehículos eléctricos.
Sin embargo, las limitaciones físicas siguen siendo las mismas que en una bicicleta: a velocidades y masas comparables, la cantidad de energía disponible durante una desaceleración es similar. El ejemplo de la patineta demuestra sobre todo que la recuperación de energía puede integrarse en un vehículo ligero y relativamente sencillo, siempre y cuando su motorización haya sido diseñada para este propósito.
El desarrollo de esta función es, en última instancia, el resultado de un compromiso. En una bicicleta ligera destinada a recorridos en terreno plano, un equipo adicional puede aportar pocos beneficios teniendo en cuenta su peso y su costo. Por otro lado, para un ciclista que enfrenta diariamente largas descensas, una recuperación bien integrada y ajustable podría tener más sentido. Lo que queda por hacer es proponer un sistema cuyas ventajas justifiquen su uso, al tiempo que se deja al ciclista la opción de recuperar, cuando lo desee, esta función muy sencilla y siempre eficaz: la rueda libre.