Por que as bicicletas elétricas não contam todas com esse equipamento comum presente nos carros elétricos?

Os carros elétricos recarregam suas baterias ao acelerar e ao frear. Por que não as bicicletas e outros equipamentos elétricos individuais? Explicações.

Quando se experimenta uma bicicleta com assistência elétrica (BAE), percebe-se rapidamente que ela pode substituir o carro em muitos casos de uso e deslocamentos, tanto urbanos quanto em áreas periféricas com distâncias inferiores a 10 a 15 quilômetros. Geralmente, o tempo de viagem é o mesmo, ou até menor, do que ao se andar de bicicleta de porta em porta, e as economias em dinheiro e estresse são sentidas rapidamente, sem falar, é claro, na redução da poluição.

E depois há os outros usos, de lazer, como passeios de fim de semana ou até mesmo grandes viagens por estrada que duram vários dias e centenas de quilômetros. Em tais situações, o gerenciamento da energia e da autonomia pode ganhar maior importância na organização de um itinerário. Essa questão é ainda mais crucial, já que a recarga de um VE elétrico leva muito mais tempo do que a de um carro, pois não se fala mais em minutos, mas em horas — entre 5 e 7 horas para uma carga completa, dependendo do tamanho da bateria. Portanto, não adianta tentar fazer uma pequena recarga durante a viagem, pois, se você planejar uma parada de 30 minutos, conseguirá no máximo percorrer 10 quilômetros, no melhor dos casos. A recarga, então, deve ser feita apenas à noite, no acampamento.

É aí que surge a questão da gestão da energia… e, portanto, de sua recuperação. Uma pergunta que a maioria dos entusiastas de bicicletas elétricas já se fez pelo menos uma vez: por que as bicicletas de assistência elétrica não são equipadas com um sistema de regeneração que permita recarregar a bateria ao pedalar e ao frear, assim como os carros elétricos?

Primeiramente, como isso funciona exatamente? O princípio da frenagem regenerativa em um carro elétrico se baseia na capacidade do motor elétrico de funcionar como um gerador. Durante a aceleração, ele consome eletricidade para acionar as rodas. Ao desacelerar, as rodas podem, por sua vez, acioná-lo: nesse caso, ele opõe resistência ao movimento e transforma parte da energia do veículo em eletricidade, que é devolvida à bateria. Essa recuperação não exige necessariamente que se pressione o pedal do freio, pois, dependendo do carro e do modo selecionado, ela ocorre assim que se solta o acelerador, com uma intensidade frequentemente regulável. Ela também pode ser ativada pelo pedal do freio, sendo que a eletrônica distribui então a desaceleração entre o motor e os freios mecânicos.

O dispositivo permite recuperar energia que, de outra forma, seria dissipada como calor nos freios, reduzindo assim a carga sobre eles, tudo isso com uma sensação de condução à qual muitos usuários de veículos elétricos se acostumam rapidamente.

Como uma bicicleta elétrica também possui motor e bateria, poderíamos esperar encontrar essa função. No entanto, sua transmissão muda significativamente a situação.

A roda livre, primeiro obstáculo à recuperação

Em uma bicicleta clássica, quando você para de pedalar, a roda traseira continua girando sem acionar a corrente nem as pedais. É aí que entra a roda livre, que permite aproveitar o impulso da bicicleta sem precisar acompanhar cada rotação com as pernas. Já em muitas bicicletas elétricas, o motor está localizado ao nível do pedalier. Ele transmite sua força à roda traseira por meio da corrente. Quando você para de pedalar, a roda livre impede que a roda traseira acione essa transmissão de volta. Assim, o motor não gira devido ao movimento da bicicleta e não consegue gerar eletricidade.

É por isso que as transmissões centrais comuns não oferecem recuperação de energia. Esse limite se deve à sua arquitetura mecânica e não poderia ser superado por uma simples atualização de software. A fabricante Kalkhoff menciona inclusive essa concepção como uma das razões que explicam a raridade desse dispositivo.

Instalar o motor diretamente no centro da roda, no núcleo, pode permitir contornar o problema. No entanto, é preciso que a roda consiga efetivamente acionar o motor. Porém, alguns motores de roda também possuem um mecanismo de roda livre que os desconecta quando a assistência não está funcionando. Portanto, também é impossível recuperar energia nesse caso.

Alguns bicicletas elétricas já fazem isso

Apesar disso, o freio regenerativo realmente existe em bicicletas elétricas, embora ainda seja pouco difundido.

Com o sistema Zehus, utilizado especialmente pela REF Bikes, o ciclista pode ativar a recuperação de energia pedalando para trás: o motor então desacelera a bicicleta enquanto devolve eletricidade para a bateria. Esse movimento de pedalada reversa serve para controlar o dispositivo, sendo que são justamente o movimento da bicicleta e a rotação da roda que fornecem a energia recuperada. Mas, na minha humilde opinião, continuar pedalando, mesmo para trás, não constitui realmente um verdadeiro sistema de recuperação de energia “passivo”.

Na Stromer, na categoria de speed pedelecs (veículos elétricos com assistência de até 45 km/h classificados na categoria de ciclomotores), a recuperação de energia também pode funcionar como freio motor em descidas. A marca oferece diferentes ajustes e uma função que adapta a resistência do motor para manter uma velocidade de descida desejada. Ela afirma que é possível obter até 20% a mais de autonomia graças à recuperação de energia. Nesse caso, é preciso levar em conta o fato de que esses bicicletas são um pouco mais pesadas, o que lhes confere uma inércia maior, favorável a uma melhor regeneração de energia. Se fizermos uma comparação com os carros, trata-se de um verdadeiro paradoxo: tendemos a culpar — muitas vezes com razão — o peso excessivo de alguns modelos, mas são justamente eles que se beneficiam da melhor regeneração de energia. Dito isso, para ser totalmente preciso, a regeneração atenua a desvantagem do peso, mas não a transforma em vantagem energética.

E se reinventássemos a velha dinamo?

Os ciclistas que experimentaram os faróis alimentados por dinamo provavelmente se lembram daquela pequena pedra com roda que se colocava contra o lado do pneu. A roda a fazia girar, gerando eletricidade para alimentar e, assim, acender as lâmpadas dos faróis. Além disso, isso causava resistência à rolagem que podia fazer o ciclista suar um pouco (pois a necessidade de energia adicional era transferida para o ciclista — a física é impiedosa).

Por que não retomar essa ideia para recarregar uma bateria? Tecnicamente, o princípio é viável. Um gerador independente, acionado diretamente por uma roda, poderia produzir eletricidade mesmo em uma bicicleta cujo motor de assistência está localizado no pedal. Uma eletrônica adequada se encarregaria de converter e regular essa energia para enviá-la à bateria. No entanto, seria necessário ir além de uma dinamo de iluminação simplesmente conectada à bateria. Para obter uma potência significativa, é preciso um gerador dimensionado adequadamente, uma eletrônica compatível e uma bateria capaz de aceitar a recarga nessas condições.

Um seixo em contato com o pneu também causaria problemas de ruído e, principalmente, de desgaste. Integrar o gerador no centro da roda evitaria esse contato com o pneu, mas ainda assim acrescentaria material, peso e custo. Portanto, a ideia é viável, mas com um nível adicional de complexidade.

É até possível levar essa lógica adiante e reproduzir o comportamento de um carro elétrico ao se soltar o pedal. Um sensor detectaria o fim da pedalada, e então a eletrônica comandaria o gerador de acordo com um nível escolhido no guidão: roda livre, recuperação leve, média ou forte. Os freios também poderiam solicitar uma recuperação maior. Esse funcionamento se encaixaria perfeitamente em uma bicicleta, desde que se permita que o ciclista escolha. Afinal, parar de pedalar pode corresponder a várias intenções: desacelerar antes de um cruzamento, controlar a velocidade em uma descida ou simplesmente aproveitar o impulso em uma parte plana.

Nos dois primeiros casos, recuperar energia apresenta um interesse evidente. No terceiro, o gerador faria com que a velocidade diminuísse mais rapidamente, sendo necessário recuperá-la posteriormente pedalando ou utilizando a assistência. Daí a vantagem da roda livre, que eu não paro de defender quando se trata de condução econômica em veículos elétricos.

Quanta energia poderíamos realmente recuperar?

Para medir o interesse do sistema, também é necessário considerar as quantidades de energia envolvidas. Vamos tomar um conjunto de bicicleta e ciclista de 100 kg, rodando a 25 km/h. Sua energia cinética de translação representa aproximadamente 0,67 Wh. Portanto, uma parada completa permitiria recuperar, em um cálculo ideal sem perdas, o equivalente a cerca de 0,13% de uma bateria de 500 Wh. Na realidade, apenas uma parte dessa energia retornaria à bateria. O gerador e a eletrônica têm suas perdas, enquanto as resistências do ar e do rolamento também contribuem para a desaceleração sem gerar eletricidade. Cada parada representa, portanto, um aporte bastante modesto, embora as contribuições possam se somar.

O relevo oferece ainda mais potencial. Para o mesmo conjunto de 100 kg, uma descida de 500 metros de declive corresponde a aproximadamente 136 Wh de energia potencial gravitacional. Esse valor representa, mais uma vez, uma reserva teórica: parte dela é utilizada para superar a resistência do ar e do rolamento, e o sistema recupera apenas uma fração do restante. No entanto, compreende-se por que uma longa descida pode tornar a recuperação de energia muito mais significativa. Mas, mais uma vez, é a física que nos lembra que milagres energéticos não existem: o resultado dependerá sempre do percurso, da massa transportada, da velocidade, do freio necessário e da eficiência do equipamento.

E a propósito, e as trotinetes elétricas?

Como o motor das patinetes elétricas geralmente está integrado diretamente a uma roda, sem a necessidade de corrente e pedalier, sua arquitetura permite de forma mais fácil a recuperação de energia. Nos modelos projetados para isso, a roda aciona o motor durante a desaceleração, e este devolve eletricidade para a bateria. O Xiaomi Electric Scooter 5 oferece, assim, recuperação de energia ao soltar o acelerador ou ao usar o freio, com três níveis de intensidade ajustáveis pelo aplicativo. Assim, temos um funcionamento bastante semelhante ao dos carros elétricos aos quais os motoristas já estão acostumados.

As limitações físicas permanecem as mesmas de uma bicicleta: com velocidade e massa comparáveis, a quantidade de energia disponível durante uma desaceleração é semelhante. O exemplo da patinete mostra, sobretudo, que a recuperação de energia pode ser integrada a um dispositivo leve e relativamente simples, desde que sua motorização tenha sido projetada para esse fim.

O desenvolvimento dessa função resulta, no fim das contas, de um compromisso. Em uma bicicleta leve destinada a percursos planos, um equipamento adicional pode trazer poucos benefícios, considerando seu peso e custo. Por outro lado, para um ciclista que enfrenta diariamente longas descidas, uma recuperação bem integrada e ajustável pode fazer mais sentido. Resta então propor um sistema cujo benefício na prática justifique o uso do equipamento, ao mesmo tempo em que permite ao ciclista optar, quando desejar, por essa função muito simples e sempre eficaz: a roda livre.