En general, las baterías de iones de litio se consideran actualmente el sistema de almacenamiento de energía en las E-Bikes sin ninguna alternativa. Sin embargo, también existen otros enfoques. La Pi-Pop, por ejemplo, prescinde por completo de este tipo de baterías. La energía de esta E-Bike se suministra mediante supercondensadores. Almacenan la energía generada durante el frenado, en los descensos y en los tramos llanos, y la liberan en cuanto la bicicleta empieza a subir. Esto hace que la autonomía de esta E-Bike parezca teóricamente ilimitada. Echemos un vistazo más de cerca a la Pi-Pop para ver por qué las cosas son diferentes en la práctica.
1.¿Qué es un supercondensador?
2.¿Cómo funcionan los supercondensadores?
3. Ventajas de los supercondensadores frente a las baterías de iones de litio
4. Ventajas de las baterías frente a los supercondensadores
5. Por qué los supercondensadores apenas tienen aceptación
6. Un breve retrato de la E-Bike Pi-Pop
7. ¿Qué es mejor? ¡Los dos juntos!
8. Nuestra impresión general
1 ¿Qué es un supercondensador?
Los supercondensadores absorben la electricidad estática para utilizarla posteriormente. Son, por tanto, dispositivos similares a las baterías de iones de litio para almacenar energía. Utilizan un material aislante entre sus electrodos para separar las cargas positivas y negativas que se acumulan a ambos lados de los electrodos.
E-Bike Pi-Pop
2 ¿Cómo funcionan los supercondensadores?
Los supercondensadores suministran energía rápidamente durante los puntos de máxima potencia, almacenan energía rápidamente y absorben el exceso de energía que de otro modo se perdería. Complementan eficazmente a una batería, ya que se descargan y recargan rápidamente.
A diferencia de los supercondensadores, las pilas recargables son muy adecuadas como fuentes continuas de baja potencia. Sin embargo, alcanzan rápidamente sus límites cuando se trata de puntos de máxima potencia o de recuperar energía, ya que sólo liberan y recargan su energía lentamente.
En la actualidad, los supercondensadores suelen utilizarse como complemento de una fuente de energía primaria debido a sus propiedades.
3.Ventajas de los supercondensadores frente a las baterías
Para ilustrar mejor este tema, utilizaremos como guía una batería con una capacidad de unos 500 vatios hora de un fabricante como Shimano, Bosch, Giant o Yamaha.
Ventajas de los supercondensadores:
1. Los supercondensadores tienen una densidad de potencia mucho mayor, también conocida como potencia específica. Esto significa que pueden suministrar hasta 10.000 W por kilovatio. Las baterías, en cambio, sólo pueden suministrar hasta 3.000 W por kilovatio. Uno de los efectos de esto cuando se conduce una E-Bike es la rápida aceleración desde un punto de reposo y en pendientes.
2. En comparación con las baterías recargables, se desgastan y duran una media de 20 años. Esto contrasta con los cerca de 1.000 ciclos completos de carga de una batería de iones de litio.
3.Las baterías pierden aproximadamente un cinco por ciento de su capacidad máxima al año, aunque no las utilices. Los supercondensadores conservan la misma densidad energética a lo largo de los años.
4. Los supercondensadores soportan mejor las temperaturas extremas. Pueden cargarse y utilizarse desde -40 grados Celsius hasta 65 grados Celsius. El rango de funcionamiento de las pilas suele estar entre -20 grados Celsius y 60 grados Celsius. Sólo debe cargarlas a temperaturas comprendidas entre 0 y 45 grados Celsius. Esto probablemente le resulte familiar a mucha gente. Cargar una batería a 7 grados Celsius, por ejemplo en un garaje sin calefacción, puede llevar hasta un tercio más de tiempo que a 20 grados Celsius.
5. En general, se considera que los supercondensadores son menos perjudiciales para el medio ambiente. Durante la extracción de litio para nuestra batería de 500 Wh se emiten unos 35 kilogramos de dióxido de carbono. Por término medio, se emiten entre 15 y 25 kilogramos más durante la producción, dependiendo de la combinación de generación de energía en el país de fabricación. La suma de estos 50 a 60 kilogramos de media corresponde a las emisiones de un coche pequeño que recorre 400 kilómetros.
6. Los supercondensadores pueden cargarse mucho más rápido que las pilas recargables. Además, no necesitan estar conectados a la red eléctrica. Al fin y al cabo, pueden absorber energía eléctrica de la recuperación de energía de los frenos o del dinamo mientras se pedalea. La batería de una E-Bike tarda varias horas en cargarse por completo. También se generan gastos de electricidad.
7. Convenientemente, los supercondensadores no se incendian ni explotan. Como no son mercancías peligrosas, puedes llevarlos en trenes, aviones y autobuses sin restricciones.
Supercondensador integrado en el portaequipajes
4. Ventajas de las baterías frente a los supercondensadores
1. Las baterías de iones de litio tienen una densidad energética mucho mayor, también conocida como energía específica. Esto significa que pueden almacenar mucha más energía. En el caso de las baterías recargables, se pueden alcanzar los 180 vatios hora por kilogramo. Los supercondensadores, en cambio, sólo alcanzan los 20 vatios hora por kilogramo. Nuestra batería de ejemplo almacena 500 vatios hora con un peso de 2,8 kilogramos. Un supercondensador del mismo peso almacenaría sólo 56 vatios hora, nueve veces menos.
2. Las baterías son capaces de suministrar energía durante un periodo de tiempo muy largo, incluso a niveles de potencia muy bajos. En cuanto un trayecto supera los tres kilómetros, las baterías marcan realmente la diferencia, ya que suministran al motor de la E-Bike una potencia constante durante hasta 100 kilómetros.
3. Los supercondensadores obtienen electricidad del frenado regenerativo. El resultado son pequeñas cantidades. Generar energía a partir del pedaleo con dinamos dificulta aún más la práctica del ciclismo. Las baterías recargables obtienen constantemente energía de la red y no disminuyen en absoluto el placer de pedalear.
4. Una batería vacía o almacenada pierde alrededor del 5% de su capacidad máxima al año, mientras que un supercondensador pierde toda su capacidad en unos minutos.
5. Las baterías recargables no requieren una dinamo en la E-Bike, mientras que este es el caso de las E-Bikes con supercondensadores.
6. Puedes utilizar la batería para cargar el sistema de iluminación, el timbre y posiblemente también dispositivos móviles, además del sistema de la E-Bike. Los supercondensadores se descargan demasiado rápido para hacer posible lo mismo.
| Catergoría | Supercondensador | Batería de iones de litio |
| Tiempo de carga | 1 s a 10 s | 2 h a 5 h |
| Ciclo de vida | un promedio de 20 años | un promedio de 1.000 ciclos de carga |
| Densidad energética (Wh/kg) | un promedio de 5 | un promedio de 200 |
| Densidad de potencia específica (W/kg) | máximo 10,000 | entre 1000 y hasta 3000 |
| Temperatura de carga | -40 °C a 65 °C | 0 °C a 40 °C |
| Temperatura de funcionamiento | -40 °C a 65 °C | -5 °C a 40 °C |
5. Por qué apenas se utilizan supercondensadores en las bicicletas eléctricas?
Cuando una E-Bike frena, se genera relativamente poca energía, ya que son mucho más lentas y ligeras que los coches, por ejemplo. A menudo, la cantidad de energía almacenada simplemente no es suficiente para proporcionar apoyo en distancias más largas. Solíamos montar en una Matra Tidal Force. En un descenso de 300 metros, la batería de 300 Wh se recargaba en torno a un cinco por ciento mediante el frenado regenerativo. En el trayecto de vuelta, la conducción consumía alrededor del 20 por ciento de la capacidad en el mismo tramo porque iba cuesta arriba. Debido al perfil, los supercondensadores siempre fueron inferiores a las baterías convencionales de las E-Bikes en esta ruta.
La otra forma de cargar los supercondensadores es utilizar dinamos, que se alimentan pedaleando. Por supuesto, esto requiere más esfuerzo de tu parte.
La gráfica ilustra cómo la capacidad de la batería de una E-Bike disminuye gradualmente, mientras que puede fluctuar rápidamente con los supercondensadores.
6. Pi-Pop un breve retrato
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- Cockpit de la E-Bike Pi-Pop
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- Unidad de control para el sistema E-Bike de la Pi-Pop
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- Pantalla de la E-Bike Pi-Pop
7. ¿Qué solución es mejor: supercondensador o batería?
Aunque Pi-pop utiliza únicamente supercondensadores para sus E-Bikes, creemos que lo ideal sería una combinación de ambos. Maxwell Technologies, líder mundial en la fabricación de supercondensadores, deja claro en su página web que los supercondensadores son un complemento de las fuentes de energía primarias, ya sean baterías o motores de combustión. Por otro lado, el pedaleo es una fuente de energía primaria, por lo que Pi-Pop bien podría tener éxito con su concepto.
8. Nuestra impresión general
La Pi-Pop podría ser una E-Bike muy interesante, especialmente para trayectos cortos en la ciudad, e incluso podría encontrar imitadores con conceptos similares. Queda por ver la eficacia de las bicicletas eléctricas con supercondensadores. Especialmente cuando se trata de superar pendientes o de proporcionar apoyo suficiente para distancias más largas.
Detalles técnicos de la E-Bike Pi-Pop
- Cuadro: Aluminio
- Tamaño del cuadro: Talla única
- Horquilla de suspensión: Zoom 141D
- Motor/generador: Aikema Electric Drive Systems AKM100SX 250W, 45Nm
- Sistema de almacenamiento de energía: Supercondensadores
- Unidad de control: Pi-pop
- Transmisión: Shimano Tourney RD-TY300D
- Frenos: Tektro MD-M280
- Peso: 21,7 kg
- Peso total máximo permitido: 120 kg
- Color: blanco
- Precio: 2.450 euros
Imágenes: SAS Solutechnic Engineery Electronic; Maxwell Technologies
