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¿Quién no sueña con una batería de larga duración que se cargue en segundos cuando sea necesario? Artículos sobre avances sensacionales en el desarrollo de superbaterías y megacélulas están apareciendo como hongos en la web. ¿Pero son solo rumores? Entrevistamos a cuatro gurús de la industria para averiguarlo.
Sven Bauer
Fundador y CEO BMZ Group
¿Cuál es la situación actual, dónde nos encontramos hoy y cuáles son los mayores desafíos en el proceso de desarrollo de nuevas tecnologías y celdas de baterías?
La tecnología de las baterías para bicicletas está cambiando. Se están volviendo más pequeños y livianos y pueden ofrecer un rango mayor y una vida útil más larga. Las dimensiones de celda 18650 más antiguas son cosa del pasado, y estamos pasando página con el tipo de celda 21700.
Esta es exactamente la misma celda automotriz que Tesla está usando para sus autos. Aporta más rendimiento, mayor alcance y menor peso; es una nueva generación de baterías que también está revolucionando el mercado de las bicicletas. Esto facilitará la integración de las baterías en los cuadros de las bicicletas, permitirá extender los términos de garantía para el consumidor final y, obviamente, aumentará la autonomía de la batería.
¿Podemos esperar desarrollos importantes con respecto a la capacidad de la batería para bicicletas eléctricas en el futuro previsible (durante los próximos dos años)?
Este es un tema muy técnico, pero intentaré explicarlo. En el pasado usábamos principalmente el tipo NMC para bicicletas; eso es níquel, manganeso y cobalto en el cátodo y grafito en el ánodo. Ahora hemos pasado de esta tecnología y estamos usando el tipo NCA, que es un tipo de níquel-cobalto-aluminio; esto significa un aumento del 30% en la capacidad de volumen y peso y también da como resultado un aumento del rango del 30% o una batería que es un 30% más pequeña y liviana.
Al mismo tiempo, reemplazamos el grafito en el ánodo con silicio, lo que también resulta en un aumento de capacidad. En pocas palabras, de la misma manera que sucedió con los teléfonos móviles, la batería desaparece dentro del marco y ya no es visible, y al mismo tiempo podrá recorrer largas distancias. Gracias al tamaño de celda 21700, pronto seremos testigos de un gran salto en el mercado de las bicicletas eléctricas. Esto nos permitirá ofrecer a los clientes garantías más largas mientras que la batería ya no estará visible. Además, se ampliará la autonomía de la batería. BMZ está desarrollando celdas especiales exactamente para este propósito que estarán disponibles en varias bicicletas durante los próximos años.
Ingo Beutner
Jefe de Ingeniería Haibike
¿Cuál es la situación actual, dónde nos encontramos hoy y cuáles son los mayores desafíos en el proceso de desarrollo de nuevas tecnologías y celdas de baterías?
¿Podemos esperar desarrollos importantes con respecto a la capacidad de la batería para bicicletas eléctricas en el futuro previsible (durante los próximos dos años)?
Intentaré responder a ambas preguntas con una sola respuesta. Actualmente, todos los fabricantes de bicicletas y sistemas utilizan celdas cilíndricas, que se combinan con un BMS (sistema de gestión de baterías) y se colocan dentro de una carcasa. Incluso un actor global como Tesla, que ciertamente puede contar con niveles totalmente diferentes de posibilidades financieras, confía en estas células para la producción de automóviles eléctricos.
La celda más común es la celda 18650 (18 mm de diámetro, 65 mm de longitud). La celda 21700 (21 mm de diámetro, 70 mm de longitud) se agregó recientemente, pero todavía es algo exótica para el mercado internacional (también considerando que aún no se dispone de datos a largo plazo). Debido a que Tesla utilizará esta celda para sus futuros modelos de automóviles, la investigación y el desarrollo se beneficiarán de este movimiento.
Todas las baterías se basan en las leyes de la química. En el proceso de carga, las diferencias de potencial se generan utilizando las sustancias relevantes (es decir, litio), luego se almacenan y se liberan nuevamente si es necesario. Pero hay diferentes formas en que las celdas pueden hacer esto: para las herramientas eléctricas, necesitará altas corrientes de descarga para garantizar un alto rendimiento en poco tiempo. Por otro lado, para otras aplicaciones necesitarás una gran capacidad de almacenamiento.
Ambas cosas son ligeramente diferentes entre sí y, especialmente cuando se trata de bicicletas eléctricas, debemos tener en cuenta los aspectos térmicos.
En el pico del verano, una batería puede alcanzar fácilmente temperaturas de más de 60 ° C. En este punto, el BMS reduciría automáticamente el rendimiento de la batería para evitar el sobrecalentamiento de las celdas y evitar daños permanentes.
Existe una celda específica para cada tipo de aplicación, y las bicicletas eléctricas no son una excepción. Las nuevas tecnologías intentan optimizar las células para su aplicación prevista. El enfoque principal está en la química de las sustancias para exprimir hasta el último gramo de rendimiento.
Sin embargo, es igualmente importante alcanzar una alta calidad de producción, ¡porque cada batería será tan buena como la peor celda que contenga! Si un productor de celdas puede aumentar la calidad de la producción, toda la batería mejorará automáticamente.
También tengamos en cuenta que estas mejoras solo se pueden lograr gradualmente y de ninguna manera experimentaremos una duplicación de la capacidad de almacenamiento en uno o dos años. Las “baterías maravillosas” como las que encontramos en los artículos de Facebook o las páginas de noticias suelen ser solo experimentos y proyectos de universidades y en su mayoría optimizadas para un campo de aplicación muy específico (es decir, una batería de teléfono móvil con 2.000 mWh). Para ciertos puntos de referencia, se utilizan corrientes de carga extremadamente altas para «bombear» una batería en segundos o minutos mientras todos los componentes se enfrían con nitrógeno líquido. Este es un escenario que todavía es totalmente impensable en una aplicación diaria, ¡y está a años luz de cualquier tipo de producción en serie!
Sin embargo, tales experimentos pueden abrir puertas a nuevas tecnologías en las que ni siquiera podíamos pensar antes. A corto plazo (dos o tres años) no cambiará mucho en lo que respecta al desarrollo de las baterías de bicicletas eléctricas, e incluso las celdas solo mejorarán ligeramente por las mismas razones mencionadas anteriormente. Además, tenemos que considerar que las nuevas celdas de batería y / o los fabricantes de sistemas deben pasar por un estricto proceso de certificación y múltiples pruebas antes de que se pueda producir un producto en serie. Supongamos que habrá una celda ligeramente mejor disponible en el mercado de celdas el próximo año; todavía tendremos que esperar uno o dos años antes de que esta celda pueda usarse dentro de una batería.
¡Lo único que puedo prever para los próximos dos o tres años es una mejora en la capacidad! El alcance siempre seguirá siendo un tema candente, y se aceptarán 3 kg adicionales para una batería más grande o un extensor de alcance como una solución bienvenida si estos sistemas pueden proporcionar el doble de alcance de acción.
Para las bicicletas eléctricas de gama media-alta o de gama alta, puedo ver que las baterías de 600 Wh se convertirán en una opción estándar en un futuro próximo.
Jan Talavasek
Gerente de Ingeniería Especializado en E-Mountainbike
¿Cuál es la situación actual, dónde nos encontramos hoy y cuáles son los mayores desafíos en el proceso de desarrollo de nuevas tecnologías y celdas de baterías?
En lo que respecta a la densidad de energía, hemos alcanzado una meseta. Se están desarrollando montones de tecnologías celulares nuevas y diferentes, pero no habrá nada concreto disponible en el corto plazo, ¡ni siquiera dentro de dos años! No se trata solo de la densidad de energía, sino también de la densidad de salida, la longevidad, el comportamiento de temperatura alta / baja y, por último, pero no menos importante, la seguridad. Se seguirán logrando pequeñas mejoras en un rango del 10% al 20% anualmente, pero la celda milagrosa seguirá siendo una fantasía lejana.
¿Podemos esperar desarrollos importantes con respecto a la capacidad de la batería para bicicletas eléctricas en el futuro previsible (durante los próximos dos años)?
Ahora mismo tenemos que aprender a gestionar la energía disponible existente de formas más eficientes. Una batería demasiado pequeña a menudo no es el problema real, sino el hecho de que «accidentalmente» desperdiciamos mucha energía sin necesitarla. Se requerirán soluciones de software inteligentes. Con nuestra aplicación Mission Control y su función SmartControl, ya es posible dejar que el software controle el soporte del motor configurando una entrada de destino predefinida; de esta manera, la carga durará hasta el final del viaje.
Tamara Winograd
Jefe de marketing y comunicación de Bosch eBike Systems
¿Cuál es la situación actual, dónde nos encontramos hoy y cuáles son los mayores desafíos en el proceso de desarrollo de nuevas tecnologías y celdas de baterías?
Las baterías juegan un papel crucial como fuente de energía en nuestro sistema Bosch eBike.
En general, es cierto que la densidad de energía y la capacidad de las baterías de bicicletas eléctricas han mejorado exponencialmente en los últimos años. Las baterías para bicicletas eléctricas de Bosch alcanzan la mejor autonomía posible gracias a su larga vida útil y su breve tiempo de carga. El PowerPack 500 es una de las baterías más livianas en su clase de peso y tiene la densidad de energía más alta.
El verdadero desafío en el desarrollo de la batería es alcanzar una alta capacidad manteniendo la batería lo más pequeña y liviana posible. La integración del sistema también juega un papel importante: el diseño de bicicletas eléctricas se está acercando lentamente a los diseños de bicicletas tradicionales. Por eso necesitamos baterías integradas en el cuadro. Con el PowerTube 500 presentamos una solución para nuestros modelos 2018: esta nueva batería integrada combina un diseño moderno y tecnología Bosch de alta calidad para bicicletas eléctricas con un aspecto limpio y atemporal.
¿Podemos esperar desarrollos importantes con respecto a la capacidad de la batería para bicicletas eléctricas en el futuro previsible (durante los próximos dos años)?
En Bosch ya tenemos varias baterías de bicicleta eléctrica probadas en nuestra cartera: son ligeras y pequeñas y ofrecen una buena autonomía.
Dependiendo del estilo de conducción y las condiciones externas, una bicicleta eléctrica puede alcanzar distancias de hasta 100 km con uno de los sistemas de propulsión actuales de Bosch.
Continuaremos desarrollando esta tecnología sofisticada en los próximos años. Hay diferentes escenarios: baterías con mayor capacidad con el mismo peso, o baterías con la misma capacidad pero con menor peso y mayor densidad energética. En Bosch pensamos en múltiples y diferentes direcciones. Solo hay una cosa que no tiene sentido: introducir nuevos modelos cada año. En opinión de Bosch eBike Systems, el progreso solo justifica el lanzamiento de un nuevo producto cada dos o tres años.
Hasta entonces, podemos ofrecer a todos los ciclistas eléctricos que necesiten más capacidad nuestra DualBattery, que ya es una alternativa óptima: una combinación de dos PowerPacks que ofrecen hasta 1.000 Wh, una gran solución para largas distancias, recorridos largos y subidas empinadas.
Conclusión
Seamos claros: la supercélula con la que nos encontramos a menudo en la red no estará disponible pronto, pero el progreso en el campo de la tecnología de baterías es tangible. Por un lado, la celda 21700 más grande probablemente aumentará la capacidad de la batería, por otro lado, es de esperar que el trabajo de empresas como el grupo BMZ pronto nos permita viajar más lejos y más alto con una batería del mismo tamaño.
Además de la mera capacidad, aspectos como la longevidad, el rendimiento, el comportamiento de la temperatura y la seguridad juegan un papel crucial dentro de una batería de bicicleta de montaña eléctrica y también presentan grandes desafíos durante el proceso de desarrollo. Y por supuesto, ¡ahí está el precio! Las nuevas tecnologías no suelen ser baratas y solo se verán en bicicletas de alta gama en un futuro próximo. Si está planeando comprar una bicicleta, no debe posponer su compra esperando una supuesta batería nueva de supercélula, ¡pero hágalo y disfrute del verano!
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