Bici elettrica, che cos’è e come funziona?

Bici elettrica, che cos’è e come funziona? Guida alle ebike

La bici elettrica è una bicicletta provvista di motore elettrico, grazie a cui il ciclista viene aiutato durante la pedalata. Proprio per questo motivo si parla di bici a pedalata assistita, mentre nel mondo anglosassone si utilizza per lo più il termine ebike (electric bike), ormai sempre più diffuso anche in Italia.

Dalla prima idea di bici elettrica brevettata in USA nel 1895 a oggi è accaduta un’enorme evoluzione e, soprattutto, in questi ultimi anni è avvenuta un’enorme presa di coscienza sull’importanza di questo mezzo da parte di numerose aziende produttrici e di una buona fascia di utenti.

Perché? Forse perché in un mondo sempre più messo a rischio dai cambiamenti climatici e dal crescente inquinamento, si è compreso come l’e bike possa aiutare verso una riduzione dello smog, sostituendo motorini e scooter quanto meno nelle città.

Sarà proprio un caso che ad Hanoi, capitale del Vietnam, le autorità locali abbiano vietato l’utilizzo delle moto a partire dal 2030 e che presto altre diverse metropoli, i cui abitanti respirano altissime percentuali di particolato durante quasi tutto l’anno, potrebbero prendere simili provvedimenti?

L’obiettivo della giunta comunale vietnamita sarebbe di potenziare il servizio di trasporto pubblico, ma chissà che in altre realtà non si incentivi anche l’arrivo di una mole ingente di biciclette elettriche!

Oltre a questa motivazione, le bici elettriche hanno un altro grande pregio, cioè di poter aiutare numerose persone poco allenate e quindi non in grado di utilizzare le cosiddette “bici muscolari” a raggiungere mete altrimenti inarrivabili.

Infatti numerosi hotel, in primis nelle località di montagna, hanno realizzato un servizio di noleggio di mountain bike elettriche (o emtb) e, in numerose occasioni, il pubblico ha risposto positivamente a questa possibilità di cicloturismo elettrico ecosostenibile.

Bici elettrica a pedalata assistita, un po’ di storia

La storia delle biciclette elettriche parte da molto lontano, precisamente dal 31 dicembre 1895, quando lo sconosciuto inventore americano Ogden Bolton Jr registrò un brevetto presso un ufficio locale per una ebike senza pedali dotata di motore elettrico sul mozzo posteriore.

Questo teorico motore a corrente continua a sei poli avrebbe dovuto assorbire cento ampere da una batteria da 10 volt, posta sotto il tubo orizzontale del telaio.

Due anni dopo, nel 1897, Hoshea Libbey di Boston ottenne il brevetto per una bicicletta elettrica spinta da un doppio motore elettrico, mentre Mathew Steffens nel 1898 e John Schnepf nel 1899 avrebbero tentato a loro volta fortuna nel mondo del ciclismo elettrico.

Poi sarebbe toccato a Howard Hughes nel 1913, mentre il tentativo di realizzazione di una e bike più famoso nella storia resta forse quello di Ben Bowden, lungimirante designer anglo-americano il quale, nel 1946, diede vita alla futuristica “Bicycle of the Future”.

Questa bici del futuro venne presentata durante la fiera “Britain Can Make It” a Londra, a poca distanza dalla fine della II Guerra Mondiale e due anni prima delle Olimpiadi del 1948, trovando subito un buon successo al punto che il re Farouk d’Egitto ne ordinò sei.

Purtroppo però la produzione non sarebbe mai iniziata a causa di problemi burocratici prima in Galles e poi in Sudafrica.

Il motore dell’unico prototipo mai creato si trovava dentro il mozzo posteriore, fungendo pure da dinamo per ricaricare la batteria; batteria e cavi erano integrati nel telaio, mentre la velocità max su una salita al 10% di pendenza sarebbe stata di 8 km/h. Un’idea geniale!

In seguito a qualche altro esperimento ben presto accantonato, il mercato delle ebike avrebbe cominciato a progredire nei primi anni ’90, raggiungendo un pubblico sempre più vasto grazie anche ad alcune fiere internazionali, su tutte Eurobike in Germania a Friedrichshafen (nata nel 1991).

Da allora la diffusione di questo mezzo sarebbe cresciuta repentinamente al punto da far emettere alcune leggi in diverse nazioni, in primis sui limiti di velocità, sulla potenza massima, sull’età minima per la guida e sull’obbligo o meno di casco.

Oggi tutti i brand di ciclismo più famosi al mondo producono qualche modello di bici elettrica al fianco delle più tradizionali bici da corsa e mountain bike, proponendo all’utenza e bike da città, mtb elettriche, cargo ebike e talvolta pure bici elettriche pieghevoli e addirittura sono entrate in questo settore anche aziende legate all’ambito delle moto.

Fra gli acronimi significanti “bici elettrica”, oltre al già citato ebike, potrete incappare pure in Pedelec (Pedal Electric Bike), Bipa (Bicicletta a pedalata assistita) ed Epac (Electric Pedal Assisted Cycle).

Articolo 50 codice della strada e direttiva europea  2002/24/CE sulle ebike

Le ebike sono considerate dal Codice della Strada vigente in Italia alla stregua dei normali velocipedi, dovendo quindi rispettare le norme contenute nell’articolo 50, riprese dalla Direttiva europea 2002/24/CE con un decreto del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti del 31 gennaio 2003.

L’articolo 50 del Nuovo Codice della Strada prevede al comma 1 che il motore elettrico non debba oltrepassare i 250 W di potenza e che l’assistenza elettrica debba essere interrotta una volta raggiunti i 25 km/h di velocità oppure anche prima dei 25 km/h se il ciclista dovesse smettere di pedalare.

In caso di infrazione alla legge, il nostro mezzo sarebbe considerato un ciclomotore senza assicurazione e targa e noi saremmo ritenuti inoltre colpevoli di girare senza patente e casco.

Rispettando invece il Codice, ogni bici elettrica può transitare su piste ciclabili, zone a traffico limitato e sentieri adatti alle mtb muscolari (a meno che non vi sia uno specifico divieto) e non possedere né targa né assicurazione.

Inoltre i biker non devono avere una patente di guida né sono obbligati a indossare il casco, pur essendo quest’ultimo un elemento importantissimo per la salvaguardia di ogni ciclista, dalle gite della domenica alle gare tra professionisti.

Curiosando sui limiti di velocità all’estero delle bici elettriche a pedalata assistita, tutte le nazioni dell’Unione Europea (più Regno Unito e Norvegia) hanno fissato la propria soglia a 25 km/h (+10%), Israele a 25 km/h, Australia a 25 km/h (+10%), USA varia da stato a stato, mentre la stessa Norvegia ha introdotto anche la categoria delle “Speed Pedelec” con un massimo di 45 km/h.

Per saperne di più, leggete il nostro approfondimento a riguardo.

Com’è fatta una bici elettrica?

Una bici elettrica a pedalata assistita è composta da un motore elettrico, una batteria, una centralina di controllo, un certo numero di sensori e i comandi al manubrio.

Naturalmente sono presenti anche alcune altre parti caratteristiche di una bicicletta non motorizzata, come telaio, freni, forcella, manubrio, ruote, gomme, cambio, guarnitura, cassetta, sella e reggisella.

Entriamo ora nel dettaglio di qualcuno di questi componenti:

• Motore
• Batteria
• Centralina
• Sensori
• Display
• Luci
• Freni
• Telaio
• Gomme
• Sospensioni
• Cambio

Motore bici elettrica

Sul mercato esistono due tipi di motore elettrico, cioè il motore a induzione (brushless) e l’ormai poco usato motore a spazzole (brushed).

Il motore a induzione ha avuto la meglio grazie alla sua maggiore efficienza e longevità, senza dimenticare il minor rumore generato visto che l’energia è trasmessa per induzione e non per contatto come nel brushed, dove le spazzole sfregano contro un collettore.

L’altro aspetto principale riguarda il posizionamento del propulsore sulla e bike, attualmente presente in quattro metodologie diverse a seconda del marchio produttore.

Abbiamo quindi:

• Motore al mozzo (hub motor) posto nel mozzo della ruota posteriore o anteriore;
• Motore centrale (mid drive motor) piazzato sotto la scatola del movimento centrale o al posto di questa;
• Motore interno alle tubazioni del telaio nella zona del movimento centrale, quindi verso la parete inferiore del tubo obliquo o del tubo piantone (verticale);
• Motore a frizione o a rullo verso lo pneumatico posteriore o anteriore.

Vai qui per il nostro approfondimento sui marchi produttori di motori.

Batteria bici elettrica

Ogni bici elettrica può avere la batteria posta in un luogo diverso, a seconda delle volontà dell’azienda costruttrice.

Ciò però non pone alcun accento sulla qualità di questo componente; per scoprire dunque se essa sia di bassa, media o alta fattura dovrete consultare il libretto informativo oppure ricercare qualche info sul web.

Ecco i vari luoghi in cui potreste trovare una batteria di una ebike:

• Batteria sotto la sella;
• Batteria interna al telaio;
• Batteria dentro il portapacchi posteriore;
• Batteria al posto del portaborraccia;
• Batteria tra telaio e ruota posteriore;
• Batteria sul manubrio;
• Batteria all’interno di una tasca dello zaino.

Autonomia batteria bici elettrica

L’autonomia della batteria di una bici elettrica dipende specialmente dall’energia contenuta nella batteria e viene misurata in wattora (Wh).

Altri fattori importanti destinati a incidere in questo ambito sono: temperatura esterna (consumo più veloce con il freddo), livello di assistenza selezionato, pressione delle coperture, peso caricato, vento a favore o contrario, dislivello del percorso affrontato e non solo.

Passando all’energia presente nelle batterie attuali, si parte mediamente dai 200 Wh (durata dai 20 ai 40 km a seconda delle condizioni generali) fino ad arrivare a un massimo di 600 Wh (da 50 a 100 km).

Centralina bici elettrica

La centralina può essere esterna o interna rispetto al motore o alla batteria ed è lo strumento grazie a cui viene valutata quanta energia debba essere fornita al propulsore della nostra ebike.

• La centralina integrata nell’involucro della batteria o nel blocco motore occupa una superficie minore ed è più protetta dagli urti e dal clima esterno rispetto a quella esterna. I problemi riguardano però l’accessibilità (in caso di guasto) e la creazione di un valido sistema di raffreddamento se dovesse essere interna al blocco motore a causa del grande calore prodotto da entrambi.
• La centralina esterna si trova invece solitamente all’interno di un parallelepipedo metallico dotato di alette in modo da consentirne il raffreddamento durante l’uso. Il collegamento con motore e batteria avviene attraverso i cavi di potenza oppure attraverso un sistema wireless, esteticamente più funzionale.

Sensori bici elettrica

I sensori di una bici elettrica rappresentano il modo in cui la centralina entri in relazione con il ciclista.

Fra questi, su una ebike sono presenti il sensore di pedalata, il sensore di velocità, il sensore Cut-Off dei freni e il sensore di sforzo.

• Il sensore di pedalata, abbreviato in PAS (Pedal Assist System) misura la cadenza della pedalata ed è posto tra movimento centrale e telaio a pochi millimetri dalla superficie del disco;
• I sensori di Cut-Off riguardano invece la rilevazione dell’azionamento dei freni, consentendo lo stop dell’assistenza da parte della centralina;
• Il sensore di velocità, funzionale proprio alla rilevazione della velocità della nostra bici elettrica a pedalata assistita, è posizionato o sul lato della forcella o sul telaio a pochi mm dal magnete fissato su un raggio della ruota;
• Il sensore di sforzo (o pressione) fa sì che il motore venga acceso alla minima pressione dei nostri piedi sui pedali ed è suddiviso in tre tipologie diverse. Il primo misura la torsione, il secondo la tensione della catena e il terzo la minima deformazione del forcellino destro posteriore del telaio.

Display bici elettrica

Il display, ovvero la console di comando di una ebike, ci permette di visionarne lo stato e di modificarne alcune impostazioni.

Nell’attuale mercato delle bici elettriche sono disponibili i seguenti tipi di display:

• Display digitale, grazie a cui possiamo sapere info quali livello di carica della batteria, stato di assistenza prescelto e accensione. Nei modelli di tecnologia più avanzata è inoltre presente un display LCD, tramite cui possiamo vedere in tempo reale le funzioni tipiche dei ciclocomputer (velocità, durata, distanza, GPS, cardio…);
• Display digitale Bluetooth in grado di connettersi con lo Smartphone oltre a garantire tutte le funzioni del digitale “normale”;
• Display analogico con interruttore funzionale alla regolazione dei vari livelli di intensità di assistenza.

Luci bici elettrica

Le luci presenti su una ebike dispongono solitamente di una maggiore potenza rispetto a quelle di una bici priva di motore, poiché il sistema di illuminazione può prelevare energia dalla batteria.

Se però la batteria dovesse guastarsi rischieremmo di restare senza luci e, per ovviare a questo problema, svariati brand hanno scelto di affidarsi alle dinamo nel mozzo per il funzionamento delle luci Led.

Freni bici elettrica

Essendo il peso di una bici o mtb elettrica superiore rispetto alle loro sorelle “muscolari”, gli ingegneri hanno subito virato sui freni a disco, in grado di garantire una frenata nettamente più potente in confronto ai classici V-brake.

Inoltre le pastiglie dei freni a disco subiscono un consumo minore, consentendo così percorrenze superiori.

Le aziende principali hanno messo in commercio rotori solitamente dai 160 ai 200 millimetri a seconda se siano urban ebike (da città e quindi da 160-180) o mountain bike (180-200).

Telaio bici elettrica

Il telaio di una ebike è per lo più realizzato in alluminio, anche se ultimamente sono stati messi in vendita alcuni modelli in fibra di carbonio.

Se invece doveste utilizzare un kit di trasformazione per rendere elettrica la vostra bici da corsa, acciaio e titanio sono i materiali più consigliati grazie alle loro doti di resistenza, mentre l’alluminio solo in caso di bicicletta ancora nuova.

L’inserimento del kit di conversione è invece sconsigliato su una bici da strada in carbonio a causa della sua leggerezza.

Gomme bici elettrica

Le gomme di una bici elettrica hanno solitamente una spalla (zona esterna della ruota posta fra cerchione e battistrada) un po’ più rigida per evitare le forature da pizzicatura.

Inoltre sono scarsamente flessibili, avendo un basso numero di TPI (tread per inch, cioè fili per pollice), l’unità di misura con cui si misura proprio la flessibilità di una copertura.

Ultimamente sono però giunti sul mercato delle ebike anche i copertoni airless (o pieni), cioè senza aria al loro interno.

Rispetto agli pneumatici classici sono molto più scorrevoli, presentano una maggiore durata, non vanno gonfiati e non possono subire forature, ma sono piuttosto ardui da levare in caso di riparazione e costano circa il doppio.

Sospensioni bici elettrica

Le sospensioni di una ebike presentano un assetto più rigido rispetto a quelle delle bici/mtb muscolari in modo da reggere l’impatto dovuto al maggiore peso da trasportare.

Le case produttrici utilizzano un sistema idraulico a olio per frenare il ritorno del pistone o della molla.

Cambio bici elettrica

Il cambio delle bici a pedalata assistita ha subito innumerevoli innovazioni nel corso degli ultimi anni, raggiungendo un apice tecnologico inimmaginabile.

Oggi, per esempio, troviamo un cambio a variazione continua dal numero di marce infinito oppure un cambio interno al mozzo con quattordici diversi rapporti in grado di cambiare da fermo, senza contare la grande novità del cambio automatico.

Prezzo bici elettrica: quanto devo spendere?

La spesa iniziale riguarda l’ebike in sé, a cui dovremmo poi aggiungere il costo della ricarica e della manutenzione.

Una bicicletta elettrica nuova può partire da una fascia di prezzo inferiore ai 1.000 euro, in caso di modelli un po’ attempati e solitamente non all’avanguardia sotto il profilo tecnologico (batterie al piombo, scarsa autonomia, peso notevole e con il solo sensore di pedalata presente).

Le ebike di fascia media, con batteria al litio e numerose comodità in più, vanno invece dai 1.000 ai 2.000 euro, superando di poco questa cifra nel caso delle mtb elettriche di ultima generazione.

I prezzi più alti riguardano invece i modelli ipertecnologici, intorno ai 5.000 euro.

Spostandoci sulla ricarica della batteria, i costi sono estremamente bassi (pochi centesimi per ogni volta), mentre la manutenzione dipende esclusivamente dalla maniera in cui doveste trattare il vostro mezzo.

Se foste particolarmente attenti e meticolosi nella cura di ogni suo componente, potreste spendere poche decine di euro all’anno.

Bici elettrica usata: vantaggi e svantaggi

Il vantaggio maggiore riguardante una ebike usata è sicuramente il prezzo, ben più basso rispetto all’acquisto della medesima bici nuova.

Naturalmente dovreste però porre estrema attenzione allo stato del mezzo da voi adocchiato, per non incappare in una colossale “fregatura”.

Chiedete dunque sempre al vostro interlocutore di mostrarvi la bici elettrica usata dal vivo e se non doveste essere particolarmente esperti in materia, chiedetegli di mostrarvela nell’officina del vostro meccanico di fiducia.

Allenamento bici elettrica: si fa fatica o no?

La fatica fatta in sella a una ebike è nettamente inferiore rispetto all’energia consumata su una mtb o una bdc (bici da corsa) muscolare a parità di percorso, però è assolutamente falsa la credenza popolare secondo cui lo sforzo su una bici elettrica a pedalata assistita sia inesistente.

Anzi, in caso di lunghi chilometraggi tornerete a casa piuttosto stanchi e allenati e se all’interno del vostro itinerario doveste piazzare dentro anche qualche dura e lunga salita su sterrato, la fatica sarebbe davvero notevole, soprattutto con una emtb dal motore poco potente.

Conclusioni

La bici elettrica potrebbe rappresentare una importante svolta “green” per il futuro, sostituendo in parte il mercato di motorini e scooter in modo da ridurre così l’inquinamento.

Inoltre è un mezzo di aiuto per quelle persone poco allenate e poco avvezze agli sforzi con le bici muscolari, grazie a cui poter visitare luoghi meravigliosi altrimenti inaccessibili (ecco un esempio: “Tour in emtb tra le malghe di Predaia“)

I marchi produttori stanno puntando molto sulle ebike e, poco alla volta, pure alcune giunte comunali stanno comprendendone l’importanza in modo da garantire un impatto ecosostenibile al proprio territorio.

Dunque, andate a una fiera oppure in un negozio specializzato e chiedete di provare una bici elettrica. Scoprirete un mondo nuovo e un modo diverso di intendere i vostri spostamenti.

Visto il trend degli ultimi anni, siamo convinti che l’Italia possa essere una nazione guida verso questa piccola rivoluzione.

A presto con nuovi aggiornamenti sulla realtà del ciclismo elettrico!

SEO Specialist del sito Bicimtbebike.com: Riccardo Tempo