La bicicletta a pedalata assistita (EPAC – Electric pedal assisted cycle, detta anche pedelec o bipa) è una bici alla cui azione propulsiva umana si aggiunge quella di un motore. In passato era comune l’uso di un motore a combustione interna, mentre negli ultimi anni i motori sono quasi esclusivamente elettrici. La bicicletta a pedalata assistita in questa configurazione è molto silenziosa, non ha nessuna emissione inquinante ed assicura qualche decina di km di autonomia usando l’assistenza del motore, fino a superare i 150km nei modelli più evoluti (batterie al litio) con un coefficiente di ripartizione del lavoro fra motore e ciclista variabile e spesso selezionabile dal ciclista stesso.

Direttiva Europea 2002/24/CE: definizione della bicicletta a pedalata assistita

La direttiva europea 2002/24/CE (articolo 1, punto h) definisce la bicicletta a pedalata assistita come una bicicletta dotata di motore elettrico ausiliario e con le seguenti caratteristiche:

• potenza nominale massima continua del motore elettrico: 0,25 kW
• alimentazione del motore progressivamente ridotta e quindi interrotta al raggiungimento dei 25 km/h
• alimentazione del motore interrotta prima dei 25 km/h se il ciclista smette di pedalare

Ai veicoli che soddisfano questa direttiva non viene richiesta l’omologazione e sono considerati a tutti gli effetti come le biciclette tradizionali.
Veicoli invece che non soddisfano contemporaneamente questi requisiti non possono essere considerati biciclette e devono essere quindi omologati e immatricolati.
Questa direttiva è stata recepita in Italia con il decreto 31 gennaio 2003 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti ed è pertanto in vigore.

Componenti della bicicletta a pedalata assistita

In aggiunta ai componenti di una bici classica, quella a pedalata assistita è composta da:

• Motore
• Batteria
• Caricabatteria
• Freno (interruttore elettrico)
• Centralina e blocco di accensione
• Sensore di pedalata
• Indicatore dello stato di carica della batteria

Il motore

Sono motori elettrici in corrente continua con tensioni da 12 a 48 V, integrati sull’asse di una delle due ruote, spesso su quella posteriore oppure il motore può essere posto anche assiale ai pedali tramite un ingranaggio e la catena di trasmissione. Si possono dividere in due categorie:

• senza spazzole (brushless)
• con le spazzole (brushed)

I motori brushless hanno il vantaggio di non necessitare di alcuna manutenzione e sono leggermente più costosi. La potenza dei motori attualmente (2005) in commercio va da 180 ad oltre 1000 Watt.

Più brevemente essendo oramai quasi la totalità delle biciclette a pedalata assistita elettriche si parla di e-bike. Questo termine però è meno preciso e in esso si includono anche biciclette che vanno fuori della definizione del codice della strada, in particolare quelle in cui il motore funziona indipendentemente dalla pedalata.

Tanto per avere un’idea degli ordini di grandezza, un motore da 250W permette ad una persona di circa 80 kg, partendo da fermo ed arrivando fermo, di percorrere una pendenza del 10% (circa 100 metri con un dislivello di 10 metri) ad una velocità media di 9 km/h. Infatti, per il principio di conservazione dell’energia, il lavoro necessario a portare m=100 kg (80 kg di conducente + 20 kg di bicicletta) contro la forza di gravità (cioè m*g) per un dislivello di 10 metri (h2-h1) è pari ad e=m*g*(h2-h1)=10^4 J. La potenza necessaria ad erogare questa energia in T=100 [m] /2.5 [m/s] è pari a P=e/T=250 W. Naturalmente questo non vuol dire che un motore da 250W nominali è in grado di erogare esattamente la potenza di cui sopra, perché il rendimento del motore è generalmente minore di 1 di una decina o più di punti percentuali. D’altra parte, però, questi motori sono generalmente in grado di erogare potenze di picco (cioè per un breve lasso di tempo) nettamente maggiori della loro potenza nominale continua, quindi sotto sforzo possono assistere anche di più: diverse potenze di picco e diversi sistemi di gestione dell’assistenza consentono quindi prestazione anche molto diverse da motore a motore.

La batteria

Esistono molti tipi di batterie in base al componenti chimici della batteria e alla capacità. Il costo del mezzo dipende dalla batterie. Le batterie più affidabili sono quelle agli ioni di litioda 10-15 Ah da 24 a 36 V. Con batterie di questa capacità (200-250 Wh o 0,72-0,9 MJ di energia immagazzinata) si possono percorrere a seconda del livello di assistenza e del peso del veicolo e del ciclista dai 40 a 180 km e oltre.

Precedentemente (2006-2008) si utilizzavano, ed esistono ancora in commercio, batterie al piombo e NiMh da 12V-24V 10Ah molto più pesanti e molto meno perfomanti di quelle agli ioni di litio. I modelli con queste batterie costano molto meno e talvolta sono vendute in stock sui principali canali internet.

Il sensore di pedalata

Si tratta di un componente fondamentale di una bici elettrica a pedalata assistita: il sensore di pedalata deve comunicare alla centralina se si sta effettivamente pedalando; solo in questo caso il motore può essere attivato, secondo le normative europee. Ne esistono fondamentalmente di due tipi: quelli che rilevano la semplice rotazione dei pedali, e quelli che rilevano lo sforzo effettivamente impresso dal ciclista sui pedali. I sensori di primo tipo vengono generalmente realizzati attraverso dei magneti che a ogni rotazione del pedale attivano un sensore fisso sul telaio della bicicletta; sono economici, ma determinano un certo ritardo alla partenza (in quanto bisogna aspettare che un numero sufficiente di magneti sia passato davanti al sensore). I sensori che rilevano lo sforzo possono essere di vario tipo, ma in pratica riescono a stimare la potenza impressa dal ciclista sui pedali; questi sistemi sono di solito più costosi, ma permettono una pedalata più naturale, in quanto sono più reattivi.

Autonomia

Tralasciando quella ottenibile senza l’ausilio del motore elettrico, che è paragonabile a quella delle biciclette classiche e cioè teoricamente infinita, l’autonomia dipende da molti fattori quali:

• il percorso
• il peso
• la velocità
• la postura del ciclista
• il tipo di asfalto
• lo stato della batteria e la sua carica residua
• la pressione delle gomme

Solitamente i dati riguardanti l’autonomia si riferiscono a un percorso senza dislivelli, con un ciclista sui 70 kg di peso, una media di 20 km/h, in posizione eretta o leggermente inclinata in avanti e con un asfalto in buono o ottimo stato e poco ruvido. Le batterie si intendono cariche e in piena efficienza. Da Wikipedia, l’enciclopedia libera.