Permette signora, non Watt ma WattOra

Riflessioni sulla “potenza” delle batterie

Niente, ce la mettiamo tutta, ci impegniamo allo spasimo per evitare di correggere l’ennesimo cliente che quantifica la dimensione di una batteria in Watt anziché in WattOra, o simmetricamente in Ampere anziché in AmperOra. E certo non si tratta solo di signore (quella del titolo era per questioni di rima e di memorie canzonettistiche anni ’70) e non solo di clienti, incredibilmente la topica affligge ancora molti supposti esperti.

Ma se inevitabilmente finiamo per correggere l’interlocutore, sia pure con una punta di imbarazzo, non è (solo) per pedanteria ed inevitabili lasciti di una formazione tecnica, ma perché l’equivoco è a nostro giudizio il sintomo, oltreché di confusione tra i concetti di energia e potenza, anche di una ancora insufficiente comprensione del ruolo che giocano i vari componenti di una e-bike. E questo apre lo spazio a errori di valutazione nella scelta di una bici, a mistificazioni, a leggende metropolitane. 
Ma andiamo per ordine. 

AmpereOra, non Ampere

La capacità di una batteria ad essere esatti si misura in AmpereOra (Ah) ed esprime la quantità nominale di carica elettrica in essa contenuta. Dire che una batteria ha capacità di 10Ah indica la possibilità, almeno teorica, che essa possa erogare una corrente di 10 Ampere per un’ora prima di esaurirsi, oppure di un Ampere per 10 ore e così via. Questa è però una informazione ancora parziale: per conoscere quale è il contenuto energetico di una batteria devo sapere anche a che tensione è erogata questa corrente, cioè il suo voltaggio. Due batterie entrambe da 10Ah avranno energie ben differenti se sono poniamo una da 24 volt e una da 36, dato che l’energia elettrica è il prodotto della capacità per il voltaggio. 

ENERGIA = CAPACITA’ x VOLTAGGIO

E siamo arrivati al punto.

WattOra, non Watt

Di una batteria ci interessa principalmente sapere quanta energia (WattOra) è in grado di contenere e di erogare (il che non è la stessa cosa, ne parleremo in un altra occasione). Infatti la batteria è solo un serbatoio di energia da cui attinge il motore, che è, invece, il soggetto che determina la potenza (Watt) della spinta, in parallelo al ciclista.

Notiamo incidentalmente come l’energia nel Sistema Internazionale si misuri in Joule, di WattOra nemmeno l’ombra, e nemmeno l’ombra di un Joule in tutta la documentazione sulle e-bike. Mondi non comunicanti, si direbbe. E invece no, la relazione è semplice: un sistema che eroga o assorbe un Joule ogni secondo ha la potenza di un Watt, e reciprocamente un sistema (motore, compressore, stufetta, fate voi) da poniamo 100 Watt eroga/assorbe in un’ora di funzionamento (3600 secondi) una energia di 100×3600=360000 Joule. Un numero scomodo? E allora chiamiamoli semplicemente 100 WattOra: stiamo dicendo la stessa cosa, sempre di energia si tratta, ma con una unità di misura più comoda per applicazioni come le e-bike. E se immaginiamo una e-bike che assorbe 200W per 5 ore, oltre ad aver percorso un numero di Km da intorpidire il soprasella, avremo consumato un bel kilowattora. Oggetto ben noto a tutti quest’ultimo, non foss’altro che per i rincari folli che ha subito di recente.

ENERGIA = POTENZA x TEMPO

Batteria versus serbatoio

Resta da capire perché nel caso di una automobile nessuno si interessi poi così tanto della capienza del serbatoio, nessuno avrebbe dubbi sul fatto che si misuri in litri e non, per dire, in cavalli (potenza), nessuno avrebbe dubbi su quanto possa aumentare l’autonomia se aumento del 20% la capienza del serbatoio, nessuno penserebbe che un tale aumento causerebbe un aumento della potenza del motore. Mentre invece questo genere di dubbi è all’ordine del giorno con le e-bike.
Propendiamo per le seguenti spiegazioni, non mutuamente esclusive, di tanta malintesa enfasi sulle batterie, che si aggiungono alla relativa novità delle bici a pedalata assistita e della propulsione elettrica in generale.

• Range anxiety. L’autonomia di una automobile (non elettrica) è normalmente molto maggiore della percorrenza tipica, mentre in una e-bike, specialmente in una e-MTB, questo non è necessariamente vero. Per molti entusiasti sempre più affamati di Km di escursione, la capacità della batteria resta un collo di bottiglia, sperimentato o solo temuto. E si sa che l’ansia non aiuta a valutare razionalmente la situazione
• Marketing. In un settore in cui la potenza massima è, almeno nominalmente, strettamente vincolata ai 250W della normativa, la capacità della batteria diventa un potente elemento di diversificazione del prodotto. Qualcosa di simile succede per la Coppia Massima (NewtonMetro – Nm), a cui dedicheremo quanto prima un articolo
• Equivoci. Per qualche motivo la batteria e non il motore sembra essere l’elemento saliente di una motorizzazione. Spesso ci viene chiesto se è possibile “mettere una batteria” alla bici, con ciò intendendo effettuare una trasformazione in e-bike. Alla batteria pertanto viene erroneamente fatta risalire per intero la causa e la modalità con cui si attuerà l’assistenza alla pedalata.

Eppure la batteria può influenzare la potenza erogata dal motore

A complicare la situazione concorre il fatto che un fondo di verità si nasconde dietro l’equivoco che attribuisce alla batteria la potenza del sistema. 
Da un lato c’è il fatto, banale ma non irrilevante, che avendo a disposizione una quantità limitata di energia si deve spesso volontariamente limitare la potenza del motore per non rischiare di tornare a casa a secco. 
Dall’altro si deve notare che se in condizioni ideali la batteria è in grado di alimentare potenze anche superiori a quelle tipiche dei motori e-bike, in pratica non è raro trovare sistemi con batterie sottodimensionate, o che lo diventano con l’utilizzo prolungato. Questo può accentuare il fisiologico calo sotto sforzo della tensione ai morsetti della batteria. A loro volta tutti i motori risentono, anche se in misura molto differente, della tensione a cui sono alimentati. La combinazione di questi fattori può far sì che ci si ritrovi, specie a batteria scarica, con un’assistenza meno brillante di quello che ci si aspetterebbe.

In conclusione non possiamo che confermare la percezione comune che la batteria sia un elemento critico dell’e-bike, ma proprio per questo andrebbe ben compreso il ruolo che gioca nel sistema, e quali siano i parametri reali che la descrivono.
Se questa chiacchierata è servita a chiarire un po’ le idee vi chiediamo di unirvi alla nostra crociata per eliminare (preferibilmente con metodi pacifici) Watt e Ampere dalla narrazione della dimensione delle batterie. Che la Forza (espressa in Newton, mi raccomando) sia con voi!