Biciclette elettriche: informazioni tecniche

Differenza fra bici elettriche a pedalata assistita e ciclomotori elettrici
Quello delle bici elettriche è un tema su cui si fa ancora molta confusione. Alcuni (pochi per
fortuna) negozianti disonesti se ne approfittano, spacciando altri mezzi per bici elettriche. In
queste poche righe si cercherà di fare un po’ di chiarezza fra i numerosi termini (bici
elettriche, bici a pedalata assistita, pas, bipa, pedelec…) che vengono usati nel settore.
Uno dei vantaggi dell’avere una bici (elettrica o meno) è che può essere usata sia lungo le strade,
sia lungo le piste ciclabili; inoltre, non ha bisogno di costose immatricolazioni e assicurazioni e chi
la guida non ha l’obbligo del casco…chi vuole una bici, vuole
Bici elettrica o ciclomotore? Dipende dalle caratteristiche tecniche
anche tutti questi vantaggi. Ha quindi senso, per fare chiarezza su questo argomento, partire
dalla legge, e capire che cosa è ufficialmente classificato come “bici”, e che cosa invece non lo è.
Il codice della strada (italiano e europeo) pone una serie di limiti ben precisi alla potenza
delle bici elettriche; i mezzi che hanno un motore che supera questi limiti possono anche
avere due ruote e dei pedali, ma non sono ufficialmente “bici”, bensì dei ciclomotori: in
pratica dei motorini che invece di avere un motore a scoppio hanno un motore elettrico, e
devono quindi avere targa assicurazione eccetera. Quali sono quindi questi limiti da non
superare?
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Il motore deve avere una potenza nominale massima di 250W
Il motore si deve attivare automaticamente, e solo in contemporanea alla pedalata; se i pedali
sono fermi, il motore deve spegnersi.
La potenza fornita dal motore deve essere massima alle basse velocità, diminuire gradualmente, e
interrompersi del tutto al raggiungimento dei 25 km/h.
Le bici con motore elettrico che rispettano questi criteri sono chiamate “bici a pedalata assistita”,
“pas”,“bipa” o “pedelec”. Più ambiguo è il termine “bici elettrica”: viene spesso usato
indistintamente per indicare sia le bici a pedalata assistita, che quei mezzi con motori potenti, che
superano i limiti indicati sopra, e che, a rigor di legge, non sono in realtà bici, ma ciclomotori
elettrici, come si diceva prima.
L’ambiguità è propria anche del termine inglese “ebike”, spesso usato anche da noi: negli Stati
Uniti tra l’altro non esistono le distinzioni giuridiche di cui abbiamo parlato, per cui anche mezzi
molto potenti possono girare lungo le piste ciclabili senza targa.
In questo sito parleremo quasi esclusivamente di mezzi riconosciuti dalla legge come
“bici”; nei rari casi in cui tratteremo di mezzi più potenti (come ad esempio nella sezione “bici
estreme”) specificheremo sempre che si tratta di veicoli che possono circolare solo con targa e
assicurazione.
Alcune considerazioni sui limiti di potenza per le bici elettriche
I limiti alla potenza del motore delle bici elettriche a pedalata assistita indicati prima sono stati
introdotti dalla direttiva europea 2002/24/CE, recepita in Italia con un decreto del 31 gennaio
2003. Secondo alcuni, i limiti sono troppo….limitanti, e andrebbero alzati.
Le bici a pedalata assistita devono naturalmente poter convivere con le bici normali,
condividendo ad esempio le piste ciclabili. La limitazione a 250W e 25 km/h permette di
raggiungere questo scopo. Avere bici elettriche che sfrecciano ai 40, 45, o 50 km/h sulle piste
ciclabili, accanto a bici normali guidate magari da persone che giustamente vogliono andare
piano, sarebbe molto pericoloso.
Nel momento in cui si fanno campagne per ridurre la velocità delle automobili nei centri urbani,
ponendo limiti a 30 km/h, che senso ha mandare all’aria la “mobilità dolce” e reintrodurre la
velocità proprio sulle biciclette?
C’è chi dice che 250W siano troppo pochi in salita. Questa è una considerazione soggettiva,
influenzata tra l’altro da molti fattori (pendenza della salita, peso del complesso bici+ciclista…). È
comunque raro che si debbano affrontare lunghe salite quotidianamente, a meno di non essere il
gestore di un bar in montagna, quindi ci si può forse accontentare di andare un po’ più piano per
qualche breve tratto, o allenarsi un po’ e spingere un po’ di più sui pedali, aiutando il motore.
Senza contare poi che motori più potenti richiederebbero batterie molto più grosse e
pesanti, rendendo il mezzo in generale meno efficiente.
Motori per bici elettriche
Esistono vari tipi di motori per bici elettriche. Si differenziano sostanzialmente per due parametri:
la loro posizione sulla bici, e la loro qualità.
La posizione del motore sulla bici elettrica
Il motore di una bici elettrica può essere posizionato sul mozzo (il centro della ruota) anteriore o
posteriore, o fra i pedali.
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Motori sul mozzo anteriore: sono il sistema più semplice e spesso meno costoso, tanto
che sono quelli su cui si basano molti dei più semplici kit di conversione. Sono molto facili
da montare perché non interferiscono con i pedali o la catena.
Uno dei motori Bosch per bici elettriche
A fronte della semplicità, ci sono alcuni problemi: creano uno squilibrio nel peso della bici e sono
poco efficienti in caso di asfalto scivoloso (pioggia) o in salita, perché la ruota anteriore può
slittare. Inoltre, aumentano il carico sulla forcella anteriore, che consigliamo di sostituire con un
modello più resistente. Li consigliamo solo se prevedete di usare la bici elettrica in percorsi
semplici e pianeggianti.
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Motori sul mozzo posteriore: con questo tipo di motori non ci sono i rischi di slittamento
della ruota menzionati in precedenza. Hanno però lo svantaggio di rendere più difficile
smontare la ruota per cambiare la camera d’aria in caso di foratura: è necessario infatti
smontare i cavi che collegano il motore alla batteria, per non romperli.
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Motori montati centralmente: i motori montati centralmente, al livello dei pedali, sono la
soluzione migliore anche se più costosa. Agiscono direttamente sulla catena e sono quindi
più efficienti. Inoltre, non danno fastidio quando si deve procedere con il montaggio e
smontaggio delle ruote. Sono anche più protetti dagli urti rispetto agli altri tipi di motori. I
motori possono essere montati in questa posizione solo con bici progettate fin dall’inizio per
alloggiarli, con pochissime eccezioni.
La qualità del motore
I motori per bici elettriche possono essere divisi in due grandi categorie: quelli “con spazzole” e
quelli “senza spazzole” (noti anche come “brushless”). Senza scendere troppo in dettagli tecnici,
la tecnologia brushless è quella più avanzata: la sua caratteristica fondamentale è che non è
necessario installare un sistema di contatti su lamelle solidali al rotore.
Una bici con il motore montato sul mozzo posteriore
In parole povere, questo si traduce nel fatto che il motore brushless, rispetto a quello con
spazzole, è più leggero, più piccolo, più efficiente, e meno sottoposto a guasti. Come si può
intuire, il lato negativo è il prezzo dei motori brushless che aumenta sensibilmente rispetto a quelli
con spazzole. Non troverete certo motori brushless nelle bici elettriche economiche. Invece è
abbastanza facile trovare motori brushless nelle bici da 1000€ o più.
Le considerazioni da fare in vista dell’acquisto sono simili a quelle fatte nella pagina sulle batterie:
se prevedete di usare la bici elettrica su percorsi brevi (10-15 km), con poche o nessuna salita,
allora potete anche risparmiare un po’ e prendere una bici con motore con spazzole. Se invece
pensate di usare la bici su percorsi più impegnativi, allora ha senso spendere un po’ di più per una
bici con motore brushless, più leggero ed efficiente.
Altri dettagli tecnici relativi al motore
Secondo la direttiva europea 2002/24/CE, recepita in Italia con il decreto del 31 gennaio 2003
del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, una bici elettrica deve avere un motore con
potenza massima di 250 Watt; il motore si deve attivare automaticamente solo se
contemporaneamente si pedala, e deve disattivarsi immediatamente quando si smette di
pedalare; infine, il motore deve disattivarsi automaticamente anche quando si raggiunge la
velocità di 25 km/h; oltre questa velocità è possibile andare, ma solo grazie alla forza delle proprie
gambe (o in discesa!).
Se il motore non soddisfa questi requisiti (se è più potente, o se si attiva anche a pedali fermi),
allora il mezzo su cui è montato non è dal punto di vista legale una bici, ma un ciclomotore (cioè
un motorino vero e proprio, che semplicemente ha un motore elettrico al posto di uno classico a
benzina), e deve quindi avere targa, assicurazione e tutte le altre noie burocratiche dei
ciclomotori.
o
Batterie per bici elettriche
La batteria è ciò che dà energia al motore, e costituisce il singolo componente più costoso di una
bici elettrica. Ne esistono di diversi tipi. In generale, quelle a poco prezzo sono più pesanti e
hanno poca autonomia, mentre all’aumentare del prezzo diminuisce il peso e aumenta
l’autonomia. Una batteria di qualità durerà anche di più nel tempo, e sarà necessario
sostituirla più raramente.
Le batterie possono essere divise in tre grandi gruppi a seconda della loro composizione chimica:
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Batterie agli ioni di Litio (Li-Ion): questa è attualmente la tecnologia migliore fra quelle usate per
produrre batterie di bici elettriche. Sono molto più piccole e leggere delle altre, con una capacità di
90-150 Wh per Kg: ciò può tradursi in un ridotto peso a parità di capacità, o in una maggiore
capacità a parità di peso, aumentando quindi l’autonomia della bici; è più frequente naturalmente
un compromesso fra questi due estremi, per creare bici che sono più leggere e con maggiore
autonomia di quelle che montano batterie al piombo. Inoltre, le batterie agli ioni di litio non soffrono
del famigerato “effetto memoria”. Il lato negativo è che hanno un prezzo maggiore degli altri tipi,
dovuto anche al più complesso sistema elettronico di gestione della batteria. Questo è il tipo di
batteria che consigliamo, in quanto l’alto prezzo iniziale viene compensato dalla migliore
performance e maggiore durata.
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Batterie al piombo (PB): questa è la tecnologia più vecchia ancora in uso per le batterie
ricaricabili. Il rapporto peso/autonomia è sfavorevole, nel senso che sono molto pesanti per
l’autonomia che riescono ad offrire (circa 25Wh per Kg). I tempi di ricarica sono molto lunghi,
richiedendo in genere 8 o più ore. Sono quindi indicate per chi prevede di usare la bici elettrica per
percorsi brevi.
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Batterie al Nichel-metallo idruro (NiMH), migliori di quelle al piombo ma non ancora al top
dell’efficienza (hanno una capacità di 55-70 Wh per Kg). Hanno lo svantaggio di soffrire
maggiormente dell’effetto di autoscarica (nel senso che tendono a scaricarsi anche quando non
utilizzate), e presentano il cosiddetto “effetto memoria”, che ne riduce di molto la capacità in caso
di cariche e scariche parziali. Sono comunque pochi i modelli di bici elettriche che le montano.
Una batteria per bici elettriche
A volte i produttori offrono la stessa bici in due o più varianti, che montano batterie di diversa
qualità. Fra una bici con batteria al Piombo e una identica ma con batteria al Litio possono
esserci anche 250-300€ di differenza.
La capacità delle batterie per bici elettriche
Quando si sceglie una bici elettrica, oltre a guardare al tipo di batteria che monta, è necessario
confrontare anche la capacità della batteria. La capacità si misura in Watt-ora (Wh).
Intuitivamente, maggiore è il valore di Watt-ora (Wh) della batteria, più essa durerà,
aiutandoci a compiere un maggior numero di chilometri, o ad affrontare dislivelli maggiori.
Per completezza d’informazione, un Wh è uguale agli Ampere-ora (Ah) moltiplicati per i Volt (V)
dell batteria. Una batteria da 36V con 10Ah ha un valore di 36×10=360Wh.
L’autonomia delle bici elettriche
Precisiamo fin da subito che dare dei dati generali riguardo all’autonomia delle bici elettriche
non è per niente facile. Il numero di chilometri che si possono percorrere prima che la batteria si
scarichi è determinato da un numero altissimo di fattori. Ne ricordiamo alcuni: la capacità della
batteria; l’efficienza del motore; il livello di assistenza del motore rispetto alla pedalata; la
lunghezza e la pendenza delle salite che si affrontano; il vento; il peso del ciclista; il livello di
gonfiaggio delle camere d’aria…
Detto questo, possiamo azzardare qualche numero, da prendere chiaramente cum grano salis,
come dicevano i latini. Prendiamo come riferimento una bici medio/buona, con componenti di
buona qualità e batterie al litio; ipotizziamo un livello di assistenza del motore medio (con il motore
che fornisce il 100% della spinta offerta dal ciclista, raddoppiandola quindi). In questo caso, una
batteria da 300Wh può assistere la pedalata per circa 55 chilometri, che scendono a 35 nel caso
in cui nel percorso ci siano diverse salite, e salgono a 75 in caso di condizioni ottimali. Con una
batteria da 400Wh si può arrivare anche a 75 chilometri (50 in condizioni difficili, 95 in condizioni
ottimali). Questi dati sono quelli stimati da Bosch per i suoi sistemi per bici elettriche. A partire da
questi dati, potete stimare l’autonomia del modello di bici elettrica a cui siete interessati. Come si
diceva nella guida all’acquisto delle bici elettriche, però, la cosa migliore da fare è testare la bici,
magari noleggiandola.
Ricordiamo che un Wh è uguale agli Ah moltiplicati per i Volt (V) dell batteria. Una batteria da 36V
con 10Ah ha un valore di 36×10=360Wh.
Come gestire al meglio le batterie
Le batterie sono in molti casi il singolo elemento che contribuisce maggiormente a formare il
prezzo di una bici elettrica. È importante quindi imparare a gestirle al meglio, per prolungarne
la vita.
Alcune considerazioni generali: è necessario capire che le batterie per bici elettriche sono sì
ricaricabili, ma solo fino a un certo punto. Con il passare dei mesi, la loro capacità va lentamente a
diminuire, fino a quando non vanno sostituite. Con un uso tipico di una bici elettrica, e con una
accorta gestione delle batterie, esse possono durare circa 3 anni.
Bastano poche accortezze per far durare a lungo le batterie, e regalarci così grandi soddisfazioni
Le batterie operano al meglio a temperature simili a quelle a cui operano al meglio anche…gli
esseri umani! Quando fa freddo perciò (sotto i 10°C ), è bene tenere le bici e ricaricarne le batterie
al coperto, e portare la bici fuori solo al momento dell’uso effettivo.
Le batterie si danneggiano anche se vengono sovraccaricate spesso: evitate quindi di
lasciarle attaccate al caricabatterie dopo che la carica è completata; allo stesso modo, si
danneggiano anche se vengono scaricate al massimo, soprattutto quelle al Litio, che possono
anche smettere definitivamente di funzionare se lasciate scaricare.
Le batterie infine vanno trattate con una certa accortezza, in quanto scossoni e vibrazioni possono
danneggiare i componenti chimici al loro interno.
Per quanto riguarda le batterie al Litio, è necessario aggiungere qualche dettaglio: se, magari
durante il periodo invernale, non si utilizza la bici, è necessario comunque ricaricare
regolarmente la batteria, circa una volta al mese. Per motivi di sicurezza infatti, alle batterie
sono accoppiati dei raffinati sistemi elettronici di gestione della batteria stessa, che si occupano ad
esempio di monitorare lo stato di “salute” della batteria, o di gestire il voltaggio in arrivo dal
caricabatterie, per diminuirlo quando la batteria è carica. Questi componenti elettronici di controllo
però a loro volta assorbono energia anche quando la bici non è usata; l’energia assorbita è molto
poca, ma se si lascia la bici in garage per diverse settimane può portare alla scarica completa
della batteria. Quando la batteria è completamente scarica, potrebbe non fornire abbastanza
energia all’elettronica di controllo, impedendo quindi la carica della batteria e rendendola
inutilizzabile.
FAQ Biciclette elettriche
A meno che non gestica
Un proprio bike-sharing
Qual’è la differenza tra pedelec ed e-bike?
Al momento ci sono 2 tipi di biciclette elettriche sul mercato. Alla pedelec o pas, il motore elettrico
reagisce al movimento dei pedali ma si ferma quando il ciclista smette di pedalare. In altri termini:
la pedalata è assistita dal motore elettrico. La quantità di potenza erogata dal motore dipende
dallo sforzo del ciclista che è rilevato da un sensore. Questo sistema è simile al servo-sterzo delle
automobili. Diversamente dalle pedelec, una e-bike è una bicicletta elettrica che si muove senza
che il ciclista debba agire sui pedali. La velocità è regolata o dalla pressione su un pulsante o
azionando l’acceleratore. La forza esercitata dal ciclista sui pedali e la potenza erogata dal motore
elettrico sono indipendenti l’uno dall’altro. Così che l’acceleratore e i pedali possono essere
utilizzati in contemporanea cosa che non avviene con una pedelec.
Cosa dice la legge sulle biciclette elettriche?
In Europa, le leggi che regolamentano l’uso delle pedelec sono le stesse che regolano l’uso delle
biciclette normali quando equipaggiate con motore elettrico di potenza inferiore a 250W e che
offrono una pedalata assistita fino alla velocità massima di 25 km/h. Questo significa: nessun
bisogno di una patente di guida, targa o assicurazione obbligatoria per la responsabilità civile. Non
c’è nemmeno l’obbligo di indossare il casco sebbene sia raccomandabile.
La e-bike, al contrario, è regolamentata secondo norme differenti rispetto alle biciclette
normali poiché è mossa da un motore e non dai pedali Chi guida una e-bikes deve avere
un’assicurazione, indossare il casco.
Come funziona una pedelec?
una bicicletta elettrica utilizza un motore elettrico nel mozzo della ruota tipicamente posteriore per
sfruttare al meglio la batteria. La maggior parte delle biciclette elettriche usano un motore con
potenza da 250W capace di far raggiungere la velocità massima di 25 km/h. Il motore e la batteria
sono collegati alla guarnitura per l’ottimale distribuzione dei pesi.
Quali sono i vantaggi di una batteria agli ioni di litio rispetto ad altre batterie?
ci sono 4 tipi diversi di batterie utilizzate sulle biciclette elettriche. Le batterie SLA (sealed lead
acid) tipo quelle utilizzate per le automobili. Le batterie nickel cadmium (NiCd) sono più leggere
delle SLA ma non soddisfano più le norme per la salvaguardia ambientale. Le batterie nickel metal
hydride (NiMH) erogano maggior potenza delle NiCd e sono pure molto più leggere. Le batterie
tecnicamente più avanzate attualmente sul mercato sono lithium-ion che erogano maggior
potenza di qualsiasi altra batteria.
Quanta cura e manutenzione è richiesta da una pedelec?
La batteria in particolare deve essere trattata con una certa attenzione. Suggeriamo di farla
raffreddare dopo l’uso e prima della sua ricarica. Nonostante i più recenti caricabatterie indichino
quando la batteria ha completato la ricarica, è consigliabile mantenerla in carica ancora un po’ in
quanto nella fase finale la ricarica si rallenta. Buona norma è ricordare che quando il caricabatterie
indica che la ricarica è completata in realtà lo è solo per il 90%.
E’ consigliato conservare la batteria a temperatura ambiente, evitando condizioni o troppo calde o
troppo fredde. E’ opportuno far scaricare completamente la batteria le prime volte altrimenti si
potrebbe ridurre la sua capacità di ricarica in futuro.
Alcune precauzioni sono consigliabili quando si pulisce la batteria e i contatti elettrici al fine di
evitare l’infiltrazione dell’acqua nel sistema elettrico che potrebbe compromettere le performance
della batteria.
Le pedelec sono rispettose dell’ambiente e sono economiche?
Poichè le pedelec utilizzano batterie ricaricabili invece di combustibili fossili, di fatto sono più
efficienti e rispettose dell’ambiente. Costando solo €0.05 per 100 km, le Pedelec sono il mezzo a
motore più economico per la mobilità.
Dove posso ricaricare la mia batteria?
Le Pedelec utilizzano una batteria rimovibile e uno speciale caricabatterie che può essere
utilizzato in ogni presa di corrente. La batteria richiede circa 4 ore per raggiungere la carica piena,
sufficienti per percorrere dai 50 km ai 70 km circa di percorso misto e più di 90 km in modalità
ECO. I fattori che possono ridurre l’autonomia della batteria sono il peso del ciclista, lo stile della
pedalata, la frequenza delle fermate e ripartenze, la pressione delle gomme, la selezione del
livello di assistenza alla pedalata e le condizioni meteo.
Quanto dura la garanzia sulle pedelec?
dura 2 anni per la bicicletta ed un anno per la batteria.
Si possono usare le biciclette elettriche in caso di pioggia?
Si, ma è pericoloso a causa della diminuzione di attrito ruota asfalto, inoltre si deve prestare
attenzione a non attraversare pozzanghere.
E' possibile lavare le biciclette elettriche?
Sì con panno umido, è sconsigliato l'uso di saponi e sostanze abrasive. Attenzione: l'uso diretto di
getti d'acqua in direzione del motore o della batteria può danneggiare il circuito elettrico.
Di che tipo di manutenzione hanno bisogno le biciclette elettriche?
In generale non è necessaria nessuna manutenzione particolare. E' necessario controllare ogni
tanto il serraggio della bulloneria e lubrificare la catena di trasmissione, i mozzi delle ruote. etc.
Le batterie al piombo si possono scaricare completamente?
No, le batterie al piombo non vanno mai lasciate scariche. Attenzione a non scaricarle mai a zero,
altrimenti si danneggiano irreparabilmente. Si consiglia di ricaricare le batterie al piombo dopo
ogni uscita in bici, anche se per soli 5 Km. Anche in inverno si consiglia l'uso della bici almeno una
volta ogni 2 mesi e di rimettere sempre in carica la batteria.
Le batterie al Litio usate nelle biciclette elettriche hanno effetto memoria?
Le batterie Li-Polimero usate nelle biciclette elettriche non hanno effetto memoria e si possono
ricaricare senza particolari accorgimenti. E' comunque consigliabile scaricare la batteria
completamente ogni 2-3 mesi (basta pedalare a lungo fino a non sentire più la spinta del motore).
Perchè scegliere le biciclette elettriche con la batteria al Litio/Polimero?
Le batterie Li-poimero usate ultimamente nelle biciclette elettriche sono simili alle batterie usate
nei cellulari. Sono molto leggere, si ricaricano più velocemente, e hanno una vita utile
notevolmente superiore alle batterie al piombo. Sono la scelta inevitabile per tutti coloro che
devono portarsi a casa la batteria per la ricarica. Il pacco batterie al piombo pesa dagli 8 a 12 Kg e
non è certo facile da maneggiare.
A cosa serve il riduttore epicicloidale nelle biciclette elettriche?
Viene usato nei motori interni al mozzo per ridurre il rapporto di trasmissione fra motore e ruota. E'
necessario per garantire buone prestazioni in partenza e in salita.
Le biciclette elettriche possono essere usate a motore spento?
Sulle biciclette elettriche con motore brushless si può pedalare, a motore spento, come su una
normale bicicletta. Se il motore è di tipo tradizionale l'attrito rende la pedalata troppo difficoltosa.
Perchè scegliere biciclette elettriche con motore brushless?
Il motore brushless (senza spazzole) è un motore elettrico leggero, ad alto rendimento e minimo
attrito.
È obbligatorio il casco sulle biciclette elettriche?
No, non è obbligatorio l'uso del casco sulle biciclette elettriche a pedalata assistita. E' comunque
consigliato.
Le biciclette elettriche possono circolare su strada?
Si, le biciclette elettriche a pedalata assistita possono circolare ovunque, sia su strada che su
pista ciclabile proprio come una comune bicicletta.
Quale è la potenza del motore nelle biciclette elettriche?
Per poter circolare su strada come comuni biciclette, la potenza massima consentita per legge è
250W. Alcune bici in commercio hanno motori da 180W che possono essere accettabili in pianura,
ma non sufficienti in caso di salite.
A che velocità possono andare le biciclette elettriche a pedalata assistita?
Le biciclette elettriche devono avere la velocità massima limitata a 25 Km/h per essere a norma di
legge.
Come funzionano le biciclette elettriche a pedalata assistita?
Le biciclette elettriche a pedalata assistita e-go sono comuni biciclette azionate da un motore
elettrico che interviene in ausilio alla pedalata. Una volta esaurita la carica della batteria, si ricarica
come un cellulare.
Come vengono smaltite le batterie a fine ciclo di vita?
Tramite la W.i.M. (gruppo Wide Automation) associata a tale scopo al consorzio R.A.E. preposto a
tale smaltimento.