E-Bike mit Rekuperation: Test und Vergleich

E-Bikes haben unser Radfahrverhalten revolutioniert. Heutzutage ist ein Elektrofahrrad schon lange nicht mehr einfach nur ein Fahrrad mit einem Elektromotor. Dazu kommen zahlreiche Gadgets und Fähigkeiten. Grundlegend können auch E-Bikes rekuperieren, allerdings nicht jedes Modell.

Was bedeutet Rekuperation beim E-Bike?

Schon seit Jahren befinden sich immer mehr Elektrofahrräder auf den Straßen in Deutschland. Das führt auch dazu, dass die Fahrzeuge immer komplexer und besser werden, mehr Features anbieten und weitere Funktionen nutzen. So können immer mehr E-Bikes auch rekuperieren, was sie unabhängiger macht und die Batterieleistung stark verlängern kann.

Einfach ausgedrückt, gewinnt das Elektrofahrrad Energie zurück. Das geschieht allerdings nicht immer, sondern lediglich beim Bremsen. Der Grund: Viele Bremssysteme erzeugen starke Reibung, was wiederum zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Dabei wird die kinetische Energie in den Motor zurückgespeist, in elektrische Energie umgewandelt und dem Akku zugeführt.

Welche E-Bikes können rekuperieren?

Da der ganze Prozess recht aufwändig ist, rekuperieren bei weitem nicht alle E-Bikes, wie Kalkhoff-Bikes.com schreibt. Zwar kann die Nutzung der Funktion dem Akku hohe Mengen an Strom zuführen (gerade bei hügeligen Fahrten, auf denen Fahrer*innen viel und oft bremsen müssen), doch sind dafür eigentlich viele Geräte nötig. Alles in den kleinen, kompakten Fahrradmotor zu integrieren, ist nicht nur kompliziert, sondern auch meistens teuer.

Das Problem kann nur durch eine bestimmte Platzierung des Motors gelöst werden. So ist zwar der Mittelmotor, der, wie der Name sagt, mittig am E-Bike angebracht ist, das beliebteste Modell in Deutschland. Dennoch kann dieser nicht rekuperieren. Das ist allein bei Elektrofahrrädern möglich, die über einen Nabenmotor verfügen. Dieser ist direkt mit dem Hinterrad verbunden, und dadurch direkt bei den Bremsen situiert.

Wenn die Technik nutzen möchtest und gleichzeitig Wert auf erhöhte Reichweite legst, kannst du dir beispielsweise das Elektrofahrrad von TechniBike besorgen. Dieses ist zwar nicht besonders billig, dafür aber sportlich und für lange, anstrengende Fahrten geeignet. Etwas preiswerter, aber dafür eher für Mountainbikefahrer*innen geeignet, ist das Modell von Eleglide.

Was ist zur Rekuperation zu beachten?

Es gibt übrigens nicht nur Vorteile, die mit einem E-Bike, das rekuperieren kann, einhergehen. So musst du bei den meisten Modellen mit Nabenmotor auf eine Rücktrittbremse verzichten, zugleich kannst du nicht den bequemeren Mittelmotor nutzen. Dieser bietet eine erhöhte Stabilität und Fahrkomfort, was beim Nabenmotor nicht unbedingt gegeben ist.

Gerade, wenn du im städtischen Umfeld unterwegs bist, solltest du es dir noch einmal überlegen, ob du wirklich den zusätzlichen Preis zahlen und ein E-Bike kaufen willst, das rekuperieren kann. Da die Bremswege in der Stadt oft bei weitem nicht so lang sind wie auf ländlichen Strecken, lässt sich hier auch nur sehr viel weniger Energie zurückgewinnen. FOCUS MOBILITY schreibt, dass sich zum Teil nur elf Prozent der verbrauchten Bremsenergie in der Stadt zurückholen lassen. Bei längeren Talfahrten und langem Bremsweg kannst du deinem Akku jedoch mit der Rekuperation deutlich nachhelfen.

Nabenmotor vs. Mittelmotor: Ein Vergleich

Der Mittelmotor dominiert den E-Bike-Markt. Das kann man in jedem Shop und auf Tour deutlich sehen. Das Aus für die Konkurrenten? Nein. Insbesondere der Nabenmotor bringt sich derzeit wieder kraftvoll ins Spiel zurück. Wir haben die beiden Systeme verglichen und erklären, welcher Antrieb zu welchem Radtyp passt.

Der Motor ist das Herz jedes E-Bikes. Seit Beginn der kommerziellen Serienfertigung von elektrischen Fahrrädern in den Achtziger und Neunziger Jahren haben die Entwickler mit verschiedenen Konzepten und Montagepositionen am Bike experimentiert. Als am sinnvollsten haben sich der Mittelmotor im Rahmen und der Nabenmotor im Hinterrad heraus kristallisiert. Ganz selten sieht man noch E-Bikes, bei denen der Motor in der Vorderradnabe sitzt. In diesem Artikel möchten wir aus gegebenem Anlass einmal die beiden populärsten Systeme vergleichen. Denn mit dem wachsenden Markt für elektrisch unterstützte Gravelbikes und Rennräder sieht man wieder vermehrt E-Bikes mit Hinterrad-Nabenmotor. Auch ein gewisser Leichtbau-Trend trägt zum Popularitätsschub dieses Systems bei.

Funktionsprinzip der Systeme

An den Anblick eines E-Bikes mit Mittelmotor hat man sich längst gewöhnt: Der Antrieb sitzt im unteren Zentrum des Rahmens im Tretlager. Und diese Position bewirkt unmittelbar einen seiner Vorteile, denn das Gewicht sorgt für einen niedrigen Schwerpunkt - was der Fahrstabilität eines E-Bikes sehr zu Gute kommt. Dazu bei trägt die Position des ebenfalls schweren Akkus in oder am Unterrohr. Die Kraft des Motors wird im Tretlager eingespeist und über die Kette ans Hinterrad übertragen. Dadurch lassen sich alle Schaltungstypen verwenden, und auch der Service des Bikes (z. B. Radausbau) funktioniert im Prinzip wie bei einem Fahrrad ohne E-Antrieb. Die hohe Akzeptanz des Mittelmotors sorgte für eine rasante Weiterentwicklung. So sieht man an der aktuellen Generation 4 des Performance CX Motor des Marktführers Bosch, was heute technisch möglich ist: Extrem kompakte Bauweise, hohes Leistungsniveau und dank des Magnesiumgehäuses gerade einmal 2,9 Kilo schwer. Aber auch die Mittelmotoren der stärksten Wettbewerber Shimano und Yamaha sind absolut empfehlenswert.

Schub aus der Nabe - Power ohne Umwege

Der Name ist Programm: Der Heck-Nabenmotor sitzt in der Nabe, also in der Mitte des hinteren Laufrads. Er gibt seine Kraft unmittelbar ans Antriebsrad ab. Bereits beim Anfahren spürt man, warum Rennfahrer Autos mit Heckantrieb bevorzugen. Man unterscheidet zwei Motortypen, die am ehesten am Nabendurchmesser zu identifizieren sind: Direktantrieb (großer Durchmesser) und Antrieb über ein Planetengetriebe (kleiner Durchmesser). Derzeit bekannteste Vertreter der beiden Varianten sind die Hersteller Neodrives und Mahle. Spürbarer Unterschied (wenn auch minimal): Während sich ein Direktantrieb im Off-Zustand, sowie oberhalb von 25 km/h zu 100% vom Antrieb entkoppelt, bleibt bei einem Getriebe stets ein minimaler Tretwiderstand bestehen. Dafür lässt sich ein Mahle-Antrieb so unauffällig integrieren, dass man ein E-Bike erst beim zweiten Blick als ein solches erkennt. Das ist jedoch nicht der einzige Grund, warum Heckantriebe vor allem bei sportlichen (Straßen)-E-Bikern so beliebt sind. Nabenmotoren gleiten nahezu lautlos durch die Landschaft. Außerdem eröffnet das System beim Thema Leichtbau neue Möglichkeiten (siehe extra Absatz).

Bei Direktantrieb-Motoren ist die so genannte Rekuperation ein weiterer interessanter Aspekt. Dieser Motor kann umgekehrt wie ein Dynamo funktionieren. Auf Abfahrten schlägt man damit zwei Fliegen mit einer Klappe: Im Rekuperations-Status bremst der Motor das E-Bike ab und es wird Energie in den Akku zurück gespeist. Sprich, die Reichweite erhöht sich.

Leichtbau ist auch bei E-Bikes möglich

Neben immer bulligeren E-MTBs, zeichnet sich auf der anderen Seite ein kleiner Trend zum Leichtbau ab. Ein Beispiel ist das neue Cannondale Topstone NEO SL Gravelbike. Möglich macht‘s eine Kombi aus dem neuen Mahle X35 Antrieb mit Nabenmotor und schlankem Akku in Verbindung mit einem leichten Rahmen. Die Idee beruht darauf, das Antriebssystem im Off-Modus so widerstandslos wie möglich zu halten, so dass sich das E-Bike zumindest in der Ebene so agil wie ein normales Sportrad fährt. So bringt das Mahle System inklusive Akku gerade einmal 3,5 Kilo auf die Waage. Den gesparten Strom kann man dann an Anstiegen sinnvoll zu Unterstützung einsetzen. Unterm Strich lassen sich mit damit ähnliche Reichweiten erzielen, wie mit herkömmlich dimensionierten Antrieben. Derartige Entwicklungen sind mittlerweile auch im Trekking- und Hardtail-MTB-Bereich zu beobachten.

Was spricht eigentlich gegen den Nabenmotor?

Die Nachteile des Nabenmotors sollen hier jedoch nicht verschwiegen werden. Manche Systeme sorgen für ungünstige Gewichtsverteilung mit Schwerpunkt am Hinterrad. Des weiteren ist der Einsatz von Nabenschaltungen ausgeschlossen. Einzige Alternative zur Kettenschaltung sind (teure) Schaltgetriebe wie das im Rahmen integrierte Pinion-System. An steilen Anstiegen kann ein Nabenmotor an seine Grenzen kommen. Besonders ältere Systeme können die Wärme nicht optimal ableiten und haben mit Überhitzung zu kämpfen. Gegenüber eines Mittelmotors lässt die Leistung dann spürbar nach. Das ist auch einer der Hauptgründe, warum sich Heckmotoren am Mountainbike nicht durchgesetzt haben. Weiterer Wermutstropfen: Bei einer Reifenpanne ist der Ausbau des Hinterrades problematisch und für die meisten Hobbyradler kaum zu bewerkstelligen. Als Notlösung gibt es im Handel geteilte Schläuche, die sich im eingebauten Zustand des Hinterrades einziehen lassen.

Die Vor- und Nachteile der Systeme im Überblick

Merkmal Mittelmotor Nabenmotor
Position Tretlager Hinterradnabe
Gewichtsverteilung Zentral, niedriger Schwerpunkt Schwerpunkt am Hinterrad
Schaltungstypen Alle Kettenschaltung oder spezielle Getriebe
Wartung Einfacher Komplizierter (besonders Radausbau)
Rekuperation Nicht möglich Möglich (Direktantrieb)
Eignung Vielseitig, besonders Mountainbikes Straße, Gravel, Trekking

Fazit

Den Platzhirsch Mittelmotor wird der Nabenmotor sicherlich nicht verdrängen. Schon gar nicht in der Kategorie Mountainbike. Aber auf seinem Spezialgebiet Straße und Gravel ist der Hinterrad-Nabenmotor eine elegante und sportliche Alternative. Das gilt auch für manche Trekking E-Bikes. Das liegt vor allem daran, dass die Entwickler in den letzten Jahren einige Schwachstellen der Naben-Systeme ausgemerzt haben. Wer einmal ein E-Bike mit modernem Hinterrad-Antrieb gefahren ist, wird das lautlose, fast schwerelose Gleitgefühl schnell zu schätzen wissen. Auf der anderen Seite werden auch die Mittelmotoren immer leichter und kompakter, so dass sich auch hier in Zukunft neue Leichtbau-Optionen eröffnen werden.

Rekuperation: Lohnt es sich?

Rekuperation, die Rückgewinnung von Energie, ist ein heiß diskutiertes Thema in der Welt der E-Bikes. Trotz des großen Interesses haben jedoch nicht viele E-Bikes diese Funktion. Bei der Rekuperation wird der Motor in der Hinterradnabe von E-Bikes dafür verwendet, Energie zu generieren und in den Akku zu speisen. Dabei erfolgt eine Bremswirkung bzw. Rekuperation funktioniert grundsätzlich dann, wenn kinetische Energie (Bewegungsenergie) das Zusammenspiel von Magneten und einer Kupferspule ermöglicht. Im Motor des E-Bikes erzeugen rotierende Elemente Energie. Dabei wirkt ein Widerstand auf die Rotation der Nabe.

Rekuperation bedeutet kostenlose Energie, die sonst einfach ungenutzt bliebe. Einige Fahrer schätzen das kleine Extra. Im E-Auto erfolgt ein ähnliches Prinzip. Eine Rekuperation oder Energierückführung durch entstehende Wärmeenergie an den Bremsscheiben erfolgt nicht in diesem Sinne. Grundlage für die Generierung von Strom bei der Rekuperation im E-Bike ist das "Faradaysche Induktionsgesetz". Das Prinzip steckt in vielen Generatoren wie z. B. in Windrädern. Im E-Bike wird die Bewegung der Nabe bzw. des Nabenmotors beim schnellen Fahren genutzt. Der spürbare Widerstand wird aus Magnet und Spule erzeugt, wenn die Rekuperation aktiviert ist.

Nachteile der Rekuperation

Mit viel Gewicht am Hinterrad wird das Fahrgefühl stärker beeinflusst. Die Nutzung von Rekuperation erfordert nicht nur spezielle Motoren, sondern auch komplexere Steuergeräte und Batteriesysteme. Das Nachrüsten eines bestehenden Systems mit einer Rekuperationsnabe allein genügt also nicht. Bei zu hohen Geschwindigkeiten wird die Rekuperation automatisch ausgesetzt. Testfahrten zeigten abhängig von Herstellern eine Maximalgeschwindigkeit von ca. 45 km/h. Ab dieser Geschwindigkeit ist die gewonnene Energie (der Ladestrom) durch die schnelle Rotation so hoch, dass er dem Akku schaden könnte.

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