E-Bike mit Rekuperation: Funktionsweise und Vorteile

E-Bikes haben unser Radfahrverhalten revolutioniert. Heutzutage ist ein Elektrofahrrad schon lange nicht mehr einfach nur ein Fahrrad mit einem Elektromotor, sondern bietet zahlreiche Gadgets und Fähigkeiten. So können immer mehr E-Bikes auch rekuperieren, was sie unabhängiger macht und die Batterieleistung stark verlängern kann.

Was bedeutet Rekuperation beim E-Bike?

Der Begriff Rekuperation entstammt dem lateinischen Wort “recuperatio” und bedeutet nichts anderes als Energierückgewinnung. Einfach ausgedrückt, gewinnt das Elektrofahrrad Energie zurück. Das geschieht allerdings nicht immer, sondern lediglich beim Bremsen. Dabei wird die kinetische Energie in den Motor zurückgespeist, in elektrische Energie umgewandelt und dem Akku zugeführt. Die Bewegungsenergie vom E-Bike wird also erneut in elektrisch nutzbare Energie umgewandelt.

Viele Bremssysteme erzeugen starke Reibung, was wiederum zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Besitzt ein E-Bike nicht die Funktion der Rekuperation, wird die überschüssige Energie ungenutzt an die Umwelt abgegeben. Die Rekuperation am E-Bike verwandelt die Energie, die beim Bremsen freigesetzt wird, in elektrisch nutzbare Energie für den Motor. Der Vorteil: Der Akku Ihres E-Bikes hält auf diese Weise länger, da er immer wieder aufgeladen wird.

Welche E-Bikes können rekuperieren?

Da der ganze Prozess recht aufwändig ist, rekuperieren bei weitem nicht alle E-Bikes. 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.

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. 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. 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.

Nabenmotoren gleiten nahezu lautlos durch die Landschaft. Außerdem eröffnet das System beim Thema Leichtbau neue Möglichkeiten. 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. 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.

Nachteile des Nabenmotors

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.

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.

Vor- und Nachteile der Systeme im Überblick

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.

Die Energierückgewinnung eines Pedelecs im Stadtverkehr liegt bei ungefähr 11 Prozent. Dies erhöht die Reichweite vor dem nächsten Aufladen des Akkus nur mäßig. Auch bei Talfahrten macht die Rekuperation nur einen Unterschied, wenn es sich um eine sehr lange Talfahrt handelt und nicht lediglich um eine Abfahrt von wenigen Metern.

Wenn Sie den Kauf von einem E-Bike planen, kann eine Investition in die Funktion Rekuperation durchaus sinnvoll sein.

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