Die effiziente Nutzung von Energie spielt in der Elektromobilität, ob E-Bike oder E-Auto, eine große Rolle. Ein entscheidendes Element ist dabei die Rekuperation, also die Energierückgewinnung. Dieses System ist keinesfalls neu: Im Fahrzeugbau werden rekuperative Bremsen seit mindestens den 1900er Jahren eingesetzt, zum Beispiel bei Zahnradbahnen. Mit der zunehmenden Bedeutung der E-Mobilität kommen immer mehr Menschen zum ersten Mal bewusst mit diesem Thema in Kontakt.
Was bedeutet Rekuperation beim E-Bike?
Der Begriff Rekuperation leitet sich vom lateinischen Wort „recuperatio“ ab, was Wiedergewinnung bedeutet. E-Bike Rekuperation bezeichnet die Energierückgewinnung mithilfe des Motors beim Bremsen des Pedelecs. Es ist bekannt, dass es beim starken Bremsen zu einer Hitzeentwicklung kommt, die im schlimmsten Fall bei Autos die Reifen zum Qualmen bringt. Auch bei Fahrrädern sind die Reifen nach einer scharfen Bremsung oft zu heiß zum Anfassen - all das ist verschwendete Energie.
Ein Elektromotor mit der Fähigkeit zur Rekuperation nutzt die beim Bremsen erzeugte Energie, um sie in den Motor zurück zu speisen, statt sie als Wärme nutzlos in die Umgebung abzugeben und verpuffen zu lassen. 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.
Technische Grundlagen der Rekuperation
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.
Welche E-Bikes können rekuperieren?
Da der ganze Prozess recht aufwändig ist, rekuperieren bei weitem nicht alle E-Bikes. Die Mehrheit der verkauften E-Bikes nutzt keine Rekuperation. Ein Grund dafür ist beispielsweise, dass Mittelmotoren zu den beliebtesten Motoren zählen, eine Rekuperation ist bei ihnen aber nicht möglich. Zur Rekuperation benötigt man ein Bike mit einem Nabenmotor, denn diese sind üblicherweise am Hinterrad angebracht.
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.
Ob der Nabenmotor am Vorderrad oder am Hinterrad angebracht ist, ist im Prinzip egal, in der Praxis jedoch befinden sich Motoren fast immer am Hinterrad. Vor allem bei Nässe und Glätte ist das Vorderrad weniger belastbar als das Hinterrad und neigt eher zum Durchdrehen. Der Heckantrieb am Hinterrad sorgt für größere Belastbarkeit.
Nachrüsten von E-Bikes mit Rekuperation
Nicht jeder E-Bike-Motor ist zur Energierückgewinnung geeignet. Nur Nabenmotoren können zur Rekuperation eingesetzt werden. Nachrüstsets gibt es je nach Hersteller zwischen 250 und 2.000 Euro. Da die Montage jede Menge technisches Know-how erfordert, empfehlen wir daher den Besuch bei einer spezialisierten Fahrradwerkstatt. Der Experte kann möglicherweise noch besser einschätzen, welches Motorenmodell für den Kunden infrage kommt.
Außerdem bekommt man von der Werkstatt gegebenenfalls noch eine Garantie auf den Einbau - die Garantie-Ansprüche am E-Bike verliert man dann jedoch. So kann man sein vertrautes Elektrofahrrad weiter nutzen und spart unter Umständen auch Geld. Der Motor, die Bedienelemente, die Kabel sowie der Akku bringen schon einiges an Gewicht mit. Gut fünf Kilogramm können auf diese Weise zusammenkommen und den Rahmen stark belasten.
Vor- und Nachteile der Rekuperation
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. Bei Talfahrten wird grundsätzlich mehr Energie produziert als tatsächlich benötigt, die zurückgewonnene Energie ist somit unbegrenzt. Auch diese ungenutzte Energie verwenden Pedelecs und E-Bikes mit regenerationsfähigem Motor zur Unterstützung des Akkus.
Alternativen und Innovationen
Ein neuer und besonderer E-Bike-Antrieb aus Europa steht in den Startlöchern. Niche Mobility aus Spanien steht vor der Markteinführung seines Automatic Digital Transmission System (ADTS). Der ADTS soll dabei ähnlich wie ein serieller Hybridantrieb funktionieren, bei dem der Motor von der Kurbel getrennt wird. Die Besonderheit bei ADTS: Die Kraftübertragung findet dennoch über einen Mittelmotor und einen Riemen statt.
Die Kraft beim Pedalieren wird jedoch nicht direkt an den Riemen, sondern an einen Generator geleitet, der wiederum den Akku auflädt. Dieser versorgt den Motor, der eigenständig arbeitet. So könntest du theoretisch auch mehr Kraft ins System geben, und somit mehr Energie produzieren, als eigentlich zum Vortrieb gebraucht wird. Eine weitere Besonderheit von ADTS ist, dass der je nach Wahl 450 oder 650 Wh große Akku über eine regenerative Bremse wieder auflädt. Per Rekuperation ist der Antrieb in der Lage, bei Brems- und Verzögerungsvorgängen Energie zurückzugewinnen und so den Akku wieder zu laden, was natürlich der Reichweite zugutekommt.
Bekannte Systeme und Modelle
Ein hochwertiger Motor wie z.B. der BionX-Elektromotor, der über insgesamt vier Stufen der Energierückgewinnung verfügt, wiegt heute nur noch 3,7 kg und verbraucht daher weniger Energie als ältere schwerere Modelle. Weitere Nabenmotoren gibt es beispielsweise auch von GreenMover oder Panasonic. Mir bekannt ist nur der Neodrives aktuell am Markt, also Direktläufer mit Reku.
Lohnt sich Rekuperation?
Ob die Funktion der E-Bike Rekuperation am Fahrrad nun sinnvoll ist, hängt vom individuellen Fahrverhalten und den Akku-Ladegewohnheiten des Bikers ab. 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.
Es ist davon abzuraten, ein billiges oder veraltetes E-Bike aufzurüsten - die neuen Kräfte, die dann auf das Rad wirken, könnte es nicht aushalten. Außerdem geht - wie bereits erwähnt - die Garantie durch das Nachrüsten flöten. In vielen Fällen kommt man tatsächlich günstiger weg, wenn man sich ein gebrauchtes oder neues E-Bike mit Rekuperation kauft.
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