Strom erzeugen mit dem Fahrrad: Möglichkeiten und Anwendungen

Steigende Energiekosten haben dazu veranlasst, nach alternativen Energiequellen zu suchen. Die Idee, den Sport nicht nur für das körperliche Wohlbefinden, sondern auch für einen grüneren Planeten zu betreiben, war die Hauptinspiration für die Entwicklung verschiedener Systeme zur Stromerzeugung mit dem Fahrrad.

Nabendynamos: Stromerzeugung während der Fahrt

Ein Nabendynamo erzeugt Strom beim Fahren - ohne dass du einen Akku benötigst. Im Vergleich zu Seitenläufer-Dynamos fällt der Widerstand verschwindend gering aus. Der Dynamo ist IN der Nabe verbaut, also vor Schmutz und Wasser geschützt. Dank Kondensator kann ein Nabendynamo Strom für wenige Minuten speichern. Er liefert daher ein begrenztes Standlicht.

Aufbau und Funktionsweise

Nabendynamos sind Wechselstromgeneratoren. Das heißt, sie wandeln mechanische Energie, also Bewegung, in elektrischen Strom um. Die Bewegung kommt in diesem Fall vom Vorderrad deines Bikes. Sie überträgt sich auf einen Permanentmagneten. Dreht sich dieser nun um den sog. Stator, fließen Elektronen. Je schneller die Drehung, desto mehr Strom wird erzeugt. Nun muss der Dynamo nur noch per Kabel mit einer Lichtquelle verbunden werden.

Bei den ersten Dynamos kamen Glühbirnen zum Einsatz. Heute werden energiesparende LEDs eingesetzt. Nabendynamos funktionieren ähnlich wie klassische Seitenläufer-Dynamos, die du vielleicht noch von früher kennst. Allerdings wurde das kleine Rädchen mittlerweile gestrichen. Stattdessen ist der Dynamo direkt in der Nabe des Vorderrads eingebaut. Das sorgt für einen höheren Wirkungsgrad - heißt: du musst weniger strampeln, um die gleiche Menge Strom zu produzieren.

Vor- und Nachteile von Nabendynamos fürs Bikepacking

Vorteile

• Autarke Stromversorgung: Nabendynamos funktionieren ganz ohne Batterien oder Akkus. Stattdessen wird der Dynamo beim Fahren automatisch mit Strom versorgt.
• Minimale Kraftanstrengung: Ob du mit oder ohne Nabendynamo fährst, macht kaum einen Unterschied. Nur bei sehr langsamen Geschwindigkeiten um 10 km/h ist der Kraftaufwand überhaupt bemerkbar.
• Robustes Design: Nabendynamos sind von einem Gehäuse umgeben, das Nässe, Schmutz und Staub abhält. Sie müssen so gut wie nie gewartet oder ausgetauscht werden.
• Strom für das Smartphone: Sofern du einige Zusatz-Komponenten anbringst, kannst du dein Smartphone mit dem Dynamo aufladen.

Nachteile

• Aufwändige Reparaturen: Im schlimmsten Fall muss er repariert oder erneuert werden. Das ist wesentlich aufwändiger als bei Akku-Lampen.
• Begrenztes Standlicht: Doch das Standlicht ist weniger hell als im regulären Betrieb und schaltet sich nach ca. 4 Minuten automatisch ab.
• Höheres Gewicht: Je nach Modell solltest du mit 400 bis 1.400 g rechnen.

Was du beim Kauf eines Nabendynamos beachten solltest

In Sachen Leistung unterscheiden sich heutige Nabendynamos kaum. Die meisten Modelle bringen es bei einer Geschwindigkeit von 30 km/h auf 3-4 Watt. Heutige Nabendynamos besitzen jedoch meist einen Wirkungsgrad von 45-60 Prozent.

Die passende Lampe

Du brauchst auch eine passende Lampe mit Doppelkabel. Beachte, dass ein Nabendynamo beim Fahren immer Strom erzeugt - auch tagsüber. Für gewöhnlich aktivierst du das Licht über einen Schalter manuell. Etwas praktischer sind Lampen, die sich automatisch einschalten. Möglich macht es ein lichtempfindlicher Sensor. So vergisst du nie wieder, mit Beleuchtung zu fahren.

Das benötigst du, um deine Geräte mit einem Nabendynamo zu laden

Der Strom eines Nabendynamos wird meist für die Beleuchtung genutzt. Doch lässt sich damit auch ein Smartphone, ein Tablet oder eine Powerbank aufladen? Nabendynamos erzeugen gerade einmal 3 bis 4 Watt - heißt: Bei normaler Fahrweise kann es 9 Stunden dauern, bis der Akku komplett geladen ist.

Dann benötigst du noch folgende Dinge:

• Nabendynamo
• USB-Anschluss
• Spannungswandler/Netzteil
• Puffer-Akku

Nabendynamo nachrüsten - so geht´s

Um das gute Stück nachzurüsten, kommen zwei Möglichkeiten infrage:

1. Das ganze Laufrad wechseln
2. Nur die Nabe austauschen

Heimtrainer mit Stromgeneratoren

Mit dem Heimtrainer, beispielsweise einem Fahrrad, können Sie Strom erzeugen und gleichzeitig viel für Ihre Gesundheit tun. Beim Stromgenerator ist dieser Vorgang genau umgekehrt, denn die Bewegungsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt bzw. die Drehbewegung produziert Strom.

Für den sofortigen pragmatischen Einsatz können Sie derzeit in Deutschland nur wenige Heimtrainer kaufen, die ihren benötigten Strom selbst produzieren. Ein illustratives Beispiel für einen Heimtrainer mit integriertem Stromgenerator ist das Sportstech ES600 Profi Ergometer.

Wie Heimtrainer Strom erzeugen

Nicht nur für die Fitness, sondern auch für viele andere Zwecke werden Heimtrainer, insbesondere in Fahrrad-Form mit Stromgeneratoren angeboten. Abhilfe schafft das Free Electric Bike, das die Firma „Hans Free Electric“ in Indien verkauft. Die Firma „Aerocatcher“ bietet mehrere Modelle von Generator Bikes, also von Heimtrainern zur Stromerzeugung.

Das „Generator Bike 250 Mini“ (mit der „Energy-Charge-Box 75/15“) hat eine maximale Leistung von 250 Watt und das „Generator Bike 500“ (mit demselben Akku) eine Höchstleistung von 500 Watt. Am größten ist das „Generator Bike 1000“ (mit der „Energy-Charge-Box 1.0“) und der Maximalleistung 1.000 Watt. Das (sehr teure) Stromvelo wird in der Schweiz manuell gefertigt und arbeitet mit maximal 32 Volt. Ausgestattet ist dieses Fitnessgerät zur Stromerzeugung mit einer stufenlosen NuVinci N360-Getriebenabe. Angezeigt werden Strom, Spannung, Leistung und Energiemenge.

Wofür der von Heimtrainern erzeugte Strom reicht

Mit einem guten Heimtrainer erzeugen gesunde Menschen pro Stunde durchschnittlich 150 Wattstunden Strom. Mit dem Free Electric Bike erzeugen Sie mit einigen Anstrengungen in einer Stunde ca. 0,2 Kilowattstunden Strom. Für die Generator-Bikes gibt es sehr viel Zubehör wie zum Beispiel das Modul „Lichtsäule“, das den Umfang der von Ihnen gerade erzeugten Energie mit bis zu 10 Lampen anzeigt. Mit den 2 USB-Anschlüssen der „Energie-Charge-Box 1.0“ lassen sich Handys, Tablets und andere Geräte mit USB-Schnittstellen laden. Die zusätzliche, auch im KFZ-Bereich oft vorhandene 12-Volt-Steckdose bietet Strom für alle dazu passenden Geräte.

Durch eine 2-stündige Nutzung des Stromvelos erzeugen Sie zum Beispiel genügend Strom zum Aufladen eins E-Bike-Akkus mit einer Kapazität von 300 Wattstunden.

Der Oekotrainer als Rollentrainer mit Stromgenerator

Der Oekotrainer ist ein Rollentrainer, der mit einem Stromgenerator als Rolle ausgestattet ist. Dazu wird ein Fahrrad an der Hinterachse in den Rollentrainer eingespannt. Beim Pedalieren wird Gleichstrom mit einer drehzahlabhängigen Ausgangsspannung (ca. 0-50 Volt DC) und einem maximalen Strom von 36 Ampere erzeugt. Dadurch ergibt sich eine max. Ausgangsleistung von über 1000W (ein durchschnittlich trainierter Mensch kann dauerhaft ca. 80W, kurzfristig bis zu 1000W erzeugen). Der Generator arbeitet dabei mit einer Effizienz von bis zu 85 %.

Anwendungsmöglichkeiten

Betrieben werden kann das im Shop angebotenen Zubehör. Dadurch ergeben sich verschiedenste Anwendungsmöglichkeiten. So besteht z.B. die Möglichkeit, mit der Kombination aus Spannungsregler und Wechselrichter Haushaltsgeräte bis max. 250W zu betreiben (empfohlen: bis max. 100W), die erzeugte Energie in einem Akku zwischenzuspeichern oder die erzeugte Leistung visuel darzustellen (Hit-The-Bulb, PowerAnalyzer).

Weiterhin ist es möglich 8 Geräte parallel zu einem Fahrradkino zusammenzuschalten wobei die Nutzer den Strom für Beamer und Soundanlage selbsterzeugen und die Leistung jedes Fahrers am oberen Rand der Leinwand eingeblendet wird. Insbesondere beim Betrieb OHNE Akku ist ein direkter Zusammenhang zwischen eingesetzter Muskelkraft und angeschlossenem Verbraucher spürbar, wodurch sich ein außergewöhnlicher Lerneffekt ergibt, der dem Nutzer lange in Erinnerung bleiben wird.

HR Bank: Heimtrainer mit integrierter Batterie

Der Heimtrainer »HR Bank« erzeugt nicht nur Strom, wenn man in die Pedale tritt, sondern verfügt auch über eine 2-kWh-Batterie, die Strom aus anderen Quellen wie Sonnenkollektoren oder Windgeneratoren speichern kann. Die Batterie kann dann zum Betrieb einer beliebigen Anzahl von Geräten wie Smartphones, Computer, Lampen oder sogar einer Waschmaschine verwendet werden.

Beim Kurbeln kann er allerdings durchschnittlich 50 bis 300 W/h Strom erzeugen. »15 Minuten in die Pedale treten reichen aus, um ein Smartphone vollständig aufzuladen, während eine Stunde körperliche Betätigung einen Laptop vollständig auflädt. Darüber hinaus kann Energie nicht nur durch Kurbeln, sondern auch aus dem Stromnetz, einem Autogenerator, Sonnenkollektoren oder Windkraft erzeugt werden. Dabei kann der Hometrainer mit jedem Ausgabegerät verbunden werden.

Da recycelten Materialien zum Einsatz kommen und alle Komponenten am Ende ihres Lebenszyklus problemlos recycelbar sind, ist »HR Bank« durch und durch nachhaltig.

Weitere Möglichkeiten, selbst Strom zu erzeugen

Neben den klassischen Möglichkeiten, selbst Strom zu erzeugen, gibt es mittlerweile spannende alternative Lösungen und Gadgets, die teilweise auch für Mietwohnungen umgesetzt werden können:

• Photovoltaik auf dem Balkon: Eine Standardanlage mit 600 Watt Leistung kann bei optimalen Bedingungen in einem Zweipersonenhaushalt etwa 20 Prozent des jährlichen Strombedarfs decken.
• Windzäune im Garten: Sie sind Sichtschutz, Grundstücksbegrenzung und Stromerzeuger in einem.
• Solartische im Garten und auf dem Balkon: Nach Angaben des Herstellers lassen sich so abhängig von Standort und Sonnenstrahlung immerhin bis zu 300 kWh im Jahr erzeugen.
• Smarte Bodenplatten: Pro Schritt erzeugen Passant:innen rund fünf Watt Strom - genug, um etwa eine LED-Lampe für 30 Sekunden zum Leuchten zu bringen.
• Abfall aus der Küche: In mikrobiellen Brennstoffzellen verarbeiten Mikroorganismen organische Stoffe wie etwa kompostierbare Küchenabfälle und erzeugen so Strom.

Gesetzliche Vorgaben bei der privaten Stromerzeugung

Laut Stromsteuerrecht bedarf es für die Entnahme von selbst erzeugtem Strom zum Eigen- beziehungsweise Selbstverbrauch einer Erlaubnis. Diese wird auf Antrag vom örtlich zuständigen Hauptzollamt erteilt. Stromerzeugungsanlage, für die eine förmliche Einzelerlaubnis nach § 9 Abs. 4 i. V. m. § 9 Abs. 1 Nr.

Kann man überschüssigen selbst erzeugten Strom verkaufen?

Ja, das ist möglich. Betreiber:innen von kleineren Anlagen können ihren Stromüberschuss auch ins Netz einspeisen und erhalten eine entsprechende Einspeisevergütung.

Wie viel Strom dürfen Privathaushalte erzeugen?

Grundsätzlich gibt es in Deutschland keine gesetzliche Beschränkung für die Menge an Strom, die zur Eigennutzung erzeugt werden darf. Ab einer bestimmten Menge, die je nach Stromerzeugungsanlage variiert, sieht das Stromsteuerrecht jedoch eine entsprechende Erlaubnis vor.

Wichtig: Auch kleine Anlagen zur Stromerzeugung müssen beim Netzbetreiber angemeldet werden.

Lohnt es sich, Strom selbst zu erzeugen?

In den meisten Fällen lohnt es sich, Strom selbst zu erzeugen. Ein Gespräch mit Expert:innen kann schnell klären, ob und welche Stromerzeugungsanlage für die jeweilige Immobilie infrage kommt.

Tabelle: Vergleich verschiedener Stromerzeugungsmethoden mit dem Fahrrad

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