Elektrorad

Ein Elektrorad, auch Elektrofahrrad, E-Bike oder eBike, ist ein Fahrrad mit zusätzlichem oder eingebautem Elektromotor. Der Akku ist oft abnehmbar und wird an der heimischen Steckdose geladen. Ein Pedelec (siehe Hauptartikel Pedelec) ist ein Elektrorad, dessen elektrische Unterstützung nur mit Treten abgefordert werden kann.

Verkehrsrechtlich motivierte Unterscheidungen

Die Art der Motorunterstützung hat unter anderem in Ländern der EU führerscheinrechtliche Folgen; deswegen wird zwischen folgenden Kategorien unterschieden:

• Fahrräder mit limitierter Tretunterstützung, Pedelec genannt.
• Fahrräder mit unlimitierter Tretunterstützung, schnelles Pedelec genannt.
• Fahrräder mit tretunabhängigem Zusatzantrieb, E-Bike oder E-Roller genannt.
• Elektroräder ohne Tretantrieb, E-Bike oder E-Scooter genannt.

Fahrrad mit limitierter Tretunterstützung

Ein Fahrrad mit beschränkter Tretunterstützung hat die Eigenschaft, dass der Elektromotor nur anspringt, wenn in die Pedale getreten wird. Der Motor unterstützt also nur das Treten. Diese Pedelecs unterliegen weder Helm-, noch Versicherungs- und Führerscheinpflicht. Die EU-Richtlinien limitieren die mittlere Leistung des Motors auf 250 W und bei den meisten Modellen muss die Unterstützung des Motors ab 25 km/h aussetzen. Diese Pedelecs sind Fahrräder im Sinne der StVO. In der Schweiz muss es jedoch als Fahrrad versichert werden.

Fahrrad mit unlimitierter Tretunterstützung

In Deutschland sind Fahrräder mit unbeschränkter Tretunterstützung versicherungspflichtig und es wird ein Mofa-Führerschein aber kein Helm benötigt. Fahrradwege dürfen nur genutzt werden, wenn sie auch für Kleinkrafträder zugelassen sind. Sie sind im engeren gesetzlichen Sinne des Begriffes „Kleinkrafträder mit geringer Leistung“.

In der Schweiz werden für Elektroräder, die 25 km/h überschreiten, Führerschein, Nummernschild und Versicherungsnachweis benötigt. Ist das Elektrorad ein Pedelec, gilt keine Helmpflicht und keine Geschwindigkeitsbegrenzung, da die Geschwindigkeiten von Motor und Mensch addiert werden dürfen, so dass auf der Ebene je nach menschlicher Kraft 35-45 km/h möglich ist.

In Österreich wird ein Rad, das aus eigener Kraft eine maximal Geschwindigkeit von 20 km/h erreicht und von einem Motor mit max. max. 400W angetrieben wird als Fahrrad bezeichnet, darüber als Moped.

Abgesehen von der höheren Geschwindigkeit unterscheiden sich die Fahrräder mit limitierter und unlimitierter Tretunterstützung in der Handhabung und im Fahrverhalten nur wenig, der Unterschied besteht in der gesetzlichen Handhabung.

Zweirad mit Elektroantrieb

Fahrräder mit unabhängigem Antrieb im weiteren Sinne fallen in Deutschland unter den gesetzlichen Begriff des Kleinkraftrades und dürfen einer Einschränkung gemäß bis 45 km/h schnell werden. Bei höheren Geschwindigkeiten ist die Bezeichnung Motorrad angebracht.

In der Schweiz wird dasselbe Fahrzeug als E-Scooter oder Elektroroller Kategorie F bezeichnet und wird wie ein Mofa per Handgriff beschleunigt. Pedale sind nicht vorhanden. Es werden Helm, Nummernschild, Führerausweis und Versicherung benötigt. Diverse erhältliche kleine E-Scooter sind nirgends ausser auf Privatgelände zugelassen.

Kraftansatz des Elektroantriebs

Als Kraftansatzpunkte für die Einspeisung der Motorkraft werden im Wesentlichen drei unterschiedliche Bauweisen verwendet:

1. Nabenmotor (selten auch Andruckrolle) auf Vorderrad
2. Nabenmotor (selten auch Andruckrolle) auf Hinterrad
3. Tretlagermotor
4. Elektromotor mit Transmission auf Hinterrad
5. Elektromotor an einem Anhänger, Schubanhänger(Exot)

Nutzer

Es gibt vor allem vier ganz unterschiedliche Nutzergruppen:

• Leute, die häufig mit Bergen, Gegenwind oder viel Gepäck zu kämpfen haben
• ältere Menschen, denen wegen nachlassender Kraftreserven eine gelegentliche Unterstützung willkommen ist. (Aufgrund der demographischen Entwicklung in Deutschland ist dies die größte Zielgruppe der Hersteller.)
• Fahrradfahrer, die mit dem unlimitierten, tretabhängigen Zusatzantrieb schneller als jedes Mofa, aber trotzdem nicht verschwitzt vorankommen wollen. Wegen der strengen Kleiderordnung sind z.B. in Japan sehr viel mehr Fahrräder mit elektrischer Unterstützung unterwegs.
• Spaßsuchende oder Arbeitende, die schnell und wendig vorwärtskommen wollen, z. B. auf weitläufigen Arealen.

Anwendungsbereiche: Innerbetriebliche Verkehre, Innenstädte, Kur- und Ferienorte, als Zubehör für LKW-Caravan-Boot, Campingplätze

Praxiserfahrungen

Elektrofahrräder erreichen - je nach Leistung des Motors, des fahrenden Menschens und der Zulassung - Geschwindigkeiten von 25 km/h oder 35 km/h und mehr. Es zeigt sich, dass durchschnittliche Menschen mit einem schnellen Elektrofahrrad ungefähr die Fahrleistungen von unmotorisierten Fahrrad-Athleten erreichen, aber mit den üblichen Akkus (ohne Tausch) weniger weit kommen. Die Durchschnittsgeschwindigkeiten von schnellen Elektrofahrrädern liegen meistens zwischen 25 bis 30 km/h, was sie auf kürzeren Strecken innerorts zu den durchschnittlich schnellsten Fahrzeugen überhaupt macht.

Die zögerliche Akzeptanz für Elektrofahrräder resultiert vor allem aus der Historie der Akku-Technologie. Gilt die Fahrradtechnik als ausgereift, so galt das lange Zeit nicht für die Akku-Technologie. Akkus mit geringer Reichweite, stark nachlassende Akkus, Memoryeffekt usw. behindern die Popularität im Niederpreissegment. Da vor allem europäische Hersteller lange die Zielgruppe ü50 im Blick hatten, wurden nur entsprechend designte Räder auf dem Markt platziert. Dies führte zum heutigen "Oma-Rad" - Image der elektrisch unterstützten Räder.

Moderne Elektroräder haben heute NiMh-Akkus oder Lithium-Polymer-Akkus, die sich im Einsatz bewähren (große Reichweite und Lebensdauer, kein Memoryeffekt). Neu auf dem Markt sind LiFePo-Akkus mit höherer Energiedichte und Betriebssicherheit sowie kürzeren Ladezyklen. Preislich liegen diese im Bereich der Li-Ion Akkus.

Elektroräder haben eine durch die Ladekapazität des Akkus eingeschränkte Reichweite. Diese wird umso kürzer, je steiler das Streckenprofil ist. Der Elektroantrieb ist insbesondere bei Pedelecs als "Rückenwind" konzipiert, nicht als ausschließlicher Antrieb. Es kann nicht wie bei einem benzinbetriebenen Fahrzeug innerhalb von wenigen Minuten wieder „vollgetankt“ werden, ein Akkuladezyklus dauert je nach Modell mehrere Stunden. Im Gegensatz zu Motorrädern beschleunigen Elektroräder jedoch lautlos und tragen lokal nicht zur Ozon- und Smogbildung bei.

Systembedingte Probleme

Der Akkumulator ist nach einer bestimmten Anzahl von Ladezyklen erschöpft, bzw. die Reichweite vermindert sich unter ein gefordertes Mass. Er muss dann ersetzt / recycelt werden, was aus ökologischer Sichtweise nicht unproblematisch ist. Hochtechnologiekonzepte bringen Abhilfe bei entsprechend höheren Preisen. In den USA haben Rennkonstruktionen (motorradähnlich) bereits über 300 Volt Betriebsspannung.

Fortgeschrittene Batteriemanagementkonzepte mit Konditionierung einzelner Zellen im Betrieb werden die Lebensdauer durch redundante Zellen erhöhen, und neue Synchronmotoren mit Seltene-Erden-Magneten werden den Wirkungsgrad weiter steigern. Durch eine Rekuperation der Bremsenergie kann im Stadtverkehr die Reichweite zumindest um 15 % vergrößert werden.

Ausblick

Neuartige Akkutechnologie, Lithium-Batterien auf Nanotechnologie (A123) werden in Akkuwerkzeugen bereits eingesetzt. Ein Fahrtregler ähnlich wie bei Modellautos oder Modelleisenbahn steuert den Motoreinsatz. Bei Pedelec wird ein Kurbelwellensensor, der nur bei Bewegung den Motor freigibt, eingesetzt. Außerdem schaltet ein Raddrehzahlsensor den Motor über 25 km/h, auch bergab, zur Stromersparnis ab. Teilweise sind bereits Räder erhältlich, die den Akku mit Bremsenergie wieder aufladen.

Organisationsstrukturen

1994 wurde in Deutschland ein gemeinnütziger Verein namens ExtraEnergy e.V. gegründet, in dem sich technikinteressierte so genannte „Powerbiker“ zusammengeschlossen haben. Der Verein gibt eine Zeitschrift mit regelmäßigen Testberichten und weltweiten Nachrichten zu diesem Themenfeld heraus. Die Webseite ist mehrsprachig (englisch/deutsch/französisch/chinesisch/koreanisch).

Literatur

• Hannes Neupert: Das Powerbike. Moby Dick Verlag, Kiel 2000, 165 Seiten, ISBN 3-89595-123-4
• Niels Fries: Das große Handbuch für Solar- und Elektrofahrräder. Neuss 2005, 84 Seiten, ISBN 3-00-015258-X

Siehe auch

Elektrofahrzeug, Pedelec, Schubanhänger, Eurobike, IFMA, Velomobil, Hybridantrieb, Solarfahrzeug, Leichtkraftrad, Mofa, Moped, Leichtfahrzeug

Weblinks

• ExtraEnergy, gemeinnütziger Verein zur Verbreitung muskel-elektrischer Fahrzeuge
• Elektrorad, Informationen rund um das Elektrorad
• WDR5: Hörerinformation mit vielen Tipps (PDF-Datei; 115 kB)
• Portal für Elektrofahrzeuge (Elektrofahrräder, Elektroroller, Elektromobile,etc.)

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