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E-Bike-Grundlagen: Antrieb, Akku, Schaltung & Co.

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Der Winter ist vorbei, Zeit für's Rad – oder sogar für's E-Bike. Wir zeigen, wie man vom Sport-Muffel zum Radsüchtigen wird, welche Unterschiede es gibt und worauf man achten sollte.

Update: Wir haben diesen Beitrag zuletzt im März 2020 auf den aktuellen Stand gebracht. Vor allem im Bereich der Antriebe hat sich einiges getan.

Der Autor dieser Zeilen hat gut 20 Jahre lang alles gemieden, was nur zwei Räder und keinen Motor hat. Dann kam der erste Kumpel mit einem E-Bike, die erste Probefahrt, ein gewisses Grinsen im Gesicht. Zwei, drei Wiederholungen, der erste Besuch im Fahrradladen, der erste E-Bike-Kauf – und keine vier Wochen später ein teurer Umtausch des dann schon gebrauchten Rads gegen ein anderes, weil es den Anforderungen nicht entsprochen hat.

Her sollte ein Rad für den Weg ins Büro, mit dem man zwischendurch auch mal in den Wald fahren kann. In der Praxis hat der kurze Ausflug in den Wald so viel Spaß gemacht, dass die Reifen schon nach zwei Wochen mehr Wald, Steine und Berge als Radweg Richtung Büro gespürt haben. Die viel zu schmalen Reifen natürlich, die sich permanent im Kies verfangen, die auf matschigem Boden wegrutschen – und die nach keinen 400 km sowohl vorne als auch hinten einen kleinen Achter gezeigt haben. Zugegeben, Rad und Händler können dafür nichts: Das Bike war für etwas anderes gedacht. Vielen Dank an das Fahrradgeschäft im Osten von München, das das gebraucht Rad gegen einen überschaubaren Obulus wieder zurückgenommen hat – und es mir damit ermöglichte, ein richtiges Moutainbike zu kaufen.

Fakt ist: Eine echte Probefahrt ist durch nichts zu ersetzen. Erfahrungsgemäß zeigt eine Probefahrt aber auch nicht alles; kaum ein Fahrradgeschäft wird mit dem Vorführbike eine Tagestour in die Berge gestatten. Aber wer schon vorher weiß, was er wirklich braucht und haben möchte, kann sich Ärger und viel Geld sparen.

Bremsen, Sattel, Pedale & Co. unterscheiden sich beim E-Bike nicht im Vergleich zum normalen Fahrrad. Feilich werden einige Komponenten beim E-Bike deutlich stärker belastet als beim Fahrrad mit Muskel-Antrieb. Gründe dafür sind das höhere Fahrrad-Gewicht, die stärkere Beschleunigung und höhere Geschwindigkeiten, aus denen häufiger verzögert wird. Im Idealfall sind beispielsweise die Bremsen für stärkere Kräfte ausgelegt und stammen nicht aus dem Billigsegment. Bei Bikes im untersten Preissegment ist das oft nicht der Fall; entsprechend häufig werden wohl Ersatzteile nötig.

Mittelmotoren übertragen ihre Kräfte nicht direkt auf die Räder, sondern über Kette und Schaltung – auch hier steigt der Verschleiß. Vorsicht ist vor Allem in Kombination mit Nabenschaltungen geboten, denn hier können Ersatzteile und Reparaturkosten extrem hoch sein.

Spannend ist noch der Blick auf die Beleuchtung. Man hat einen dicken Akku an Bord, da sollte das Licht doch integriert sein – doch weit gefehlt. Meist sind die Lampen nur bei expliziten Stadt- und Straßenrädern bereits eingebaut, mit dem Akku verbunden und lassen sich über einen Taster am Lenker steuern. Die Nachrüstung ist theoretisch kein Problem, passende Kabelsätze für den Antrieb kann man nachbestellen – und Internet-Foren sind voll von Einbau-Anleitungen und Lampen-Tipps. Aber Vorsicht, die überempfindlichen Schutzschaltungen der originalen Akkus reagieren allergisch auf zu hohe Last. Wer Pech hat, aktiviert beim Basteln eine Schutzschaltung in der Batterie, die den teuren Stromspeicher dauerhaft deaktiviert; etwa Akkus von Yamaha sind dafür bekannt. Wer das nicht riskieren möchte, kauft besser gleich ein Rad mit eingebauter Beleuchtung oder überlässt die Nachrüstung dem Händler. Weil das aber gut und gerne mehrere hundert Euro kosten kann, ist auch das Anbringen hochwertiger Akku-Lichter für deutlich weniger Geld eine sinnvolle Option.

Der Motor macht das Fahrrad zum E-Bike – er ist also wohl die wichtigste Komponente.

Der Frontmotor sitzt in der Nabe.

Der große Vorteil des Motors am Vorderrad: Er hat keinerlei Einfluss auf die übrigen Komponenten des Fahrrads. Naben- oder Kettenschaltung, Rücktrittbremse & Co., hier ist keine Rücksichtnahme nötig – und das drückt den Preis. Daher kommt der Frontantrieb vor allem bei preisgünstigen Modellen zum Einsatz. Aus den gleichen Gründen sind auch Nachrüst-Motoren für konventionelle Fahrräde fast immer in der Vorderradnabe untergebracht.

Fahrdynamisch hat der Frontmotor vor allem Nachteile. Das Fahrverhalten ist aufgrund des hohen Gewichts an der Vorderachse anders, als man es vom normalen Fahrrad gewohnt ist. Die Antriebskräfte zerren an der Lenkachse, bei kräftigem Antrieb kann der Reifen aufgrund des niedrigeren Gewichts auf der Vorderachse eher durchrutschen, der Antrieb ist deutlich sichtbar – und erfordert idealerweise eine stabilere Konstruktion des Rahmens im vorderen Bereich.

Außerdem gibt es bei Rädern mit Frontantrieb meist keinen Sensor an den Pedalen. Erst durch Radbewegungen erkennt die Elektronik, dass sie für Vortrieb sorgen soll – entsprechend setzt die E-Unterstützung erst verzögert ein und schiebt noch weiter vor, wenn man schon längst nicht mehr in die Pedale tritt. Daran kann man sich gewöhnen, für sportliche Fahrer oder das Gelände ist das aber nichts.


Wie das Auto profitiert auch das Fahrrad vor allem fahrdynamisch vom Heckantrieb: Das hohe Gewicht hinten sorgt für eine kräftige Traktion und verhindert das Durchrutschen. Außerdem fallen die technischen Komponenten nicht so stark auf – am Hinterreifen ist auch beim konventionellen Fahrrad mit Scheibenbremsen, Schaltkassette & Co. mehr Technik untergebracht. Und im Pannenfall freut man sich, dass man zumindest das Vorderrad ohne großen Aufwand ausbauen kann.

Dafür will man wohl unter allen Umständen vermeiden, dass das Hinterrad ausgebaut werden muss. Außerdem verlangt die Technik in der Radnabe nach Kompromissen. Dass Schaltungen in Kombination mit Heckantrieb nur wenige Gänge zur Verfügung stellen können, gehört inzwischen der Vergangenheit an; Rücktrittsbremsen gibt es bei dieser Antriebsform aber immer noch sehr selten. Und wenn auch der Akku weit hinten am Rad befestigt ist, hat das hohe Gewicht im hinteren Bereich negativen Einfluss auf das Fahrverhalten.

Einen Vorteil gibt es hier: Viele moderne Heckmotoren unterstützen die Rekuperation, können also Energie beim Bremsen gewinnen und in den Akku zurückspeichern. Das gibt es auch beim Frontantrieb, bisher aber nicht beim Mittelmotor.


Der Mittelmotor sitzt am Tretlager in der Mitte des Fahrrads – das sorgt für eine optimale Gewichtsverteilung und damit auch für ein optimales Fahrverhalten. Außerdem sind Vorder- und Hinterrad so einfach entnehm- und austauschbar wie bei einem herkömmlichen Fahrrad. Sowohl Ketten- als auch Nabenschaltung mit vielen Abstufungen sind möglich; das gilt auch für eine Rücktrittbremse. Der größte Vorteil ist aber, dass der Antrieb nicht an einem der Räder, sondern direkt an der Kette erfolgt. Das sorgt in Kombination mit Drehmomentsensoren an den Pedalen für ein natürliches Fahrgefühl und reduziert den „Gummibandeffekt“. Auf diese Weise hat auch die Schaltung Einfluss auf den Elektromotor, womit das Erklimmen extremer Steigungen im niedrigen Gang auch für unsportliche Fahrer möglich ist. Daher sind vor allem Mountainbikes und generell E-Bikes in den höheren Preissegmenten mit dem Mittelmotor ausgestattet.

Beim Mittelmotor sitzen Antrieb und Akku mittig im Rahmen, das sorgt für eine gute Gewichtsverteilung. Der Stromspeicher wandert bei teureren Modellen zunehmend in den Rahmen, damit er nicht mehr sichtbar ist.

Freilich hat auch dieses Antriebskonzept seine Nachteile. Eben weil die komplette Kraft des Elektromotors durch die Schaltung muss, ist der Verschleiß an Nabenschaltungselementen, Kette und Zahnriemen immens; in diesen Bereichen muss man mit höheren Wartungskosten rechnen. Auch der Kaufpreis ist höher, da Bikes mit Mittelmotor einen speziell dafür angepassten Rahmen brauchen; die Nachrüstung an vorhandene Fahrräder ist schwer möglich. Zwar gibt es inzwischen diverse Nachrüstsätze aus China, der Einbau ist aber dennoch nicht trivial – Kenntnisse in der Metallbearbeitung sollte man schon haben.

Bosch oder Yamaha: Vor ein paar Jahren war das die entscheidende Frage bei der Antriebswahl beim Mittelmotor. Inzwischen ist die Konkurrenz deutlich größer. Neben den beiden Platzhirschen haben auch Shimano, Brose, Panasonic und TQ hervorragende E-Bike-Antriebe im Angebot. Die technische Größe, die es zu übertreffen gilt, ist das Antriebsdrehmoment, die den Radfahrer beim Vortrieb unterstützen. Hier gilt: Je mehr, um so besser. Einsteiger-Bikes liefern meist 60 bis 70 nm, die High-End-Modelle reichen in der neuen Flyon-Serie von Haibike mit TQ-Motoren bis zu 120 nm. Von der hohen Kraft profitieren vor allem Mountainbiker auf dem harten Weg nach oben; wer nur etwas Unterstützung auf dem geteerten Weg ins Büro oder zum Supermarkt sucht, muss nicht in diese Spähren eintauchen. Mehr Informationen zu den verschiedenen E-Bike-Antrieben gibt's bei unseren Kollegen von c't.

Für ein und den gleichen E-Bike-Antrieb stehen oft verschiedene Display-Einheiten zur Auswahl, die am Lenker sitzen. Funktional unterscheiden sie sich meist nur wenig; alle integrieren einen digitalen Tacho, Akkustandsanzeige und die Möglichkeit, die Stärke der Motorunterstützung in drei bis fünf Stufen einzustellen. Größere, höher auflösende Displays kosten oft immensen Aufpreis oder sind nur bei den absoluten Top-Modellen der E-Bike-Hersteller zu haben. So sehr aus Nerd-Sicht das Verlangen nach mehr Diagonale und Pixeln nachvollziehbar ist – meist lohnt sich der Aufpreis nicht, der Antrieb ist ohnehin derselbe. Und die absoluten Topmodelle wie Bosch Nyon mit Farbdisplay und integriertem Navi sind zwar toll, können aber auch nicht mehr als ein Smartphone mit Fahrradhalterung (Vergleichstest). Eher sogar weniger.

Der aktuelle Trend geht sogar in Richtung Minimalismus: Specialized-Fahrräder mit Brose-Antrieb beispielsweise verzichten ab Werk komplett aufs Display, stattdessen sind ein paar LEDs im Rahmen eingelassen, die den Ladestand anzeigen. Für alle weiteren Informationen koppelt man sein Smartphone per Bluetooth mit dem Bike – oder kauft ein optionales Display dazu.

Der Nyon-Fahrradcomputer von Bosch ist extrem teuer und hat ein integriertes Navi.

An dieser Stelle eine kleine Warnung: Es gibt diverse günstige E-Bikes und Nachrüstantriebe für normale Fahrräder aus China. Während Antrieb und Elektronik dabei Erfahrungsberichten zufolge meist gut funktionieren, ist der Akku die Achillesferse – und einen brennenden Lithium-Ionen-Block möchte niemand im Keller stehen haben.

Wir wenden uns also wieder den Marken-Antrieben zu. Ältere und günstigere Fahrräder bringen meist einen 400-Wh-Akku mit, 500 ist inzwischen die Norm, Topmodelle bringen auch Akkus mit 600 oder mehr Wh mit. Je höher die Kapazität des Akkus, desto höher die Reichweite. Oft sitzen die Akkus mit einer abschließbaren Halterung auf dem Rahmen, zunehmend wandern die Zellen auch in den Rahmen. Das sieht aufgeräumter aus, hat funktional aber keine Vorteile.

Eine Faustformel, wie weit man damit kommt, gibt es nicht – zu stark ist der Verbrauch abhängig von Beschleunigung, Steigung und Geschwindigkeit. Als Faustregel kann man sagen: Ein 400-Wh-Akku reicht mit Standard-Unterstützung für 50 km, einer mit 500 für 60 bis 70. Wird es knapp, lässt sich die Unterstützung des Antriebs reduzieren; das Fahren wird anstrengender, aber die Restreichweite steigt.

Akkus und Ladegeräte sind bei allen Herstellern gut geschützt, proprietär und sündhaft teuer. Für Yamaha-Antriebe gibt es deutlich günstigere Nachbau-Akkus und Open-Source-Lösungen, wie man eigene Akkus baut; bei Bosch & Co. kann man derzeit ausschhließlich auf Original-Zubehör zurückgreifen.

Andere Bauformen: Bei Stadträdern liegt der Akku oft unterm Gepäckträger.

Pedelecs machen unglaublich viel Spaß; eine Probefahrt ist unbedingt jedem zu empfehlen – auch und gerade wenn man Jahre nicht mehr aufs Rad gestiegen ist. Beim Kauf sollte man allerdings einen Bogen um zu billige Komponenten machen. No-Name-Akkus und Antriebe bringen gewisse Gefahren mit sich, billige Fahrrad-Teile halten die hohe Belastung nicht lange aus.

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