Mobilität

Neue Antriebstechnik bei E-Bikes

Motoren des Fortschritts

Hässlich, laut, unpraktisch: E-Bike-Motoren wirkten lange Zeit wie Fremdkörper am Fahrrad. Inzwischen integrieren Hersteller die Maschinen viel besser. Das erweitert die Einsatzmöglichkeiten.

Bosch
Von
Freitag, 16.08.2019   05:01 Uhr

Knapp eine Million Elektrofahrräder wurden 2018 in Deutschland verkauft - ein Plus von 36 Prozent. Kein Zweifel, E-Bikes boomen.

Dies liegt auch daran, dass die Motoren besser werden. Hersteller schneiden sie immer genauer auf verschiedene Bedürfnisse zu. So dringt der E-Antrieb in mehr Segmente vor. Wurden anfangs fast nur elektrifizierte City-Räder angeboten, gibt es längst E-Mountainbikes, E-Rennräder, E-Falträder, E-Bikes für Kinder, Sportler, Ästheten.

Die wachsende Vielfalt bei Motoren bringt weitere Verbesserungen mit sich. Zum Beispiel lassen sich die Maschinen hübscher in die Räder integrieren. Der Überblick über die wichtigsten Trends:

Was die neue Vielfalt bedeutet, zeigt sich am Beispiel Lastenräder. Bislang griffen die Cargobike-Hersteller auf E-Mountainbike-Technik zurück. Die drehmomentstarken Motoren eignen sich dafür grundsätzlich gut. Nun bringt Bosch, Marktführer bei E-Bike-Motoren, zum Herbst einen Spezialantrieb auf den Markt. Die Maschinen der neuen "Cargo-Line" sollen beim Anfahren noch stärker unterstützen.

Einen "starken Vormarsch" elektrischer Antriebe in allen Fahrradkategorien identifiziert Jörg Malcherek, Geschäftsführer bei Continental Bicycle Systems. Grundsätzlich richteten sich Entwickler nach dem Einsatzzweck der Motoren. Die unterstützen mal mehr, mal weniger, unterscheiden sich beim Fahrgefühl und darin, wie sie die Kraft entfalten. So dürfen Aggregate für E-Rennräder drehmomentschwächer sein. Denn ihre Fahrer sind meist ohnehin schneller als 25 km/h unterwegs - also oberhalb der Marke, bis zu der der Motor hilft. Daher genügt leichter Zusatzschub am Berg oder bei Gegenwind, wenn das Fahrtempo mal sinkt.

Frühe E-Bikes hatten noch Gewichtsprobleme. Ein Rad mal eben ein paar Stufen hinaufzutragen, war ganz schön schwer. Mittlerweile sind viele Stromer verblüffend leicht. Beim Abspecken helfen auch die Motoren mit. Dabei besonders wichtig: alternative Gehäusematerialien.

Brose ist nach eigenen Angaben der erste Hersteller, der einen E-Bike-Motor mit Magnesiumgehäuse gebaut hat. "Diese Innovation ermöglicht es uns, insgesamt 500 Gramm Gewicht einzusparen", sagt Vertriebsleiter Horst Schuster.

Bosch gönnte seinem Flaggschiff-Motor zuletzt ebenfalls eine Ummantelung aus dem leichten Metallwerkstoff. Die 250-Watt-Antriebseinheit wiegt wie der Brose-Antrieb nur noch 2,9 Kilogramm und damit rund ein Viertel weniger als ihr gleichstarker Vorgänger. Zugleich reduzierte Bosch die Baugröße nach eigenen Angaben um fast die Hälfte.

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Einen noch leichteren Motor hat Metz Mecatech entwickelt, lange eher bekannt für Blitzlichtgeräte. Laut Geschäftsführer Lauri Joukhi ist die Produktion gerade angelaufen: 75 Nm stark, vor allem aber nur 2,8 Kilogramm schwer ist die Maschine, obwohl das Gehäuse aus Alu ist. Beim Marktführer Bosch bleibt man cool: "Ein Quantensprung bei Größe und Gewicht" sei auch langfristig nicht zu erwarten, sagt Tamara Winograd vom Stuttgarter Zulieferer. "Es gibt physikalische Grenzen."

Noch vor einigen Jahren gab es kaum ein Pedelec, dem der Motor nicht wie ein Kropf anhing - ob als Maschinenklumpen am Tretlager oder überdimensionierte Keksdose an der Nabe. Doch mittlerweile sieht man vielen Rädern den Motor kaum noch an. So hat die technische Schrumpfkur dazu geführt, dass auch Fahrradästheten das Elektrorad nicht mehr verschmähen - das zeigt sich am stark wachsenden Angebot von Design-E-Bikes.

Selbst Mittelmotoren lassen sich mittlerweile recht gut kaschieren. Die kleinen Bauformen "unterstützen die Integration in das Fahrrad immer mehr", sagt Malcherek. Wenn es um eine galante Systemintegration geht, sind allerdings Nabenmotoren im Vorteil: Der Rahmen muss nicht mit einer Aufnahme für den Motor konstruiert werden. Das Fahrrad entspricht der gewohnten Optik - bis auf die etwas dickere Nabe, die rein äußerlich wie eine Schaltung wirkt.

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Trends bei E-Bike-Motoren: Kleiner, leiser, leichter

Die ersten Motoren lärmten teils wie Handrührgeräte, Pedelecfahrer waren akustisch schnell identifiziert. Inzwischen arbeiten vor allem Heckmotoren annähernd geräuschfrei. Sind sie als sogenannte Direktläufer konstruiert, übertragen sie ihre Kraft ohne Umwege auf die Nabe - was nahezu lautlos passiert, wie Hersteller Ansmann versichert. Modelle ohne Planetengetriebe arbeiten allerdings weniger effizient und überhitzen bei Steigungen schon mal.

Mittelmotoren übersetzen die Kraft mit einem Getriebe, das hörbar arbeitet. Bei der Geräuschdämmung haben die Ingenieure mehrere Möglichkeiten. "Zum Beispiel die Zahnräder in einem Ölbad laufen lassen", sagt Metz-Geschäftsführer Joukhi. Schmierstoffe erhöhten zwar das Gewicht, sie würden aber ebenfalls leichter. Geräusch- und Gewichtsvorteile könne man zudem mit Zahnrädern aus Kunststoff erzielen. Während Bosch für seine neuesten Mittelmotoren zur Dämmung ein neues Getriebekonzept entwickelt hat, setzt Brose schon länger geräuscharme Riemen zur internen Übersetzung ein.

Was ein E-Bike verbraucht, fällt vermeintlich nicht stark ins Gewicht. Die Stromkosten für 1000 Kilometer Fahrt im Sattel belaufen sich auf ein bis zwei Euro. Und doch wird Effizienz bedeutender. Je besser die Energie im Akku genutzt wird, desto weiter kommt das Rad mit einer Ladung - wichtig vor allem für Mountainbiker auf stromzehrenden Bergtouren.

Wie effizient ein Antrieb arbeitet - darauf können die Entwickler über die Motorsteuerung Einfluss nehmen. Diese stimmen sie auf den Einsatzzweck des Rades ab, bei einem Mountainbike muss sich die Kraft anders entfalten als bei einem City-Rad. Doch wie beim Autofahren hängt der Verbrauch auch stark von der individuellen Fahrweise ab.

Metz empfiehlt dem Fahrer über das Display seines Antriebssystems, wie er schalten soll. Ansmann löst das Problem mit einer Automatikschaltung: Sie zieht über eine spezielle Sensorik Rückschlüsse zu Strecke und Verkehrssituation und sortiert die Gänge. Bis zu 20 Prozent mehr Reichweite sind laut Hersteller möglich.

Ratgeber Rad - E-Bikes

Tesla hat es vorgemacht: Seit Jahren bekommen die E-Autos des Herstellers Updates ihrer Software über W-Lan oder Mobilfunk aufgespielt. So etwas können auch E-Bikes. Die Schweizer S-Pedelec-Marke Stromer brachte bereits 2014 das "weltweit erste digital vernetzte E-Bike".

Mittlerweile ermöglicht auch Komponentenhersteller Shimano Firmware-Updates für Motoren der Steps-Reihe. Kunden spielen sie per Smartphone über eine Bluetooth-Verbindung selbst auf. So lässt sich die Performance des Motors auf den neuesten Entwicklungsstand bringen. Andere Hersteller erwägen solche Möglichkeiten für den Endkunden erst.

Auch die interne Vernetzung ist ein Zukunftsfeld. Schon heute kommunizieren die Motoren mit Trittfrequenz- und Drehmoment-Sensoren, um dem Fahrer ein möglichst gutes Fahrgefühl zu geben. Über das Smartphone lassen sich Motoreigenschaften ändern - je nach bevorzugtem Fahrstil. Metz-Geschäftsführer Jouhki sieht noch mehr Möglichkeiten: Erhält der Motor zum Beispiel Tourdaten vom Smartphone, etwa zum Höhenprofil, könne er seine Kraft feiner dosieren: "Die App denkt vor."

insgesamt 166 Beiträge
werner.werwolf 16.08.2019
1. macht nur Sinn mit ü 25km/h
Die Elektroräder machen nur Sinn, wenn sie schneller als 25 km/h fahren können, also mit offener Motorunterstützung. Daß Elektroräder bei 25 km/h abgeschaltet werden ist ein schwerer Eingriff in die Freiheit des Radfahrers. [...]
Die Elektroräder machen nur Sinn, wenn sie schneller als 25 km/h fahren können, also mit offener Motorunterstützung. Daß Elektroräder bei 25 km/h abgeschaltet werden ist ein schwerer Eingriff in die Freiheit des Radfahrers. Wenn Elektroräder bei 25 km/h abgeschaltet werden, dann muß das auch bei Autos gemacht werden. Es kann nicht sein, daß der Radfahrer auf 25 km/h reduziert wird, währenddessen das Auto mit Fahrzeugen untewegs ist, die 200 km/h und mehr fahren.
Bugabooo 16.08.2019
2. Fortschritt
Motoren des Fortschritts? Jawohl,das braucht vor allem der Mountainbiker. Warum solche Umwege? Geht doch bestimmt auch ohne Kurbel und damit ohne treten.
Motoren des Fortschritts? Jawohl,das braucht vor allem der Mountainbiker. Warum solche Umwege? Geht doch bestimmt auch ohne Kurbel und damit ohne treten.
Ulipol 16.08.2019
3. Und
wo bleibt die körperliche Leistung? Warum kann der Mensch nicht einfach nur Radfahren? Alles ein Auswuchs dekadenter Bequemlichkeit. E-Bikes sind für kommerzielle Zwecke in Ordnung, aber sonst?
wo bleibt die körperliche Leistung? Warum kann der Mensch nicht einfach nur Radfahren? Alles ein Auswuchs dekadenter Bequemlichkeit. E-Bikes sind für kommerzielle Zwecke in Ordnung, aber sonst?
berndasbrot 16.08.2019
4. Es wird interessanter....
....sich so ein Gerät zu kaufen. Wenn dann irgendwann die 25 km/h Begrenzung auf ein erträgliches Maß angehoben wird (z.B. 32 km/h wie bei den nicht unbedingt für Geschwindigkeitswahn bekannten Schweizern), wird das Pedelec [...]
....sich so ein Gerät zu kaufen. Wenn dann irgendwann die 25 km/h Begrenzung auf ein erträgliches Maß angehoben wird (z.B. 32 km/h wie bei den nicht unbedingt für Geschwindigkeitswahn bekannten Schweizern), wird das Pedelec zu einem interessanten Transportmittel.
2cv 16.08.2019
5. die Motoren sind nicht das Problem
die Motoren sind nicht das Problem. Sondern die nicht-Normierung des Akkus. Der Siegeszug von Kofferradio, Walkman und anderen portablen elektrischen Geräten bestand im Wesentlichen auch darin, normierte Batterien verwenden zu [...]
die Motoren sind nicht das Problem. Sondern die nicht-Normierung des Akkus. Der Siegeszug von Kofferradio, Walkman und anderen portablen elektrischen Geräten bestand im Wesentlichen auch darin, normierte Batterien verwenden zu können - Mignon (AA), Micro (AAA), Baby, Mono, ... Zellen sind weltweit nahezu überall erhältlich. Wenn Akkus mit ähnlichen Standardzellen vom Endkunden selbst ausgetauscht werden könnten, würden deutlich mehr Fahrzeuge, ob E-Bike, E-Tretroller, E-Scooter oder was auch immer, verkauft werden. So befürchten viele - zu Recht - eine Lebenszeit von wenigen Monaten oder Jahren, weil Nachrüst-Akkus entweder sauteuer oder gar nicht mehr verfügbar sein werden. Hier ist der Gesetzgeber gefordert, diese Standardisierung in Richtlinien zu verankern.

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