In der Welt der Technik gibt es ständige Weiterentwicklungen. Ein Bereich, in dem es in den letzten Jahren zu vielen Neuerungen gekommen ist, ist der Bereich der Fahrräder. Ein normales Fahrrad funktioniert, indem das Hinterrad durch eine Kette mit den beiden Pedalen verbunden ist, und durch das Treten in Bewegung gesetzt wird. Seit einigen Jahren gibt es einen Trend Richtung Elektrofahrräder. Doch was genau ist ein Elektrofahrrad, wie funktioniert es und wie umweltfreundlich ist es? Wechseljetzt.de klärt auf.
Die Anfänge
Die ersten E-Bikes wurden tatsächlich schon im 19. Jahrhundert erfunden. Ein Patent für ein Elektrofahrrad wurde bereits im Jahr 1817 angemeldet und die ersten funktionsfähigen Elektrofahrräder, welche in Serie von Philips hergestellt wurden, entstanden in den 1930ern. Jedoch fanden die Räder wenig Abnehmer und die Herstellung stagnierte, was vor allem an der steigenden Begeisterung an Mofas lag. In den 1980ern wurde erneut überlegt, das Elektrorad auf den Markt zu bringen, nachdem die Idee kam, die Motorunterstützung unabhängig von der Tretleistung zu machen.
Wie in den Anfängen des Fahrrads gab es allerdings wieder zu große Konkurrenz von Mofas, bei denen es mittlerweile auch die Variante E-Mofa gibt. Ebenfalls war die Entwicklung der E-Bikes noch in ihren Anfängen, die Akkus hielten nicht lange, die Räder waren schwer und es funktionierte alles nur sehr ruckartig. Der Boom der Elektrobikes kam jedoch erst in den letzten zwanzig Jahren. Allein von 2012 bis 2016 verdoppelte sich die Anzahl von verkauften Pedelecs (eng. Pedal Electric Cycle) von 1,3 auf 2,8 Millionen.
Wie funktioniert ein Elektrofahrrad?
Heutzutage gibt es einen Haufen moderner Zusatzelemente, wie kleine Bildschirme und leistungsfähigere Akkus. Mit Hilfe der neuen sensibel gesteuerten elektronischen Unterstützung ist das Elektrofahrrad eine beliebte Fortbewegungsmethode geworden. Wenn man von E-Bikes im ursprünglichen Sinn spricht, handelt es sich eigentlich um Leichtmofas, Mofas und Kleinkrafträder, welche auch ohne Treten, ähnlich wie ein Motorrad funktionieren. Meistens denkt man mittlerweile jedoch an die sogenannten Pedelecs, wenn man über E-Bikes spricht.
Im Jahr 2001 wurde der Prototyp Pedelec, das Sparta Ion, bei dem sich der Motor und der Akku in der Hinterradnabe befinden, vorgestellt. Zwei Jahre später kam der Prototyp mit Ni-Mh-Batterie auf den Markt. 2005 wurde der Akku mit Lithium Bestandteil des Marktes, was zu einer zunehmenden Verbesserung der E-Bikes führte, da der Akku nun länger hält. Normales Fahrrad fahren funktioniert wie oben beschrieben dadurch, dass man in die Pedale tritt und sich das Hinterrad dreht, da diese durch eine Kette verbunden sind. Das Vorderrad ist mit dem Lenkrad verbunden, durch welches man die Fahrtrichtung bestimmt. Die Kreiselkräfte, welche dadurch entstehen, begünstigen die Stabilität des Fahrrads während der Fahrt.
Der Unterstüzungsmotor
Die größte Veränderung vom Fahrrad zum E-Bike ist der Elektromotor, welcher das Herzstück des E-Bikes bildet und eine Leistung von maximal 250 Watt hat. Zusätzlich gibt es ebenfalls einen Akku, welcher den Strom liefert, sowie eine Steuerelektronik und Sensoren.Der Motor wird eingeschaltet, indem die Steuerelektronik ein Signal des Senders empfängt. Hier gibt es einmal einen Kraftsensor, welcher die Kraft des Radfahrens auf das Pedal erfasst oder einen Schwellwertschalter, welcher die Drehbewegung der Pedale misst. Ein zusätzlicher Sensor wird für die Steuerung genutzt, der die aktuelle Fahrgeschwindigkeit misst. Mithilfe dieser Werte kann die Steuerung die Unterstützung berechnen, die der Elektromotor dem Radfahrer geben soll. Der Motor wird erst eingeschaltet, wenn der Fahrer in die Pedale tritt.Pedelecs dürfen lediglich als Unterstützung zur eigenen Muskelkraft dienen und müssen sich an die Höchstgeschwindigkeit von 25km/h halten.
Bei den meisten E-Bikes sitzt der Motor in der Mitte, also im Bereich des Tretlagers, was für einen tief liegenden Schwerpunkt sorgt. Dieses E-Bike ähnelt dem normalen Fahrrad, vor allem im Fahrgefühl, ist durch die Komplexität allerdings auch sehr teuer. Einige Räder haben auch ein Hinterrad-Nabenmotor, welche man an einer großen Nabe erkennt. Die Kraftübertragung ist so zwar effizient, das Gewicht am hinteren Ende des Fahrrads beschränkt allerdings die Bewegungsfreiheit. Das Fahrgefühl bleibt dasselbe, die Bauweise ist jedoch sehr komplex. Eine dritte Variante wäre, dass der Motor am Vorderrad in der Radnabe sitzt. Ein Vorteil hier, ist die freie Auswahl an Komponenten, man kann sich für eine Rücktrittbremse sowie eine oder zwei Vorderbremsen entscheiden. Ein Nachteil ist das Fahrgefühl. Einerseits fühlt es sich so an, dass man das Rad anschiebt. Andererseits vermittelt der Motor das Gefühl, das Fahrrad zu ziehen. Über ein Display kann man oft einen Unterstützungsmodus auswählen, je nachdem wie viel Unterstützung man sich wünscht. Desweiteren zeigt das Display auch den Ladezustand des Akkus an.
Der Umweltaspekt des E-Bikes
Ein Elektrorad ist natürlich umweltbewusster als ein Auto, hat jedoch einige Nachteile gegenüber dem normalen Fahrrad. Beide Arten von Fahrrädern bestehen größtenteils aus Metall, wie Stahl und Aluminium. Selbst wenn hier recycelte Materialien genutzt werden, ist ein langer Nutzungszyklus sowie eine lokale Produktion das Ziel. Die Pulverbeschichtung oder die Kunststoffverarbeitung der Reifen sind für die Umwelt sowohl beim E-Bike als auch beim normalen Fahrrad problematisch, jedoch braucht das E-Bike circa 35 % mehr Rohstoffe. Beim E-Bike kommt nun noch der Bereich der Elektronik dazu, wie rund 2,5 Kilogramm für den Akku, Kabel, Display, Chips und für die Pedelecs ist ein kleiner Computer nötig.
Laut Umweltbundesamt (UBA) sind die Emissionen aus Akkuproduktion und -recycling bereits nach 100 E-Bike-Kilometern eingespart, wenn man dafür 100 PKW-Kilometer einspart. Um den Umweltaspekt noch weiter zu festigen, ist es ratsam den Akku des E-Bikes mit Ökostrom zu tanken. Wichtig ist auch, wie lange der Akku hält und ob die Rohstoffe recycelt werden. E-Bike-Akkus zählen zu Industriebatterien und haben oft einen hohen Anteil an nicht erneuerbaren Rohstoffen. Je nach Hersteller und Modell hält ein Akku zwischen 500 und 1000 Ladezyklen. Importeure sind zwar zum Recycling verpflichtet, müssen allerdings nur 50% der recycelten Stoffe nachweisen. Die Li-Ionen-Akkus enthalten viele verschiedene Stoffe in minimalen Mengen. Obwohl in den letzten Jahren viele Li-Ionen-Akkus verkauft wurden, kommen wenige zurück zu den Sammelstellen.
Kosten
Die Kosten um die Batterie zu laden sind relativ niedrig. Man benötigt etwa 0,5 bis 2 Kilowattstunden pro 100 Kilometer, was zwischen zehn bis vierzig Cent kostet. Der Durchschnittspreis eines E-Bikes lag 2016 laut E-Bike-Finder Studie bei 3.287 Euro. Experten raten ein E-Fahrrad auszuwählen, welches ab 2000 Euro kostet. Bis nach oben gibt es preislich keine Grenzen. Man sollte sich in jedem Fall beraten lassen, da es viele Modelle für unterschiedliche Nutzungsarten gibt.
Fazit
Das Elektrofahrrad ist die Zukunft. Es wird wohl nicht das Auto ablösen, aber vor allem in Großstädten ist es eine gute Transportmöglichkeit. Wenn Sie sich dazu entschließen ein E-Bike zu kaufen, sollten Sie sich informieren, was für Sie das Beste ist und sich gut überlegen, wie intensiv Sie es nutzen werden. Zusätzlich müssen Sie sich über die möglichen Kosten bewusst sein. Besitzen Sie ein Pedelec, dann pflegen Sie es. Außerdem ist es ratsam, das E-Bike über viele Jahre zu nutzen und nicht jedes Jahr ein Neues anzuschaffen. Achten Sie stets darauf, den Akku der Umwelt gemäß zu entsorgen, falls dieser ausgetauscht werden muss.
Julia Meyer
