Elektrorad
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Ein Elektrorad, auch Elektrofahrrad, ist ein Fahrrad mit zusätzlichem Elektromotor. Der Akku ist oft abnehmbar und wird an der heimischen Steckdose geladen. Im Gegensatz zum Pedelec kann die elektrische Unterstützung auch ohne Treten abgefordert werden.
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[Bearbeiten] 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 oder E-Bike genannt.
- Fahrräder mit tretunabhängigem Zusatzantrieb, E-Bike oder E-Roller genannt.
- Räder mit unabhängigem Zusatzantrieb, E-Scooter genannt.
[Bearbeiten] Fahrrad mit limitierter Tretunterstützung
Ein Fahrrad mit beschränkter Tretunterstützung wird in Deutschland Pedelec genannt, es werden jedoch auch die Ausdrücke E-Bike, Elektrorad oder Elektrovelo verwendet. Die Bezeichnung begrenzte Tretunterstützung bedeutet, dass der Elektromotor nur anspringt, wenn in die Pedalen 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. Diese Pedelecs sind Fahrräder im Sinne der StVO.
In der Schweiz muss es als Fahrrad versichert werden, das Helmtragen wird empfohlen, jedoch nicht vorgeschrieben.
[Bearbeiten] Fahrrad mit unlimitierter Tretunterstützung
In Deutschland sind Fahrräder mit unbeschränkter Tretunterstützung versicherungspflichtig und es wird ein Mofa-Führerschein benötigt. Fahrradwege dürfen nur genutzt werden, wenn sie auch für Kleinkrafträder zugelassen sind.
Im der Schweiz wird nicht unterschieden zwischen der oben genannten limitierten Tretunterstützung und einer unlimitierten Tretunterstützung. Beide Fahrzeugkategorien werden als E-Bikes oder Elektrovelos bezeichnet. Ein Fahrrad mit unbeschränkter Tretunterstützung funktioniert wie das oben genannte, die Tretunterstützung erlischt jedoch nicht beim Überschreiten einer Grenzgeschwindigkeit, bis 45 km/h werden so erreicht. E-Bikes ohne Geschwindigkeitsbegrenzung erlauben ein Mitfahren im Stadtverkehr ohne Probleme. Das hier genannte Verkehrsmittel muss in der Schweiz die Mofakennzeichnung tragen und auch als solches versichert werden. Das Helmtragen wird empfohlen, jedoch nicht vorgeschrieben. Abgesehen von der höheren Geschwindigkeit unterscheiden sich die Fahrräder mit beschränkter und unbeschränkter Tretunterstützung in der Handhabung und im Fahrverhalten nur wenig, der Unterschied besteht in der gesetzlichen Handhabung.
[Bearbeiten] Zweirad mit Elektroantrieb
Ein Zweirad mit Elektroantrieb wird in Deutschland Elektrorad oder E-Bike genannt.
- Fahrräder mit tretunabhängigem Zusatzantrieb im engeren gesetzlichen Sinne des Begriffes „Kleinkraftrad mit geringer Leistung“ dürfen nur 20 km/h schnell fahren, sind aber trotzdem versicherungspflichtig und unterliegen nicht der Helmpflicht. Ein Mofa-Führerschein ist Voraussetzung.
- Fahrräder mit unabhängigem Zusatzantrieb im weiteren Sinne fallen 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 bezeichnet. Der E-Scooter ist wie ein Mofa per Handgriff zu beschleunigen. Pedalen sind nicht vorhanden, oder müssen nicht bedient werden um vorwärtszukommen. Für diese Fahrzeuge gelten die allgemeingültigen Regeln der Mofas, das heisst Helmtragepflicht, und Versicherung.
[Bearbeiten] Kraftansatz des Elektroantriebs
Als Kraftansatzpunkte für die Einspeisung der Motorkraft werden im Wesentlichen drei unterschiedliche Bauweisen verwendet:
- Nabenmotor Vorderrad
- Kurbelwellenmotor (nur als Zusatzkraft auf die Tretkurbel)
- Nabenmotor Hinterrad
- Elektromotor an einem Anhänger, Schubanhänger(Exot)
Vom Fahrgefühl im Vergleich zum Fahrradfahren her gelten die Kurbelwellenmotore als am wenigsten gewöhnungsbedürftig, d.h. hier entsteht eher das Gefühl der lediglich unterstützten natürlichen Kraft.
[Bearbeiten] 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
[Bearbeiten] Praxiserfahrungen
Bei umgerüsteten Flachlandfahrrädern mit Geschwindigkeitsbeschränkung und geringer Spreizung bei der Übersetzung sind Geschwindigkeiten über 20 km/h nur durch große Anstrengung zu erreichen. Die Tendenz geht daher dahin, dass Elektroräder gleich als solche gebaut werden, um Gewicht, Reichweite, Akkumulatorgröße und Geschwindigkeit zu optimieren. Als Elektrofahrräder konzipierte Fahrzeuge (Pedelec) erreichen auf flacher Fahrbahn Geschwindigkeiten von etwa 30 km/h.
Die bislang fehlende 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. haben das Image der Elektroräder nachhaltig beschädigt. 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.
[Bearbeiten] Systembedingte Probleme
Der Akkumulator ist nach einer bestimmten Anzahl von Ladezyklen erschöpft. 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[1].
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[2].
[Bearbeiten] 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.
[Bearbeiten] 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 zweisprachig (englisch/deutsch).
[Bearbeiten] 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
[Bearbeiten] Quellen
[Bearbeiten] Siehe auch
Elektrofahrzeug, Pedelec, Schubanhänger, IFMA, Velomobil, Hybridantrieb, Solarfahrzeug, Leichtkraftrad, Mofa, Moped, Leichtfahrzeug
[Bearbeiten] Weblinks
- ExtraEnergy, gemeinnütziger Verein zur Verbreitung muskel-elektrischer Fahrzeuge
- Elektrorad, Informationen rund um das Elektrorad
- WDR5: Studiogespräch mit vielen Tipps
- Portal für Elektrofahrzeuge (Elektrofahrräder, Elektroroller, Elektromobile,etc.)
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