Elektromotorroller

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Ein Elektromotorroller, in Kurzform auch Elektroroller, E-Scooter oder E-Roller genannt, ist ein Motorroller mit elektrischem Antrieb. Die Energieversorgung erfolgt per Akku.

Inhaltsverzeichnis

Zeitgeschichte des Elektrorollers bis in die jüngste Vergangenheit [Bearbeiten]

Anfänge der Entwicklung [Bearbeiten]

Das erste elektrobetriebene Zweirad gab es bereits 1911[1]. Ab den 1950er-Jahren versuchten viele kleine Werkstätten und Bastler, aber auch namhafte Unternehmen wie Puch oder Peugeot, elektrobetriebene Motorroller auf den Markt zu bringen. Während viele Fahrzeuge von Puch nicht mehr im Alltagsgebrauch sind, fahren fast alle seit 1995 produzierten Peugeot Scoot'Elec noch im Alltagsbetrieb.

Die Geschichte der E-Roller begann in Fabrikhallen, in denen kleine Transportroller für Waren und Personen benötigt wurden und Verbrennungsmotoren aufgrund der Abgase nicht eingesetzt werden konnten. In den letzten Jahren ist ein umfangreiches Angebot an Elektromotorrollern (auch Elektro-Scooter genannt) am Markt entstanden, mit Modellen, die heute bei einer Reichweite von etwa 50 km (mit hochwertigeren Akkutechnologien von über 100 km) angekommen sind und eine Geschwindigkeit von etwa 45 km/h oder auch bis über 80 km/h erreichen.

Chinesischer Alltag: Geparkte E-Roller

Elektroroller in Deutschland [Bearbeiten]

In Deutschland wird derzeit nur der MZ Charly hergestellt, ein elektrischer Faltroller der Motorradwerke Zschopau GmbH. Er ist als Mofa einsitzig und in der Geschwindigkeit limitiert[2].

Die Firma efw-Suhl GmbH plant einen Retro-Elektroroller auf den Markt bringen, der das Design der Simson Schwalbe wieder aufgreift.[3] Der Serienanlauf wurde auf Frühjahr 2013 verschoben[4].

E-Scooter in China [Bearbeiten]

Die günstigen Preise und die Tatsache, dass sie dort als Fahrräder gelten, haben E-Roller in der VR China bereits vor 2010 sehr populär werden lassen.

China ist das erste Land, in dem im Jahr 2006 erstmals mehr Elektrofahrzeuge als Benzinfahrzeuge verkauft wurden (19 Mio. Elektrofahrzeuge, 13,4 Mio. Benzinfahrzeuge). Der Elektromotorroller gehört mittlerweile zum gewöhnlichen Alltagsbild wie vor 20 Jahren das berühmte chinesische Fahrrad. Allerdings sind sie in manchen Großstädten wie z. B. Guangzhou einschl. Umland offiziell verboten.

Scoot'elec von Peugeot [Bearbeiten]

Zwischen 1995 und 2005 wurde in Europa bereits ein Elektroroller von Peugeot gebaut. Er hatte eine Reichweite von ca. 40 km und eine Ladedauer von ca. zwei Stunden an jeder normalen Steckdose. Der Akku bestand aus 3 NiCd STM 5-100 MR Akkus von Saft mit 100 Ah und 6 V – 1,8 kWh. Der Energieverbrauch betrug 6–8 kWh pro 100 km bei einer Motorleistung von 2,8 kW. Das Gewicht des damals rund 3450 € teuren Zweisitzers betrug mit Akku 115 kg. Die Batterielebensdauer war mit 2000 Ladezyklen (80.000 km) angegeben, danach waren noch 80 Prozent Restkapazität zu erzielen.

Die Produktion wurde Ende 2005 von Peugeot eingestellt. Die letzten Fahrzeuge wurden noch bis Mitte 2006 in Deutschland ausgeliefert. Grund für die Einstellung waren die hohen Kosten für ein neues Steuergerät, welches im Gegensatz zu den meisten chinesischen Rollern 500 Ampere schalten konnte (ein vergleichbares für Gabelstapler mit Strömen bis zu 1000 Ampere kostet zirka 2000 €). Alle Austausch- und Ersatzteile sind bis heute verfügbar (Stand Dez. 2008).

Vectrix Motorroller [Bearbeiten]

Die seit 2007 in Polen produzierten Vectrix VX-1-Motorroller markieren mit 110 km/h Höchstgeschwindigkeit und etwa 20 kW Spitzenleistung den oberen Leistungsbereich für Elektromotorroller. Im Gegensatz zur Mehrzahl der in Deutschland auf 45 km/h limitierten Roller werden die Fahrzeuge nicht als Kleinkraftrad, sondern als Motorrad / Kraftrad eingestuft.

Typologie und Charakterisierung [Bearbeiten]

Gängige Bauformen von Elektromotorrollern [Bearbeiten]

Wie bei allen Rollern ist auch für die Rahmen-Konstruktion des Elektrorollers die Existenz eines Fußraums hinter dem lenkenden Vorderrad charakteristisch. Sie gestattet dem Fahrer bei Vorhandensein einer Sitzbank die rollertypische nicht-reitende Sitzhaltung. Ein Knieschluss des Fahrers mit seiner Maschine wird damit im Unterschied zum Motorrad nicht möglich, was die Querstabilität des Fahrers verringert. Im Vergleich zum Motorradfahrer muss der Rollerfahrer unter Umständen die Lenkerenden mit einer steiferen Armhaltung festhalten. Ein schnelles Durchfahren von engen Kurven wird dem Rollerfahrer im Unterschied zum Motorradfahrer eher erschwert.

Die nicht-reitende Sitzhaltung wird bei Verwendung eines rohrgestützten Sitzsattels in der Konstruktion anstelle einer Sitzbank teilweise wieder aufgegeben, dann gilt Oberschenkelschluss, nicht Knieschluss.

Weiterhin konstruktionstypisch sind die rollertypischen kleinen Räder in Verbindung mit hohen Drehzahlen; diese verringern allerdings bei regennasser Fahrbahn die Rutschfestigkeit und erhöhen somit die Möglichkeit des Aquaplaning.[5] Deshalb werden leistungsfähigere E-Roller mit größeren Rädern gebaut, um mehr Fahrstabilität und damit mehr Sicherheit zu erreichen.

Grundsätzlich sind folgende Typen zu unterscheiden:

  1. E-Roller mit steifer, verkleideter Chassis-Konstruktion mit Sitzbank für ein bis zwei Personen
  2. klappbarer E-Roller mit rohrgestütztem Sitzsattel für eine Person
  3. klappbarer E-Roller ohne Sitz als Stehroller für eine Person
  4. Segway-Stehroller
  5. E-Roller ohne Sitz als Zugroller für den Freizeitbereich für eine Person

Führerschein und Typgenehmigung [Bearbeiten]

Elektromotorroller werden in verschiedenen EG-Fahrzeugklassen angeboten. Um sie zu fahren ist eine entsprechende Fahrerlaubnis erforderlich. In Deutschland:

  • Kleinkraftrad L1e bis 45 km/h Höchstgeschwindigkeit mindestens mit Führerschein M ab 16 Jahren bzw. B
  • Leichtkraftrad L3e bis 80 km/h Höchstgeschwindigkeit:
    • Klasse 3 oder 4 (vor dem 1. April 1980 erworben),
    • der Klasse 1b (nach dem 1. April 1980 erworben) oder
    • der Klasse A1.
  • L3e Motorräder /Krafträder mit oder ohne Seitenwagen Führerschein Klasse A

Elektromotorroller müssen, den nationalen technischen Anforderungen von Kraftfahrzeugen (z.B. zwei unabhängige Bremsanlagen, Beleuchtungsanlage, Hupe, Bereifung) entsprechen. Die EU-Richtlinie 2002/24/EU für das Kraftfahrrecht besagt, dass alle E-Fahrzeuge, ausgenommen „pedal-assisted“ Fahrräder, als Kraftfahrzeuge (bis 45 km/h als L1e-Moped) gelten. Sie benötigen folglich eine nationale Typgenehmigung. Eine „EU-Zulassung“ (Allgemeine Betriebserlaubnis), setzt eine nationale Typgenehmigung voraus. Ein CoC (eine sogenannte Übereinstimmungsbescheinigung, CoC-Papier, Certificate of Conformity, Certificat de conformité) genügt nicht.

In der Schweiz werden Fahrzeuge bis maximal 45 km/h als E-Scooter oder Elektroroller Kategorie F bezeichnet und wie ein Mofa per Handgriff beschleunigt. Es werden Helm, Nummernschild, Führerausweis und Versicherung benötigt. Einige der vielen erhältlichen kleinen E-Scooter sind bei niedrigeren Geschwindigkeiten zugelassen, die meisten aber gar nicht, außer auf Privatgelände.

Der Elektroroller im Alltag [Bearbeiten]

Vorteile des Elektrorollers [Bearbeiten]

Die wesentlichen Vorteile von E-Rollern gegenüber herkömmlichen Rollern sind:

  • geringer Lärm
  • sauberer (kein Benzinverbrauch, dadurch auch keine Abgase)
  • geringere Wartung (durch den Wegfall des Verbrennungsmotors weniger Verschleißteile vorhanden)
  • geringe Betriebskosten (bei angenommenem durchschnittlichen Stromverbrauch von 4 kWh auf 100 km rund 1 €/100 km)
  • ökologischer in Bezug auf die Gesamt-Umweltbelastung (Treibhausgasemissionen in CO2-Äquivalenten für zurückzulegende Wegstrecken im Alltag [6]: E-Scooter 7 kWhel/100km: 18 g CO2-eq/km; zum Vergleich: Motorrad Viertakt 5,6 l/100 km: 208 g CO2-eq/km)

Stromkosten und Kilometerkosten [Bearbeiten]

Bei den heutigen Strompreisen (Stand: 2012) von etwa 0,25 €/kWh kosten 100 km Fahrt etwa 1 Euro an Strom; je nach Batterietyp fallen, durch den Verschleiß, zusätzliche Kosten pro entnommener Kilowattstunde an (offene NiCd 2000 Zyklen = 0,30 €; NiMH 1000 Zyklen = 0,80 €; Pb gewickelt für niedrigen Innenwiderstand 200 Zyklen = 1 €; LiFeYPo4 5000 Zyklen = 0,02 €); die Versicherungskosten liegen bei etwa 60 € im Jahr. Die Anschaffungskosten für einen Roller liegen etwa zwischen 1.000 € und 4500 € für Modelle mit 45 km/h Höchstgeschwindigkeit; Roller mit höherwertigen Akkutypen werden auch häufig (teil-)vermietet. Es gibt dabei große Unterschiede in der Leistungsfähigkeit der Motoren und Akkus. Dies drückt sich unter anderem in der erreichbaren Geschwindigkeit, der möglichen Steigfähigkeit am Berg und der Reichweite pro Akkuladung aus.

Geringe jährlichen Fahrleistungen und unregelmäßige Nutzung können zu deutlich höheren km-Kosten führen, da Akkumulatoren auch bei Nichtbenutzung, vor allem aber bei fehlender Pflege (Nachladen) an Leistung verlieren. Das kalendarische Altern setzt vor allem bei Lithium-Technologien eine Begrenzung der Lebensdauer: auch ohne Benutzung können die Akkus innerhalb einiger Jahre unbrauchbar werden.

Stromtankstellen [Bearbeiten]

Der anstehende Aufbau von "Stromanschluss-Stationen zum Wiederaufladen mit Bezahlungsmöglichkeit" ("Stromtankstellen"), vor allem im aktuellen Jahrzehnt, könnte in puncto zurücklegbare Streckenreichweite völlig neue Perspektiven eröffnen. Ein Problem für alle Elektrofahrzeuge mit höheren Kapazitäten der Traktionsbatterie, die an Stromtankstellen wiederaufgeladen werden sollen, ist bislang, dass am Haushaltstromnetz (230 V/16 A) mit den überall verfügbaren Schukosteckdosen in der Regel nur eine Ladeleistung bis 2,3 kW genutzt werden kann, da nur eine Dauerstromentnahme von 10 A (nur kurzzeitig 16 A) zulässig ist.

Fahrzeugseitig sind für schnellere Ladung geeignete Ladegeräte, schnellladbare Akkus (etwa bestimmte LiFePO4-Akku-Varianten oder Vergleichbares) und eine Stromtankstellen-kompatible Kabel-Stecker-Kombination (mit Stecker gemäß IEC 60309 bzw. IEC 62196) an Bord mitzuführen. In Deutschland wird dabei der Mennekes-Stecker favorisiert. Die komplette Integration eines Ladesystems (in das Chassis beziehungsweise in den Rahmen) stellt für die Hersteller eine Herausforderung in puncto Fahrzeugentwicklung dar. Die meisten Elektromotorroller-Modelle enthalten derzeit ein solches Feature (hauptsächlich aus Kostengründen) nicht (Stand: 2012). Eine Alternative besteht darin, standardisierte Schnellladesysteme in Ladesäulen unterzubringen. Dies macht die Integration eines Schnellladers in das jeweilige Fahrzeug überflüssig, bedingt allerdings einen umfassenden Datenaustausch zwischen Fahrzeug und Ladesäule, etwa, wie es in der CHAdeMO-Ladeschnittstelle bereits realisiert worden ist. Die zweite Variante gilt als zu favorisierendes Konzept, da es die derart konstruierten Fahrzeuge leichter macht, was einem Zugewinn an Reichweite entspricht.

Technik [Bearbeiten]

Akkus [Bearbeiten]

Der Begriff "Batterie" in der Elektrotechnik charakterisiert die Tatsache, dass Zellen aneinandergereiht oder in Blöcken zusammengefasst werden. Dementsprechend wird eine Einheit aus mehreren Akkuzellen, die der Energieentnahme und -zufuhr eines Fahrzeugs während der Fahrt dient, in Anlehnung an die Terminologie "Traktionsbatterie" genannt, (umgangssprachlich auch Traktionsakku) wobei diese von der "Starterbatterie" begrifflich zu unterscheiden ist.

Die Nutzkapazität von Akkumulatoren ist temperaturabhängig und nimmt bei Kälte - einhergehend mit den physikochemischen Stoffeigenschaften von Elektrolyt und Elektroden (verringerte Elektronenbeweglichkeit) - wesentlich niedrigere Werte an als bei Raumtemperatur. Um diesen Effekt zu mindern, können die Akkumulatoren teilweise bei Kälte beheizt werden.

Günstige Elektromotorroller sind meistens noch mit normalen Blei-Gel-Akkus ausgestattet, oft als Hinweis auf den in Silikon gebundenen Elektrolyt werbewirksam als "moderne Silizium-Akku" bezeichnet. Nachteilig ist die geringe reale Kapazität unter Belastung, ihre kurze Lebensdauer und vor allem ihr Gewicht und Baugröße. Die meisten dieser Elektroroller haben eine maximale Reichweite von etwa 50 km/Ladung.

Höherwertige Elektromotorroller sind teilweise mit NiCd- (beispielsweise: Scoot'elec) oder NiMH-Akkus (beispielsweise erste Generation Vectrix VX-1) ausgerüstet.

In aktuellen Rollern sind Lithium-Ionen-Akkus beispielsweise als Lithium-Polymer-Akkumulatoren oder Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulatoren eingesetzt. Die Verwendung dieser Akkumulatoren trägt zu einer Gewichtsreduzierung und einer höheren Reichweite bei. Nachteilig sind die deutlich höheren (300 bis 1400 € mehr als ein Roller mit älterer Akkutechnologie) Anschaffungskosten.

Beim Anlegen aktueller Maßstäbe (Stand: Okt. 2010) verkraften schlechte Akkus etwa 350 (Voll-)Ladezyklen, ehe sie funktionsuntüchtig werden, sehr gute liegen dagegen bei über 2000.

Batterie-Management-Systeme und Balancer [Bearbeiten]

Obwohl auch bei älteren Akkutechnologien das Auseinanderdriften der Zellen einer Traktionsbatterie häufig zum vorzeitigem Ausfall führte, waren und sind für Bleiakkumulatoren oder Akkus auf Nickelbasis ausgleichende Systeme für Elektroroller herstellerseitig nicht verfügbar.

Aufgrund der höheren Zellspannung (geringerer Aufwand durch niedrige Zellenzahl) und der höheren Anschaffungskosten der aktuellen Lithium-Ionen-Akku kommen vermehrt Batterie-Management-Systeme zum Einsatz. Diese übernehmen neben der Temperaturkontrolle, der Diagnose und der Reichweitenermittlung die Ladungs- und Entladungs-Steuerung. Auch eine Funktion als Balancer ist meist integriert, welcher bei ungleichen Ladungszuständen der Einzelzellen eine Nivellierung vornimmt und die unvermeidliche Zelldrift ausgleicht. Die Qualität dieser Elektronik hat einen starken Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Traktionsbatterie.

Energierückgewinnung (Rekuperation) [Bearbeiten]

Eine Rekuperation, oder Nutzbremse, die Energierückgewinnung durch Umwandlung von kinetischer Energie aus Bergabfahrt und Bremsvorgang in Nutzenergie unter Ausnutzung der Massenträgheit des bewegten Fahrzeugs, erhöht die Reichweite des Elektrorollers pro aufgenommener Akkuladung. Sie erfordert eine Regelung, die den Antriebsmotor nicht nur im motorischen, sondern auch im generatorischen Bereich zum Laden der Traktionsbatterie einsetzten kann.

Im Unterschied zum Elektroauto und zum Pedelec steht die Rekuperationstechnologie bei Elektrorollern (wohl aus Kostengründen, aber auch entwicklungsbedingt) bei einigen Herstellern – jedoch nicht bei allen – noch relativ am Anfang. Dies wird sich in absehbarer Zeit wohl ändern, da auch Elektroroller mit zunehmendem ökonomischen Druck verstärkt an ihrer Wirtschaftlichkeit gemessen werden. Einerseits schont die Rekuperation das Akkusystem eines Elektrorollers, was zu dessen Wirtschaftlichkeit beiträgt, andererseits erhöht sie (aufgrund der herstellerseitigen Entwicklungs- und Produktionskosten) dessen Erstanschaffungspreis. Allerdings sind die Vorteile der Energierückgewinnung beim Elektroroller gegenüber dem Auto weniger ausgeprägt (geringere Masse, somit geringere kinetische Energie).

Hersteller [Bearbeiten]

Ein "E-Max" bei einem Verleih
Schwedischer Nostalgie-Elektromotorroller "Elektro 1"

Die meisten Elektromotorroller werden in China und in Taiwan produziert. Die Qualität hat eine gewisse Streuung; und die Kontrolle selbiger durch die Importeure ist wichtig.

Siehe auch [Bearbeiten]

Literatur [Bearbeiten]

  • Niels Fries: Praxishandbuch für Elektromotorroller. Mobilität für eine umweltfreundliche Zukunft. Books On Demand, Norderstedt 2008, ISBN 978-3-8370-6062-1

Weblinks [Bearbeiten]

 Commons: Elektromotorroller – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise [Bearbeiten]

  1. ↑ Electromotorcycles
  2. ↑ Motorradwerke Zschopau GmbH: CHARLY EVO, aufgerufen 22. August 2012
  3. ↑ Berliner Zeitung, 19. Juli 2011: Sommer noch ohne E-Schwalbe, aufgerufen 22. August 2012
  4. ↑ OTZ, 16. März 2011: Serienstart der E-Schwalbe erneut verschoben, aufgerufen 22. August 2012
  5. ↑ Anmerkungen einer Leverkusener Motorradfahrergruppe zum Motorroller
  6. ↑ [1] Empa - Umweltnutzen von E-Scootern (PDF)
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