Elektromotorroller

Ein Elektromotorroller, in Kurzform auch Elektroroller, E-Scooter oder E-Roller genannt, ist ein Motorroller mit elektrischem Antrieb. Die Energieversorgung erfolgt aus einer Traktionsbatterie mit mehreren Akkumulatorzellen.

Zeitgeschichte des Elektrorollers bis in die jüngste Vergangenheit

Anfänge der Entwicklung

Das erste elektrobetriebene Zweirad gab es bereits 1911. 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.

Elektroroller in Deutschland

ELMOTO HR-2

Ab 1992 stellte Simson den Elektroroller SR50 E bzw. gamma E her. Die Entwicklung des E-Motors wurde bereits 1989 in der DDR abgeschlossen. Das Fahrzeug wurde nur in einer geringen Stückzahl produziert. Reichweite (max. 50 km) und Preis (5 000 DM) waren zwar progressiv, für den damaligen Kundenkreis jedoch offenkundig nicht ausreichend attraktiv.

Seit 2009 entwickelt und produziert die in Stuttgart ansässige Firma ID-Bike GmbH das ELMOTO HR-2. Bei dem Fahrzeug handelt es sich um ein Elektroleichtkraftrad. Höchstgeschwindigkeit 47 km/h, Reichweite 65 km, Gewicht 47 kg.

Die ebenfalls 2009 gegründete Münchner GOVECS GmbH produziert Elektroroller, die sie unter eigenem Namen vertreibt oder im Auftrag anderer Markenhersteller entwickelt und produziert. Der Tätigkeitsschwerpunkt liegt aber auf den eigenen Fahrzeugen der Marke GOVECS GO!, die sowohl für private Nutzer als auch in speziellen Transportversionen für Flottenbetreiber, wie zum Beispiel Lieferdienste, angeboten werden. Das Unternehmen vertreibt seine Elektroroller in 17 europäischen Ländern und den USA. Nach eigenen Angaben liefert das Unternehmen heute ca. 3 500 Fahrzeuge pro Jahr aus, verfolgt aber einen starken Wachstumskurs.

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

In Remagen hat der Hersteller e-bility GmbH seinen Sitz, der seit 2010 den Retro-Elektroroller Kumpan electric produziert. Mittlerweile gibt es vier Modelle des Rollers sowohl als Ein- wie auch als Zweisitzer. Außerdem sind die Roller nicht mehr mit fest eingebauten Blei-Akkus, sondern mit Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulatoren ausgerüstet, die entnommen und zu Hause aufgeladen werden können. 2015 kam ein Tretroller hinzu, ebenfalls mit Radnabenmotor am Hinterrad wie die größeren Modelle und 25 km/h schnell.

Die efw-Suhl GmbH plant einen Retro-Elektroroller auf den Markt zu bringen, der das Design der Simson Schwalbe aufgreift. Der Serienanlauf wurde mehrfach verschoben, auch nach aktuellem Stand (August 2014) ist nicht absehbar, ob und wann der Elektroroller auf den Markt kommt. Auf der EICMA 2014 gab der Münchner Elektrorollerhersteller GOVECS bekannt, eine strombetriebene Variante des Kultrollers auf dem Markt zu bringen.

2014 kam mit dem BMW C Evolution der bisher leistungsstärkste Motorroller auf den Markt: Mit einer Höchstgeschwindigkeit von 120 km/h, einer Spitzenleistung von 32 kW und einer Nennleistung von 11 kW handelt es sich allerdings nicht um einen klassischen Scooter, sondern eher um ein Motorrad. Mit einem Preis zum Verkaufsstart von 15 000 Euro war der C Evolution auch der bis dahin teuerste Serienmotorroller (siehe Liste der Elektromotorroller).

Seit Mitte 2014 ist das TRIKKE eV6.1 auf dem deutschen Markt erhältlich. Es hat eine Straßenzulassung. Das Fahrzeug kann mit einer Höchstgeschwindigkeit von bis zu 25 km/h gefahren werden, bei einem Gesamtgewicht von knapp 24 kg. Mit einer Akkuladung lassen sich Reichweiten von bis zu 40 Kilometern realisieren, der Akku ist ohne Werkzeug wechselbar.

Elektroroller in Österreich

IO Florenz Elektroroller, Sondermodell der Linz AG, an einer öffentlichen Ladestation

IO Scooter

In Österreich recht verbreitet sind Elektroroller des in Brunn am Gebirge ansässigen Unternehmens IO Scooter, wobei mehrere verschiedene Modelle angeboten werden. Das kleinste Modell Scooby mit einer Motorleistung von 600 Watt und einer Höchstgeschwindigkeit von 25 km/h gilt nach der österreichischen Gesetzeslage als Fahrrad und darf daher anmelde-, versicherungs- und führerscheinfrei von Personen ab 12 Jahren alleine gelenkt werden (darunter in Begleitung eines Erwachsenen). Die Modelle 1500GT, Florenz und Vienna fallen mit einer Motorleistung von 1,5 bis 3 kW und einer Höchstgeschwindigkeit von 45 km/h in die Fahrzeugklasse L1e. Daneben werden mit den Modellen Vienna XE, King Kong und Manhattan drei Fahrzeuge der 125-cm³-Klasse (L3e) mit Höchstgeschwindigkeiten bis zu 80 km/h angeboten.

Linz AG

Im Jahr 2010 verloste die Linz AG im Rahmen der Aktion e365 JugendMOBIL 100 Stück IO Florenz Elektroroller an Jugendliche zwischen 15 und 21 Jahren aus dem Raum Linz. Die Linz AG betreibt im Raum Linz sowie einigen anderen Gemeinden in Oberösterreich derzeit (Stand September 2014) insgesamt 100 Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Die Benützung dieser Ladestationen ist bis auf Widerruf kostenlos.

E-Scooter in China

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.

Chinesischer Alltag: Geparkte E-Roller

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. In manchen Großstädten und Ballungszentren wie z. B. Guangzhou einschl. Umland sind Roller mit Verbrennungsmotor offiziell verboten.

Scoot'elec von Peugeot

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 STM-5-100-MR-NiCd-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 3 450 € teuren Zweisitzers betrug mit Akku 115 kg. Die Batterielebensdauer war mit 2 000 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 1 000 Ampere kostet zirka 2 000 Euro). Alle Austausch- und Ersatzteile sind bis heute verfügbar (Stand Dez. 2008). Nachfolgemodell ist der e-Vivacity mit LiIon-Akku.

Kumpan electric von der e-bility GmbH

Seit 2010 stellt die e-bility GmbH mit Sitz in Remagen den Elektroroller Kumpan electric her. Mittlerweile sind vier Modelle auf dem Markt, der Kumpan electric 1953 sowie der Kumpan electric 1954, 1954 S und 1954 L. Die Roller haben eine Motorleistung von 2 kW (2,7 PS), verfügen über einen bürstenlosen Radnabenmotor sowie verschiedene technische Funktionen wie etwa Tempomat oder Boost-Funktion. Die neue Generation ist mit Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulatoren (LiFePo4) ausgestattet (48 V, 18 Ah je Akku), die parallel geschaltet werden können und entnehmbar sind. Bei drei parallel geschalteten Akkus kann die Reichweite nach Herstellerangaben auf bis zu 120 Kilometer gesteigert werden.

Vectrix-Motorroller

Die seit 2007 in Polen produzierten Vectrix VX-1-Motorroller der Vectrix Corporation markierten bis zum Verkaufsstart des BMW C Evolution 2014 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 diese Fahrzeuge nicht als Kleinkraftrad, sondern als Motorrad bzw. Kraftrad eingestuft.

Typologie und Charakterisierung

Gängige Bauformen von Elektromotorrollern

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. 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

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

Deutschland

• Leicht-Mofa, z. B. MZ Charly von MZ/MuZ, bis 20 km/h und helmfrei. Je nach Alter Prüfbescheinigung für Mofas.
• Mofas: E-Mofa von Solo und Herkules aus den 70ern. Mit Helmpflicht bis max 25 km/h
• 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.

Schweiz

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.

Österreich

In Österreich gelten elektrisch angetriebene einspurige Kraftfahrzeuge mit einer Motorleistung von max. 600 Watt und einer Bauartgeschwindigkeit von nicht mehr als 25 km/h als Fahrrad, siehe Fahrradverordnung.

Der Elektroroller im Alltag

Vor- und Nachteile des Elektrorollers

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

• geringer Lärm
• keine Abgase
• weniger Wartungsaufwand: Durch den Wegfall des Verbrennungsmotors, Kupplung und Verstellgetriebe sind weniger Verschleißteile vorhanden.
• geringe Betriebskosten und -aufwand
• kein erhöhter Motorverschleiß bei häufiger Nutzung auf Kurzstrecken
• keine Abhängigkeit von fossilen Primärenergien beim Treibstoff; ökologischer in Bezug auf die Gesamt-Umweltbelastung (Treibhausgasemissionen in CO₂-Äquivalenten für zurückzulegende Wegstrecken im Alltag: E-Scooter 7 kWh_el/100km: 18 g CO₂-eq/km; zum Vergleich: Motorrad Viertakt 5,6 l/100 km: 208 g CO₂-eq/km)
• Aufladen ist zu Hause oder praktisch jeder anderen Steckdose möglich.

Nachteile des Elektrorollers:

• hoher Anschaffungspreis
• im Vergleich zum Tanken lange Ladezeit
• geringere Reichweite
• hohes Gewicht (speziell bei Bleiakkus)
• in vielen Regionen schlecht ausgebaute Ladeinfrastruktur (öffentliche Einrichtungen, Parkplätze, etc.)
• die Motorleistung der meisten Modelle ist deutlich schwächer als bei vergleichbaren Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, was sich insbesondere beim Befahren von Steigungen bemerkbar macht
• Akkus haben eine begrenzte Lebensdauer und können bei nicht optimalen Bedingungen oder Qualitätsmängeln schon weit vor der kalkulierten Nutzungsdauer ausfallen
• Ersatzakkus sind recht teuer und können bei manchen Modellen knapp die Hälfte des Fahrzeugpreises ausmachen
• Nutzung im Winter nur bedingt möglich, da Akkus bei starker Kälte erheblich an Leistung verlieren

Stromtankstellen

Die Nutzung von Stromtankstellen kann zusammen mit angepassten Ladegeräten für die zurücklegbare Streckenreichweite völlig neue Perspektiven eröffnen, ist aber für E-Roller weniger notwendig als für Elektroautos. Ein Problem für alle Elektrofahrzeuge mit höheren Kapazitäten der Traktionsbatterie ist bislang, dass am Haushaltstromnetz (230 V/10 A bzw. 16 A) mit den überall verfügbaren Netzsteckern in der Regel nur eine Ladeleistung bis 2,3 kW genutzt werden kann. Mit in Deutschland und Österreich üblichen Schuko-Steckdosen ist nur eine Dauerstromentnahme von 10 A (nur kurzzeitig 16 A) zulässig, Schweizer Haushalte wiederum sind meist mit 10 A abgesichert (SEV 1011, T1x). Über einen Ladestecker nach IEC 60309 (Caravanstecker) lässt sich die volle Leistung von 16 A / 3,6 kW nutzen. Für derzeit übliche Traktionsbatterien bei E-Rollern mit Speicherkapazitäten von 1,5 kWh – 5 kWh (Vectrix VX-1Li) kann eine beschleunigte Ladung an Haushaltsteckdosen in 45 min – 2 h:30 min realisiert werden, an Caravandosen in 25 min - 1 h:25 min. Die verfügbaren Traktionsbatterien vertragen die notwendigen Ladeströme. Allerdings steigt der Aufwand für Überwachung und Regelung.

Kommerzielle Stromtankstellen stellen Anschlüsse für deutlich höhere Ladeleistungen zur Verfügung. Fahrzeugseitig sind für schnellere Ladung geeignete Ladegeräte, schnellladbare Akkus (etwa bestimmte LiFePO₄-Akku-Varianten oder Vergleichbares) und eine kompatible Kabel-Stecker-Kombination (mit Stecker gemäß IEC 60309 bzw. IEC 62196) an Bord mitzuführen. In Deutschland wird dabei der Mennekes-Stecker favorisiert. Dessen übertragbare Leistung bis 43 kW kann beim Elektromotorroller nur sehr beschränkt genutzt werden. Vorteilhaft ist diese Anschlussmöglichkeit für Stromtankstellen, die einen Haushalts- oder Caravananschluss für normalen Haushaltstrom (230 V /16 A) nicht mehr bieten, obwohl dieser den minimalen Standardanschluss für alle Elektrofahrzeuge darstellt.

Die komplette Integration eines Schnellladesystems (in das Chassis beziehungsweise in den Rahmen) ist für die Hersteller weniger eine technische Herausforderung als ein Kostenaspekt. Die meisten Elektromotorroller-Modelle enthalten derzeit ein solches Feature hauptsächlich aus Kostengründen nicht (Stand: 2012).

Betriebskosten und Kilometerkosten

Die reinen Betriebskosten als Verbrauchskosten sind beim Elektroroller sehr gering. Sie werden durch die Stromkosten bestimmt, stellen allerdings nur einen kleinen Teil der Kilometerkosten /tatsächlichen Gesamtkosten dar.

Die Betriebskosten betragen bei den heutigen Strompreisen (Stand 2012 Deutschland: etwa 0,25 €/kWh) für 100 km Fahrt etwa 1 €. Im Winter oder bei Nichtgebrauch über einen längeren Zeitraum können zusätzlich Stromkosten für eine Akkuheizung oder Wartungsladung anfallen. Durch den Einsatz einer externen Zeitschaltuhr kann die Aufladung und Akkuheizung rechtzeitig vor dem Gebrauch aktiviert und der zusätzliche Energieverbrauch minimiert werden. Weitere Betriebskosten wie Ölverbrauch, Fahrzeugwäsche und Pflegekosten fallen in der Regel nicht an oder sind unbedeutend.

Die Kilometerkosten beinhalten sämtliche Kostenanteile für die Nutzung des Rollers, aufgeschlüsselt auf die gefahrenen Kilometer. Neben der technischen Auslegung sind sie also sehr stark von der jährlichen Fahrleistung (Nutzerprofil) und dem Nutzerverhalten abhängig.

Kilometerkosten = (Betriebskosten + Fixkosten + Werkstatt/Reifenkosten + Abschreibungskosten) / Gefahrene Kilometer

Fixkosten

Die Versicherungskosten für die gesetzlich vorgeschriebene Kfz-Haftpflichtversicherung liegen bei etwa 60 € im Jahr. Die Kosten für eine Kaskoversicherung sind optional einzurechnen. Eine Kraftfahrzeugsteuer fällt (in Deutschland) nur an, wenn der E-Roller nicht als Kleinkraftrad nach EG-Fahrzeugklasse L1e bzw. L2e zugelassen ist. Roller mit höherwertigen Akkutypen werden auch häufig (teil-)vermietet. Die Mietkosten zählen dann zu den Fixkosten

Werkstatt-/Reifen-/Akkukosten

Die Werkstattkosten sind geringer als bei vergleichbaren Motorrollern mit Verbrennungsmotor, da bspw. regelmäßige Öl- und Zündkerzenwechsel ebenso entfallen wie die meisten Einstell- und Wartungsarbeiten an mechanischen Komponenten (Kupplung, Getriebe). Der Bremsenverschleiß ist bei Rollern mit Rekuperation deutlich geringer.

Die Reifenkosten sind mit anderen Rollern vergleichbar und von der Fahrleistung und der Fahrweise bestimmt.

Beim E-Roller fallen eventuell Kosten durch das Verschleißteil Traktionsbatterie an, die sich nach technischer Auslegung, Nutzerprofil und Nutzerverhalten stark unterscheiden können. Muss die Traktionsbatterie während der Nutzung ersetzt werden, fallen zusätzliche Kosten an. Sie lassen sich pro entnommener Kilowattstunde beschreiben. Die Größenordnung für diese Kosten beträgt ungefähr für offene NiCd-Akkus bei 2 000 Zyklen = 0,30 €/kWh; NiMH-Akkus bei 1 000 Zyklen = 0,80 €/kWh; für Bleiakkus gewickelt für niedrigen Innenwiderstand mit 200 Zyklen = 1 €/kWh; LiFeYPo4-Akkus bei 1 000 Zyklen = 0,50 €/kWh. Abhängig von Akkutyp, -größe, Verbrauch des Rollers in kWh/km und je nach notwendigem Tausch der Akkus kann sich der Akkuverschleiß erheblich auf die Kilometerkosten niederschlagen.

Starken Einfluss auf den Akkuverschleiß hat das Nutzerprofil. So bietet eine regelmäßige Nutzung (Fahrt zur Arbeit) ohne Ausnutzung der maximalen Reichweite, Akku- oder Motorleistung die günstigste Basis für lange Nutzungsdauer und somit niedrige Kilometerkosten. Geringe jährliche Fahrleistungen und unregelmäßige Nutzung können dagegen zu deutlich höheren Kilometerkosten führen, da Akkumulatoren auch bei Nichtbenutzung, fehlender Pflege und ungünstigem Ladezustand während längerer Nutzungspausen an Leistung verlieren und schneller altern. Die von PKW-Starterbatterien bekannten Probleme winterlicher Temperaturen gelten für Traktionsbatterien auf Bleibasis analog und führen auch bei Lithiumbatterien zu einer verringerten Strombelastbarkeit.

Andererseits kann der Akkuverschleiß durch akkuschonende Fahrweise verringert werden, insb. bei Bleiakkus durch (häufige) freiwillige Reichweitenbeschränkung auf 30 % und sofortiges Wiederaufladen auf 100 %. Bei Batterien auf Lithiumbasis, beispielsweise Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren ist eine Entladung unter 20 % zu vermeiden, was bei ausgereifter Technik durch das Batteriemanagementsystem unabhängig vom Nutzer sichergestellt wird. Im Winter kommen Akkuheizungen in Betracht, um die Strombelastbarkeit zu gewährleisten.

Abschreibungskosten

Die Anschaffungskosten für einen Roller liegen etwa zwischen 1 000 € und 4 500 € für Modelle mit 45 km/h Höchstgeschwindigkeit. Um sich nach Ende der Nutzungsdauer ohne Fremdfinanzierung einen gleichwertigen E-Roller kaufen zu können, muss der Kaufpreis wieder angespart bzw. die Sparrate auf die gefahrenen Kilometer umgelegt werden.

Technik

Antrieb

Selbstgebauter Roller mit Zahnriemen

Bei der Masse der Roller haben sich bürstenlose Gleichstrom-Radnabenmotoren praktisch als Standard etabliert. Ihre Position im Hinterrad reduziert Platzbedarf und die Anzahl der Teile für den Antrieb, erhöht jedoch die ungefederte Masse. Bei einigen Geräten kommen daher auch Motoren zum Einsatz, die ihre Kraft über einen Zahnriemen an das Hinterrad übertragen, beispielsweise der E-Vivacity von Peugeot. Kettenantriebe finden sich nur selten.

Akkus

Im E-Rollerbereich, wie auch in anderen Bereichen der Elektromobilität sind die Energiespeicher vor allem in Form von Traktionsbatterien ein zentrales Element intensiver Entwicklungsarbeit. Derzeit sind verschiedene Typen von Akkumulatoren verbreitet, die vom Hersteller entweder fest eingebaut, oder als herausnehmbare Akkupacks vorgesehen werden. Sie alle benötigen auf die jeweilige Zellenzahl, Akkuchemie und Nennspannung abgestimmte Ladeverfahren und Steuerteile. Selbst innerhalb der Lithiumtechnik erfordern verschiedene Nennspannungen Umsicht beim Austausch.

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 bei Kälte beheizt werden.

Für einen wirtschaftlichen Betrieb ist die Lebensdauer der Akkus entscheidend. Sie lässt sich über die Menge der eingeladenen und entnommenen Energie, die Anzahl der Ladezyklen (Voll- und Teilzyklen) oder die kalendarische Lebensdauer beschreiben. Bei einem Roller lässt sich dies auch gut durch die Kilometerleistung je Akkusatz ausdrücken. Alle diese Angaben stehen in Beziehung zueinander und sind stark durch die technische Auslegung, Umgebungsbedingungen und das Nutzungsverhalten beeinflussbar. Es zeigt sich dabei, dass Akkuzellen, die mit flachen Ladezyklen und geringen Strömen in Bezug auf ihre Kapazität genutzt werden und selten an den oberen und unteren Grenzspannungen betrieben werden, die höchste Lebensdauer erreichen. Nur mit großen Kapazitäten (in Wh) lassen sich überhaupt Reichweiten über 50 km erzielen. Positiver Nebeneffekt für die Lebensdauer ist dabei, dass bei gleicher Motorleistung die Akkuzellen mit geringeren Entladeströmen belastet werden, als dies bei kleineren Akkupacks der Fall ist.

Von den Herstellern werden die Nennkapazitäten von Bleiakkus oft für unrealistische Entladezeiten zwischen C3 (3 Stunden) und C20 (20 Stunden) angegeben, bei der Lithiumtechnologie sind C1- oder C0,5-Werte üblich. Je nach Motorisierung und Fahrweise können bei Elektrorollern in der Realität jedoch deutlich höhere Entladeströme auftreten, wodurch die Kapazität der Akkus nicht die Nennkapazitäten erreicht. Dieses Phänomen wird als Peukert-Effekt bezeichnet.

Günstige Elektromotorroller sind meistens mit Blei-Gel-Akkus ausgestattet – oft als Hinweis auf den in Silikon gebundenen Elektrolyten werbewirksam als „moderne Silizium-Akku“ bezeichnet. Nachteilig ist die nochmals geringere reale Kapazität unter Belastung, ihre kurze Lebensdauer von etwa drei Jahren und vor allem ihr Gewicht und ihre Baugröße. Die meisten dieser Elektroroller haben eine maximale Reichweite von etwa 50 km/Ladung und verursachen durch die notwendigen Akkuwechsel höhere Kilometerkosten. Bleiakkumulatoren verkraften etwa 350 Vollladezyklen, ehe sie funktionsuntüchtig werden.

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

Eine deutliche Gewichtsreduzierung und Reichweiten-Steigerung lässt sich mit Lithium-Ionen-Akkus, beispielsweise als Lithium-Polymer-Akkumulatoren oder Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulatoren (zum Beispiel: Kumpan electric)erreichen. Nachteilig sind die deutlich höheren Anschaffungskosten: 300 bis 1400 € mehr gegenüber einem Roller mit älterer Akkutechnologie. Vorteilhaft ist die höhere Belastbarkeit, sowohl beim Laden als auch beim Entladen (fahren) und das bessere Handling durch das geringere Gewicht. Die technischen Angaben der Hersteller beziehen sich bei Lithium-Ionen-Akkumulatoren in der Regel auf die hälftige Stromstärke zur Zellkapazität (0,5 C), was besser dem Einsatzprofil im E-Roller entspricht.

LiFePO₄-Akkumulatoren können über 1000 volle Ladezyklen erreichen. In der Regel werden die Akkus jedoch im Teilzyklenbetrieb genutzt, was eine deutlich höhere Gesamtzyklenzahl innerhalb der Lebensdauer ermöglicht (LiFePO₄: 3000 Zyklen bei 80%DOD, 5000 Zyklen bei 70%DOD Herstellerangaben für Einzelzelle). Lithium-Ionen- und Litihium-Polymer-Akkus bewegen sich im Bereich dazwischen.

Batterie-Management-Systeme und Balancer

Obwohl auch bei älteren Akkutechnologien auf der Basis von Blei oder Nickel das Auseinanderdriften der Zellen einer Traktionsbatterie häufig zum vorzeitigem Ausfall führte, waren und sind ausgleichende Systeme für Elektroroller herstellerseitig nicht verfügbar. Der Zelldrift wird bei diesen Traktionsbatterien meist durch entsprechende Ladeprogramme begegnet, die ein Angleichen der Ladezustände der Zellen durch gezieltes Überladen innerhalb zugelassener Grenzen erreichen sollen. Die Überladung führt dabei zur Zellerwärmung und bei flüssigen Elektrolyten zum Gasen.

Aufgrund der hohen Empfindlichkeit gegenüber Überladung, Fehlbehandlungen, strengen Herstellervorgaben und stetiger Weiterentwicklung der Leistungselektronik kommen bei Akkus der Lithium-Technik Batteriemanagementsysteme (BMS) zum Einsatz. Diese übernehmen neben der Temperaturkontrolle, der Diagnose und der Reichweitenermittlung die Ladungs- und Entladungs-Steuerung. Auch eine Balancerfunktion ist integriert, welche die unvermeidliche Zelldrift ausgleicht. Die Qualität dieser Elektronik hat einen starken Einfluss auf die dauerhafte Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer der Akkuzellen. Ein gutes BMS schließt Fehlbehandlung durch Umwelteinflüsse (z. B. Temperaturgrenzen) und Nutzung (z. B. Stromfluss- und Spannungsgrenzen) aus und verhindert so Schäden und übermäßigen Verschleiß am Akku. Darüber hinaus informiert es den Nutzer und bieten oft die Funktionalität eines Bordcomputers.

Energierückgewinnung (Rekuperation)

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 Motorsteuerung, die den Antriebsmotor nicht nur im motorischen, sondern auch im generatorischen Bereich zum Laden der Traktionsbatterie einsetzten kann, sowie eine geeignete Motortechnologie.

Im Unterschied zum Elektroauto wird die Rekuperation bei Elektrorollern hauptsächlich aus Kostengründen nicht generell eingesetzt. Dies kann sich 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.

Hersteller

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

• Liste der Elektromotorroller
• Elektromotorrad

Literatur

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

Weblinks

Commons: Elektromotorroller – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• ADAC-Elektroroller-Test (Memento vom 8. April 2015 im Internet Archive)