E-Bike-Antrieb: Welche Unterschiede gibt es?

E-Bike-Antrieb: Pedelec, S-Pedelec oder E-Bike?

Häufig wird für alle Elektrofahrräder der Sammelbegriff „E-Bike“ und entsprechend „E-Bike-Antrieb“ verwendet – tatsächlich gibt es jedoch erhebliche technische und rechtliche Unterschiede zwischen Pedelec, S-Pedelec und E-Bike:

Bei einem Pedal Electric Cycle (oder kurz Pedelec) handelt es sich um ein durch Muskelkraft angetriebenes Fahrrad, welches zusätzlich über einen Elektromotor verfügt. Dieser hat eine unterstützende Funktion und schaltet sich nur dann ein, wenn man in die Pedale tritt. Das Pedelec ist verkehrsrechtlich einem normalen Fahrrad gleichgestellt und somit nicht gesondert zu versichern, weil die Geschwindigkeit auf 25 Stundenkilometer begrenzt ist und der Motor den Fahrer mit maximal 250 Watt unterstützt. Außerdem darf die sogenannte Anfahrhilfe auf nicht mehr als sechs Stundenkilometer beschleunigen. Natürlich ist es möglich und erlaubt, mit dem Pedelec mehr als 25 Stundenkilometer auf den Tacho zu bringen – dann aber ohne weitergehende Unterstützung durch den E-Bike-Antrieb. Weitere Informationen zum Pedelec-Fahren erhätst du unter Sicher Pedelec-Fahren.

Mit dem S-Pedelec – das ‚S’ steht für ‚Speed’ – fährt man schon in einer anderen Liga. Wie sein kleinerer Bruder verfügt er über Tretunterstützung, allerdings schaltet sich die Motorunterstützung erst bei 45 Stundenkilometern ab. Außerdem ist es rein mithilfe des Gashebels möglich, bis zu 20 Stundenkilometer schnell zu fahren, ohne selbst in die Pedale zu treten. Ein solcher E-Bike-Motor darf eine maximale Nenndauerleistung von bis zu 4.000 Watt haben und eine Tretkraftunterstützung von höchstens 400 Prozent bieten.

Mehr zu gesetzlichen Bestimmungen beim S-Pedelec findest du unter Was ist ein S-Pedelec?.

Ein echtes E-Bike zeichnet sich dadurch aus, dass es eine Motorunterstützung bietet, die unabhängig von der Trittleistung des Fahrers ist, und dass es über einen Gas- oder Beschleunigungshebel verfügt. Im Prinzip gibt es drei Arten von E-Bikes:

• Ein E-Bike bis 20 Stundenkilometer Höchstgeschwindigkeit und maximal 500 Watt ist ein sogenanntes Leichtmofa, das ab einem Mindestalter von 15 Jahren gefahren werden darf.
• Bei einem E-Bike mit einem Tempo von maximal 25 Stundenkilometern geht man rechtlich von einem Mofa aus, das ebenfalls ab 15 Jahren nutzbar ist.
• Das deutlich schnellere E-Bike mit einer Geschwindigkeit von bis zu 45 Stundenkilometern ist bereits ein Kleinkraftrad, dessen Fahrer mindestens 16 Jahre alt sein müssen.

Quelle: Bußgeldkatalog 2019

E-Bike-Antrieb: Welche Komponenten sind wichtig?

Wie funktioniert ein E-Bike eigentlich? Prinzipiell ist ein Fahrrad mit Motor wie ein herkömmliches Bike aufgebaut, allerdings verfügt es darüber hinaus über Motor, Akku, Controller und Sensoren. Wenn die Sensoren eine Pedalbewegung wahrnehmen, senden sie ein entsprechendes Signal an den Controller. Besonders intelligente Sensoren messen die exakte Kraft, die auf die Pedalen einwirkt. Das ermöglicht eine optimal angepasste Beschleunigung. Je genauer die vom Sensor erfassten Daten sind, desto präziser arbeitet der Controller, der wiederum den Akku steuert. Dieser speist Strom in den Motor ein – und so erhält der Fahrer Unterstützung beim Treten. Kurzum: Nur wenn alle Elemente perfekt aufeinander abgestimmt sind und eine harmonische Steuereinheit bilden, funktioniert der E-Bike-Antrieb reibungslos und ermöglicht ein gutes Fahrgefühl. Natürlich ist auch das Bedienelement von großer Bedeutung. Die ‚Schaltzentrale’ eines modernen E-Bikes ist das Display, das dem Fahrer alle notwendigen Informationen liefert. Die Unterstützungsstufe wird bequem mittels einer am Lenkergriff befindlichen Bedieneinheit gewählt. Der Umfang der Fahrinformationen, die Beleuchtung und auch die Monitortechnik (TFT/LCD) sind vom jeweiligen Hersteller abhängig.

E-Bike-Antrieb: Welche Antriebssysteme und Motoren gibt es?

Prinzipiell gibt es für Elektroräder drei gängige E-Bike-Antriebsarten. Sie werden danach unterschieden, wo sich der Elektromotor befindet: Vorderradantrieb, Hinterradantrieb und darüber hinaus der Mittelmotor, der, wie der Name schon verrät, mittig an der Kurbel angebracht wird. Welcher E-Bike-Antrieb der beste für dich ist, hängt unter anderem von deinen Wünschen und dem Einsatzgebeit des E-Bikes ab.

E-Bike-Antrieb: Front-, Heck- oder Mittelmotor?

Generell lässt sich sagen, dass alle drei Varianten ihre Vor- und Nachteile haben, die wir im Folgenden kurz beleuchten möchten:

Der Frontmotor ist vor allem als E-Bike-Antrieb für kurze Strecken in der Stadt gut geeignet. Dadurch, dass er in der Vorderradnabe verbaut ist, kann nicht nur eine Rücktrittbremse, sondern auch eine Ketten- oder Nabenschaltung problemlos angebracht werden. Aufgrund seiner einfachen Konstruktion können die Räder leicht ausgebaut werden und darüber hinaus ist der E-Bike-Vorderradantrieb auch noch verhältnismäßig kostengünstig. Leider gibt es bei diesem E-Bike-Antrieb auch eine Reihe von Nachteilen: Durch sein vorn gelagertes Gewicht erschwert der Frontmotor das Lenken und eignet sich daher weder für eine sportliche Fahrweise, noch für Touren durch anspruchsvolleres Gelände. Zudem sorgt der E-Bike-Motor am Vorderrad zu einem ungewohnten Fahrgefühl, weil man gewohnt ist, dass der Schub von hinten kommt, und nicht, dass das Rad von vorne zieht. Der Schwerpunkt des Bikes liegt aufgrund des Gewichts von Fahrer und Akku hinten und führt insbesondere bei nassem Untergrund leicht dazu, dass das Vorderrad durchdreht. Bei hohen Belastungen, beispielsweise beim Bergauffahren, kommt dieser E-Bike-Antrieb zudem aufgrund von Überhitzung und Leistungsverlust schnell an seine Grenzen.

Der Mittelmotor erfreut sich aufgrund seiner Allrounder-Qualitäten ganz besonderer Beliebtheit. Dadurch, dass sich der Pedelec-Mittelmotor als Tretlager-Komponente direkt an der Kurbel befindet, wird seine Antriebskraft quasi synchron zur Tretkraft des Fahrers erzeugt und über Tretlager und Kette auf das Hinterrad übertragen. Außerdem verfügt dieser E-Bike-Antrieb aufgrund seiner Position an der Kurbel über eine sehr gute Sensorik, sodass der Motor bei Änderung der Tretstärke schnell reagiert. Beim E-Bike mit Mittelmotor ist das Gewicht optimal verteilt und der Schwerpunkt niedrig. Dadurch ist das Fahrgefühl ganz ähnlich wie bei einem normalen Fahrrad ohne Motor. Im Gegensatz zum E-Bike mit Vorderradantrieb und zum E-Bike mit Hinterradantrieb musst du zudem keine Überhitzung befürchten. Insgesamt überwiegen die Vorteile des mittig angebrachten Elektromotors fürs Fahrrad, als Nachteile wären der leicht erhöhte Verschleiß von Kette und Tretkurbelritzeln zu nennen. Insgesamt lässt sich sagen, dass sich E-Bikes mit Mittelmotor aufgrund der größeren Vielseitigkeit gegenüber dem Radnabenmotor fürs Fahrrad stärker durchgesetzt haben.

Der E-Bike-Heckmotor eignet sich besonders gut für sportliche Fahrer. Aufgrund seiner Position verlagert der E-Bike-Hinterradantrieb den Schwerpunkt entsprechend nach hinten, wodurch dort eine größere Traktion entsteht. Auch die Tatsache, dass dieser E-Bike-Antrieb im Normalfall mit einer Kettenschaltung kombiniert ist, erfreut das Fahrradsportlerherz, da Kettenschaltungen zumeist eine effektivere Kraftübertragung bieten als Nabenschaltungen. Damit sich dieser Elektromotor fürs Fahrrad auch bei anspruchsvollen Strecken bewährt, sollte man allerdings insbesondere bei E-Mountainbikes darauf achten, dass das Heck nicht voll gefedert ist und sich der E-Bike-Akku mittig am Fahrrad befindet. Ein Alleinstellungsmerkmal des Heckmotors ist die Möglichkeit, einen Teil der Antriebsenergie mittels Rekuperation wieder in den Akku einzuspeisen. Nachteilig ist, dass der Ausbau des Hinterrads deutlich aufwändiger sein kann und dass du hier definitiv auf Nabenschaltung und Rücktrittbremse verzichten musst.

In unserem Beitrag Vergleichstest von Motorkenzepten bei Elektrofahrrädern findest du übrigens einen Vergleichstest zu den verschiedenen E-Bike-Motoren.

E-Bike-Antrieb: Welche Rolle spielt das Drehmoment?

Das Drehmoment bei einem E-Bike wird über Kraft x Kurbelarmlänge errechnet und in Newtonmeter (Nm) angegeben. Das Drehmoment des Motors ist die tatsächliche Kraft, die der Motor bereitstellen kann. Für jeden E-Bike-Motor wird ein Drehmoment angegeben, aber welche Bedeutung hat diese Zahl für deinen E-Bike-Antrieb? Das Drehmoment ist vor allem in Hinblick auf den jeweiligen Einsatz des Fahrrads wichtig. Generell gilt: Je höher die Beanspruchung, desto größer sollte das Drehmoment deines E-Bike-Antriebs sein. Wenn du nur gelegentlich kurze Fahrten in der Stadt unternehmen, kann bereits ein Drehmoment von 25 Nm ausreichend sein. Für Tagestouren durch hügelige Landschaften sollte der E-Bike-Motor schon ein Drehmoment zwischen 40 Nm und 60 Nm mitbringen. Und für Bergtouren empfiehlt es sich, einen E-Bike-Antrieb mit über 75 Nm Drehmoment zu haben.

E-Bike-Antrieb: Welche Motorenhersteller sind beliebt?

E-Bike-Hersteller gibt es mittlerweile in großer Zahl. Bosch, Brose, Panasonic und Shimano Steps sind insbesondere im Bereich der Mittelmotoren sehr beliebt. Mittelmotoren von Bosch beispielsweise verfügen über eine hochentwickelte Technik: Drei Sensoren registrieren sowohl die Pedalumdrehungen pro Minute als auch die Kraft, die zum Fahren aufgewandt wird und natürlich auch die Fahrtgeschwindigkeit. Alle drei Faktoren werden automatisch vom Controller verarbeitet, sodass der Akku den Motor immer mit genau der Menge Strom versorgt, die gerade benötigt wird. Auch die Lenkerdisplays von Bosch können mit Übersichtlichkeit und Design punkten und verfügen zudem über einen Anschluss für einen Mini-USB, mit dem du dein Handy oder dein Navi aufladen kannst. Brose ist ein Newcomer im Bereich der E-Bike-Motoren, kann jedoch auf jahrzehntelange Erfahrung mit PKW-Elektromotoren zurückgreifen. Diese Erfahrung macht sich auch bei Mittelmotoren von Brose bemerkbar: Sie sind langlebig, durch ihr hohes Drehmoment ausgesprochen kräftig und darüber hinaus sehr leise. Laut Brose bietet das Unternehmen den leisesten E-Bike-Antrieb überhaupt an. Shimano Steps gehört ebenfalls zu den Spitzenmarken im Bereich E-Bike-Antriebe mit Mittelmotor. Ein echter Clou bei einigen Modellen ist die integrierte automatische Schaltung. Diese sorgt dafür, dass du immer im richtigen Gang bist, weil die Di2-Nabenschaltung autark schaltet. Auch das Anfahren ist mit der Di2 von Shimano Steps sehr bequem, weil kurzfristig mehr Energie zur Verfügung gestellt wird. Das Lenker-Display ist übersichtlich und bietet ausgesprochen viele Informationen, vom Akku-Ladestand über den aktuell gefahrenen Gang und die Geschwindigkeit bis hin zu einer Anzeige für die Fahrradlampen.

E-Bike-Antrieb: Gewicht und Fahrgeräusche

Kritiker von E-Bikes bemängeln häufig das hohe Gewicht und die Geräuschentwicklung. Natürlich sind solche Zweiräder aufgrund ihres Pedelec-Antriebs bzw. ihres E-Bike-Antriebs deutlich schwerer als ein herkömmliches Fahrrad. Je nach Fahrradtyp wiegt ein Fahrrad mit Motor normalerweise zwischen 13 und 25 Kilogramm. Davon macht der Antrieb etwa 7 Kilogramm aus: ca. 4 Kilogramm wiegt ein gängiger Mittelmotor, ca. 3 Kilogramm ein gängiger Akku (die Faustregel geht von 160 Wh pro Kilo aus). Ob das Gewicht eine wirkliche Rolle spielt, hängt vom jeweiligen Einsatz des E-Bikes ab. Bei längeren Touren und anspruchsvollem Gelände hat es schon aufgrund der zu erzielenden Reichweite eine große Bedeutung. Und auch im Alltag macht es wenig Freude, gut 20 Kilogramm in den Keller oder in die höhergelegene Wohnung zu schleppen. Leichter ist zumindest subjektiv betrachtet oft besser, dementsprechend arbeiten fast alle Hersteller von E-Bike-Antrieben an einer Reduzierung des Gewichts. Die Geräuschentwicklung beim E-Bike ist logischerweise vom jeweiligen Motortyp abhängig. Grundsätzlich sind Mittelmotoren lauter als Hinterradmotoren. Aber auch Leitung und Motorgröße haben Einfluss auf die Geräuschentwicklung. Bei einer sehr hohen Leistung und einem entsprechend großen Motor, beispielsweise für ein E-Mountainbike, ist der E-Bike-Antrieb eher lauter, bei einem kleinen Motor für das City-E-Bike unter Umständen flüsterleise. Die Firma Brose setzt auf natürliches Fahrgefühl dank leiser Motoren und hat das Fahrgeräusch mit drei Maßnahmen auf eine Minimum reduziert: Vermeidung von Vibrationen im Motorinnenraum, bürstenlose Innenläufer und ein Planetengetriebe mit schräger Verzahnung. Allerdings wird je nach Zielgruppe eine gewisse Geräuschentwicklung unter Umständen gar nicht als unangenehm empfunden. Ähnlich wie beim Autofahren spielt auch hier der psychologische Faktor eine nicht unerhebliche Rolle: Oft wird Lautstärke mit effektiver Kraft gleichgesetzt. Man denke nur an den aufheulenden Sportwagen, der dem Fahrer und der Umgebung hörbar vermittelt, dass jede Menge Power unter der Motorhaube sitzt. Obwohl dieses Phänomen auch den Motorenherstellern bewusst ist, geht der Trend allerdings eher zu leiseren Motoren, insbesondere bei City-E-Bikes.

E-Bike-Antrieb: Herzstück Akku

Im Gesamtsystem des E-Bike-Antriebs kommt dem Akku eine hohe Bedeutung als Energiespeicher zu. Er ist quasi das Herzstück des E-Bikes und hat entscheidenden Einfluss auf die Reichweite und auch auf das Fahrverhalten deines Fahrrads. In unserem Artikel E-Bike-Akku-Reichweite: Welche Distanzen sind möglich E-Bike Akku-Reichweite findest du detaillierte Informationen zur Funktionsweise, Reichweite und Pflege von Fahrrad-Akkus, daher behandeln wir an dieser Stelle nur die wichtigsten Fragen:

• Welche Reichweite erzielt ein E-Bike mit einer einzelnen Akku-Ladung? Die Reichweite hängt maßgeblich von der Kapazität des E-Bike-Akkus ab, die in Wattstunden (Wh) angegeben wird. Eine höhere Kapazität sorgt für eine entsprechend höhere Reichweite. In der Regel kommen Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz, die eine hohe Stromspeicherfähigkeit haben und meistens über 250 Wh bis 500 Wh verfügen. Gemäß Herstellerangaben erzielt ein Fahrrad-Akku mit einer Ladung eine Reichweite von 130 bis 200 Kilometern. Dies ist als Richtwert zu verstehen, denn die Reichweite wird von vielen Faktoren wie Gesamtgewicht, Geländebeschaffenheit, Temperatur, Windverhältnissen und Fahrverhalten mitbestimmt. Auch die Pflege des Akkus spielt eine erhebliche Rolle, mehr Informationen dazu erhalten erhältst du im Beitrag Spaß mit dem E-Bike Akku.
• Wie lange lädt ein E-Bike-Akku? Auch die Ladedauer ist abhängig von der Kapazität des Pedelec-Akkus, ein kompletter Ladezyklus kann eine Dauer von 2 bis 8 Stunden haben. Hochwertige Lithium-Ionen-Akkus haben übrigens den Vorteil, dass man sie auch teilaufladen kann - was sogar in Sachen Akkupflege empfehlenswert ist.
• Führen neue Akku-Technologien zu leichteren Akkus? Die Entwicklung der Li-Ion-Technologie trug maßgeblich zur Erfolgsgeschichte des E-Bikes und der E-Bike-Antriebe bei. Die fortschreitende Optimierung der Lithium-Zelle lässt sowohl auf eine Steigerung der Akku-Kapazität, als auch auf eine weitere Reduzierung des Akku-Gewichts hoffen.
• Wo kannst du den E-Bike-Akku unterwegs aufladen? Gerade bei längeren Touren ist es notwendig, zwischendurch den Akku aufzuladen, um den E-Bike-Antrieb mit Strom zu versorgen. Natürlich kannst du einen Ersatzakku mit dir führen, aber das erhöht das Gesamtgewicht ganz erheblich, was wiederum zu einem höheren Energiebedarf führt. Aufgrund der großen Nachfrage gibt es jedoch immer mehr öffentliche E-Bike-Ladestationen, beispielsweise in der Nähe von Rathäusern, Museen und anderen Orten touristischen Interesses. So ist es möglich, den E-Bike-Akku bequem aufzuladen und währenddessen die Stadt zu erkunden.
• Welche Hersteller bieten gute E-Bike-Akkus? Mittlerweile gibt es E-Bike-Akkus von diversen renommierten Herstellern. Im deutschsprachigen Raum gelten die Unternehmen Ansmann, Bosch, und BMZ als führend. Aber auch die Akkus des japanischen Herstellers Yamaha sind vom E-Bike-Markt nicht mehr wegzudenken. Wichtige Kriterien beim Kauf eines E-Bike-Akkus sind neben der Kapazität natürlich auch das Gewicht, die möglichen Ladezyklen und die Ladedauer.

E-Bike-Antrieb: Gibt es schon Räder mit Wasserstoffantrieb?

Momentan ist das Wasserstoff-Fahrrad noch nicht auf dem freien Markt, allerdings werden Protoypen-Serien bereits an Flottenbetreiber veräußert, die zusätzlich zu den h2-Bikes gleich eine Tankstelle für den besonderen E-Bike-Kraftstoff dazukaufen. Letzteres ist schon deswegen notwendig, weil es zurzeit noch keine entsprechende Infrastruktur gibt, um derartige Zweiräder zu betanken. Übrigens unterscheidet sich der Antrieb des Wasserstoff-Bikes gar nicht so sehr vom normalen E-Bike-Antrieb, nur hat es zusätzlich zum Motor und zum Akku eben noch eine E-Bike-Brennstoffzelle zum Erzeugen der notwendigen Energie. Wenn du mehr über die Exoten unter den Fahrrädern mit Motor wissen möchten, findest du im Artikel Wasserstoff-Fahrrad das Bike der Zukunft? viele interessante Informationen.

E-Bike-Antrieb: Und welches ist das beste E-Bike für dich?

Wenn du dich nach dem für dich optimalen E-Bike umsiehst, gibt es eine Menge zu beachten. Nicht nur die Qualität und Leistung des E-Bike-Antriebs selbst spielen eine Rolle, sondern vor allem deine persönlichen Vorstellungen und Bedürfnisse. Um sich im Angebotsdschungel zurechtzufinden und sich für ein bestimmtes Modell zu entscheiden, solltest du diese Bedürfnisse und auch die Einsatzzwecke deines zukünftigen Wegbegleiters vorab überdenken und festlegen. So gewinnst du unter anderem Anhaltspunkte darüber, welchen E-Antrieb dein Fahrrad haben sollte. Ob du nun einen E-Bike-Antrieb von Brose, Bosch, Fazua, Shimano oder einem anderen Hersteller favorisieren: Es ratsam, vor einer endgültigen Entscheidung Probefahrten auf mehreren E-Bikes zu machen und sich entsprechend an einen Fachhändler für E-Bikes zu wenden, der dich gerne individuell berät.