Was ist EnergieRück­gewinnung (Rekuperation) beim E-Bike?

Moderne E-Bikes können sich gewissermaßen auch selbst mit Energie „versorgen“. Diesen Vorgang nennt man Energierückgewinnung bzw. Rekuperation (vom lateinischen Wort „recuperare“ — zu Deutsch „wiedergewinnen“) oder Kinetic Energy Recovery System, kurz K.E.R.S. Die Rückenergie wird dabei in aller Regel im Zuge von Bremsvorgängen oder beim Rollen erzeugt und im Akku gespeichert.

Wer wissen möchte, wie das genau funktioniert und welche Vorteile das Verfahren über die ganz offensichtlichen hinaus hat, bekommt nachfolgend die passenden Antworten.

Wie funktioniert EnergieRückgewinnung beim E-Bike genau?

Bei jedem Bremsvorgang wird Energie frei. Das ist insbesondere im Zuge von scharfen Bremsmanövern sogar deutlich zu spüren. Reifen und Bremsanlage können sich in solchem Maß erhitzen, dass sie selbst auf (geringe) Entfernung eine gewisse Wärme abstrahlen. Diese Power ist mit einem Motor, der die Fähigkeit zur Energierückgewinnung hat, effektiv zu nutzen. Er wandelt einen Teil der Bremsenergie in Strom um und speist jenen in den Akku ein.

Das geschieht nach einem ähnlichen Wirkprinzip wie bei der Lichterzeugung mithilfe eines klassischen Dynamos. Der Antriebsmotor wird zum Generator, der Strom erzeugt.

Hier kann der Effekt jedoch einfach durch langsames Rückwärtspedalieren beim Rollen zugeschaltet werden. So erhält der Akku des Bikes eine mitunter erhebliche zusätzliche Unterstützung und hält länger.

Auch bei Bergabfahrten besteht die Möglichkeit, den Motor einzusetzen. Die überschüssige Power kann durch das Zuschalten der Motorbremse umgewandelt und in den Akku geführt werden.

Dieser Effekt ist vor allem bei längeren Abfahrten ins Tal spürbar nützlich – aber auch auf kürzeren Strecken im hügeligen Gelände wird Energie rückgewonnen.

Wieviel Rückenergie kann durch Rekuperation gewonnen werden?

In welchem Umfang Energie im Rekuperations-Prozess zurückgewonnen wird, hängt von der jeweiligen Streckenführung ab. Dabei muss jedoch auf Geschwindigkeit verzichtet werden, denn erst die Motorbremse sorgt dafür, dass der Effekt greift und Energie zurückzuführen ist.

Es besteht aber der große Vorteil, dass im Prinzip unendlich viel Energie gewonnen werden könnte, wenn es eine Abfahrt mit entsprechender Länge gäbe. Radler, die öfter in bergigem Gelände unterwegs sind und dort – sowie generell – längere Touren mit regelmäßigen Bergabfahrten machen, profitieren selbstverständlich besonders.

In Städten sind längere Abfahrten zwar nicht die Regel, sie kommen jedoch vor. Deutlich interessanter ist in diesem Bereich allerdings die Energie-gewinnung durch die Nutzung der Motorbremse, zum Beispiel beim Zufahren auf eine Ampel. Denn Verzögerungen sind gerade im dichten Verkehr mit vielen Ampeln und Fußgängerüberwegen mitunter minütlich erforderlich. Wer ein E-Bike mit Kettenschaltung – also ohne Rücktrittbremse – hat, pedaliert beim Bremsvorgang einfach einige Male entspannt zurück und schon füllt sich auch hier der Akku. In der Ebene und in der urbanen Umgebung ist es so realistisch 30 % Reichweitensteigerung zu erzielen. Auf Tourenfahrten durch hügelige Landschaften ist die Steigerung durch die Rückenergiegewinnung sogar noch deutlich größer.

Welche E-Bike-Motoren können energie Rückgewinnen (rekuperieren)?

Nicht jeder E-Bike-Motor ist zur Energierückgewinnung geeignet. Die meistverbreitete Art von Motoren, der Tretlagermotor oder Mittelmotor, kann nicht rekuperieren. Das hier vorliegende technische Prinzip macht es sehr schwierig und wenig praktikabel, eine Energierückgewinnung zu realisieren.
Derzeit können ausschließlich Nabenmotoren wirklich effizient zur Rückgewinnung von Energie verwendet werden. Der Motor in der Hinterradnabe arbeitet sowohl als Antriebseinheit während der Fahrt mit Unterstützung als auch als Generator, wenn sein Wirkungsprinzip durch Einschalten der Rekuperation umgekehrt wird.

Der GEN2-Antrieb von Zehus, welcher in allen TURBINE Bicycles verbaut wird, hat mit allen Bauteilen ein Gesamtgewicht von lediglich 3 kg und unterstützt dennoch mit einem satten Drehmoment von 30 Nm – bis zu 25 km/h. Am Bike ist das Gewicht des Motors nicht spürbar.

Welche Vorteile hat die Energierückgewinnung beim E-Bike?

Der offensichtlichste Vorteil ist selbstverständlich die Rückgewinnung von Energie selbst, die dann abermals zum unterstützten Radeln genutzt werden kann. Damit geht ein erhebliches Effizienzplus einher. Tatsächlich haben Erfahrungen gezeigt, dass die Reichweite bei energierückgewinnenden E-Bikes signifikant angehoben werden kann – je nachdem, wie intensiv sie auf einer Ausfahrt rekuperieren.

Darüber hinaus ist aber auch der Verschleiß der Bremsbeläge bzw. Bremsscheiben durch den Prozess der Rückgewinnung von Energie stark zu reduzieren.

Man sollte bedenken, dass ein E-Bike normalerweise ein deutlich größeres Gewicht mitbringt als ein herkömmliches Fahrrad. Zudem werden mit einem solchen Rad aufgrund des Antriebs regelmäßig höhere Geschwindigkeiten erreicht. Wer mit seinem alten Drahtesel vielleicht höchstens bei stärkeren Gefällen an der Marke von 25 km/h gekratzt hat, kann entsprechenden Speed mit einem modernen E-Bike ohne große Anstrengung auf fast jedem Terrain erreichen. Das hat zur Folge, dass die Bremsen einer weitaus größeren Belastung ausgesetzt sind als bei Bikes mit klassischen Antrieben.

Im Rekuperations-Verfahren kann diese Beanspruchung durch das Zuschalten der Motorbremse tatsächlich erheblich abgeschwächt werden. Beim Zehus GEN2-Antrieb der TURBINE Bicyles geschieht dies mit nur einem Knopfdruck.
Durch den intelligenten Einsatz eines Nabenmotors mit Energierückgewinnung kann man gegenüber anderen Motorenarten erheblich an Gewicht einsparen bei vergleichbaren Fahreigenschaften.