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Wie funk­tio­niert Ener­gie­rück­ge­win­nung beim E‑Bike genau?

Wie­viel Rück­en­er­gie kann durch Reku­pera­ti­on gewon­nen werden?

Wel­che E‑Bike-Moto­ren kön­nen Rück­en­er­gie gewin­nen (reku­pe­rie­ren)?

Wel­che Vor­tei­le hat die Ener­gie­rück­ge­win­nung beim E‑Bike?

Was ist EnergieRück­gewinnung (Reku­pera­ti­on) beim E‑Bike?

E‑Bikes benö­ti­gen Ener­gie, damit sie ihr Kern-Bene­fit aus­spie­len kön­nen. Die zusätz­li­che Kraft für das unter­stütz­te Fah­ren lie­fert natür­lich der Motor, die Ener­gie dafür stammt aus dem Akku. Letz­te­rer wird nor­ma­ler­wei­se an der Steck­do­se gela­den. Soweit das Grundprinzip.

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.

Zu sehen ist der Elektromotor mit allen Bauteilen

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.

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Ven­lo­er Stra­ße 46
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