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spezielle Ausführung eines Elektrofahrrads, bei dem der Fahrer von einem Elektroantrieb nur dann unterstützt wird, wenn er pedaliert Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Mit E-Bike (Abk. für englisch electric bike ‚Elektrorad‘) wird gemeinhin ein einspuriges Fahrzeug mit Elektromotor bezeichnet, insbesondere das Elektrofahrrad (ein Fahrrad mit elektrischem Hilfsmotor), teilweise auch als Pedelec (Akronym für englisch pedal electric bicycle ‚Pedal-Elektrofahrrad‘) und Speed-Pedelec (S-Pedelec, bis 45 km/h[1]) bezeichnet.
E-Bikes sind eine Form der Elektromobilität.
Die ersten Fahrräder, die als E-Bike bezeichnet werden können, existierten bereits vor 1900, allerdings gab es diese Bezeichnung damals noch nicht.
Den Grundstein für das E-Bike-Prinzip legte Egon Gelhard aus Zülpich 1982 mit einer praktischen Studie, dem Gelhard-E-Bike. Die Motorunterstützung ist abhängig von der Tretleistung und nur gegeben, wenn die Pedale sich drehen.[2] Diese Idee wurde erstmals in einem Rad verwirklicht, mit dem 1990 an der Tour de Sol teilgenommen und die entsprechende Kategorie gewonnen wurde. Es stammte von Michael Kutter, der das Schweizer Unternehmen Velocity (heute Dolphin E-Bikes) gründete, ab 1992 Prototypen auf den Markt brachte und 1995 zur Serienfertigung überging.[3] Kutter ist der Erfinder der EVO-Steuerung (EVO steht für Electronic Variable Overdrive).
Ab 1993 verschaffte das japanische Unternehmen Yamaha dem Pedelec unter dem Namen Power Assist größere Verbreitung in Japan. Yamaha führte die PAS-Steuerung ein (PAS steht für Power Assist System). Ab 1995 wurden die ersten Flyer des im selben Jahr gegründeten Schweizer Unternehmens BKTech (heute Flyer) in Kleinserie auf den Markt gebracht.[4] Sie wurden auch außerhalb der Schweiz bekannt. In der Schweiz wurde der Markenname Flyer zu einem Synonym für das Pedelec.
Ende der 1990er Jahre beherrschten wenige große Fahrradhersteller (wie Merida, MKB/Yamaha, Kynast) den Markt. 2005 setzte durch den Einsatz der neuen und leichteren Lithium-Akkus nach einer fünfjährigen Flaute ein neuer Verkaufsboom ein. Dazu trugen auch Designveränderungen bei; die E-Bikes wurden „schicker“[5] und wirkten weniger als ein Mittel zur Rehabilitation.[6] Einige Hersteller (u. a. Victoria) verbauten das ursprüngliche Unterscheidungsmerkmal – nämlich den Gasdrehgriff – auch in E-Bikes. Allerdings musste bei diesen Rädern weiterhin getreten werden, damit sich die Motorunterstützung zuschaltete.[7] Von 2011 bis 2019 wurden die Antriebe auch kompakter: bei manchen Antrieben sank die Größe um 50 % und das Gewicht um etwa 25 Prozent;[8] dabei wird hier auch Magnesium eingesetzt.[9]
In der Schweiz wurden im Jahr 2018 erstmals über 100.000 E-Bikes verkauft; rund jedes dritte verkaufte Fahrrad war ein E-Bike.[10]
In Deutschland hat sich zwischen 2012 und 2016 die Anzahl der E-Bikes von 1,3 Millionen[11][12] auf 2,8 Millionen[13] mehr als verdoppelt; der Anteil der Elektrofahrräder war damit auf 13 % gestiegen. „Zum Jahresanfang 2020 besaßen 4,3 Millionen Haushalte in Deutschland mindestens ein Elektrofahrrad.“[14] Bedingt durch die COVID-19-Pandemie stieg der Absatz von Fahrrädern überhaupt und hier besonders von E-Bikes stark an.[15] Es wurden 1,95 Millionen E-Bikes verkauft,[9] auch 2021 erreichte der Absatz unter Lieferschwierigkeiten der Fahrradindustrie annähernd 2 Millionen.[16] 2023 wurden erstmals mehr Fahrräder mit als ohne Tretunterstützung abgesetzt. Dies lag allerdings an einem deutlichen Rückgang der verkauften herkömmlichen Fahrräder. Der Absatz von E-Bikes blieb von 2020 bis 2023 auf ähnlichem Niveau.[15]
Der Begriff Pedelec wurde ursprünglich für jene Elektrofahrräder verwendet, die ihren Motor ausschließlich durchs Treten des Fahrers elektrisch zuschalten. Davon abgegrenzt wurden die E-Bikes, bei denen sich die Fahrgeschwindigkeit auch unabhängig vom Treten, etwa ausschließlich per Drehgriff am Lenker, regulieren lässt. Landläufig wird diese Definition oft nicht angewendet. Einerseits bezeichnen immer mehr Händler ihre Pedelecs als E-Bikes, andererseits haben Pedelecs vermehrt auch Anfahrhilfen, die es ermöglichen, auch ohne zu treten, per Drehgriff zu beschleunigen. Seit Motorräder auch mit Elektromotoren verfügbar sind, wird der Begriff E-Bike auch für das Elektro-Motorrad verwendet.[17][18][19]
Eine eindeutige Abgrenzung der Begriffe E-Bike und Pedelec ist schwierig, da sich allgemeiner Sprachgebrauch und Definitionen aus Richtlinien und Verordnungen nicht decken. Pedelec (und auch S-Pedelec) bezeichnet im Sinne der Richtlinien und Verordnungen ein Fahrrad mit Tretkurbel und Elektromotor, während das E-Bike auch Krafträder ohne Tretkurbel einschließt. Der Begriff E-Bike ist also eine Sammelbezeichnung für Fahrräder und Krafträder (ein- oder mehrspurig), die einen Elektromotor haben, unabhängig von Vorhandensein und Nutzung einer Tretkurbel oder eines Gasgriffs, und unabhängig von Motorleistung und möglicher Maximalgeschwindigkeit.
Elektrofahrräder unterscheiden sich von einem gewöhnlichen Fahrrad durch einen zusätzlichen Elektromotor, eine Antriebsbatterie, eine Steuerelektronik für den Motor sowie ggf. einen Sensor für die Kurbelbewegungserkennung. Der Elektromotor kann als Vorderrad-, Hinterrad- oder Mittelmotor verbaut werden. Zudem gibt es das vorwiegend im Nachrüstbereich angebotene sog. Reibrollenkonzept, bei dem ein Außenläufermotor die Kraft direkt auf den Reifen überträgt. Die meisten Modelle verfügen darüber hinaus über eine Batterieladeanzeige und eine Motorkrafteinstellung, entweder stufenlos oder in Unterstützungsstufen eingeteilt. Je nach Gewicht, Motorisierung und Akkuunterbringung werden auch Komponenten wie Rahmen und Bremsen angepasst, oft werden auch Standard-Fahrradteile verwendet.
In der Entwicklung ist ein Brennstoffzellenfahrzeug.[20] Eine Erstserie von 60 Fahrrädern wurde 2017 verkauft.[21]
Durch die Nutzung eines Elektrofahrrads ergeben sich verschiedene Vorteile (in der Regel höhere Durchschnittsgeschwindigkeit als bei konventionellen Fahrrädern; u. U. innerorts sogar höher als von PKW; je nach Kondition des Fahrers größerer Aktionsradius).
Von Vorteil sind die geringeren Emissionen (nur geringe Schallemission) im Vergleich zu anderen motorisierten Verkehrsmitteln, insbesondere zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren, sofern E-Bikes oder Pedelecs alternativ zu diesen genutzt werden. Die Anschaffungskosten sind erheblich höher als für ein herkömmliches Fahrrad, Mofa bzw. Motorrad. Dazu kommt neben den Kosten für normalen Verschleiß auch der eventuelle spätere Austausch des Akkumulators. Im Vergleich zu anderen Verkehrsmitteln sehr gering sind dagegen die Stromkosten von wenigen zehn Cent pro 100 km.
Ein Akku mit einer Kapazität von 10 Ah bei einer Spannung von 36 V (Masse 1,9–5,1 kg)[22] hat einen Energieinhalt von ca. 36 V × 10 Ah = 360 Wh (entspricht dem Energiegehalt von 32 g Benzin). Die Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Arbeit erfolgt, abhängig vom Wirkungsgrad des Motors und der Motorsteuerung, unter Wärmeverlust. Typischerweise entstehen dabei Verluste von etwa 25 Prozent. Somit könnte ein E-Bike mit einem 70-kg-Fahrer (Gesamtmasse ≈100 kg) rein rechnerisch bei 1,4 % Steigung 21 km weit mit Batteriestrom fahren – wobei dieses Rechenbeispiel in der Praxis niemals relevant wird, weil der Fahrer eines Pedelecs stets selber mittreten muss. Die gesamte Reichweite ist von sehr vielen Faktoren (Gewicht, Steigung, Größe des Akkumulators, Reifendruck, gewählter Unterstützungsmodus usw.) abhängig. Es ist daher fast nicht möglich, eine allgemeingültige Reichweite anzugeben. Grob überschlagen liegt diese beim aktuellen Stand der Technik in Abhängigkeit all dieser Faktoren zwischen weniger als 40 und bis zu mehr als 120 km. (Diese Einschränkung des Aktionsradius gilt nur für jenen Fahrbetrieb, in dem eine Motorunterstützung zur Verfügung steht.) Bei einigen Modellen sind standardmäßig zwei nacheinander zuschaltbare Akkus in Gepäcktaschen untergebracht.
Nur bei Radnabenmotoren mit Direktantrieb (ohne Freilauf) ist eine Rückspeisung (Rekuperation) möglich. Hier wird wie bei einem Dynamo die kinetische Energie beim Bremsvorgang in elektrische Energie zum Laden genutzt. Dadurch kann im Stadtverkehr oder Hügelgebiet die Reichweite deutlich erhöht werden, zudem wird die Bremse geschont. In unabhängigen Tests (2012) wurde die Reichweite als um 11 % vergrößert ermittelt.[23]
Auch die Außentemperatur beeinflusst die Reichweiten um ähnlich hohe Faktoren. Insgesamt werden die Einflüsse (bei gleicher Akku-Kapazität) als so vielfältig beschrieben, dass z. B. laut Derby Cycle „die größte erzielte Reichweite bis zu 7× größer als die niedrigste Reichweite sein kann“.[24]
Ein Akkuladezyklus dauert je nach Modell und Ladegerät mehrere Stunden. Bei vielen Modellen ist ein Akkuwechsel in wenigen Sekunden möglich.
Die Kapazität des Akkumulators ist nach einer bestimmten Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen erschöpft, so dass die Reichweite zu weit absinkt. Wie viele Zyklen er ermöglicht, hängt von der Chemie des Akkus, der Qualität der verwendeten Steuerungs- und Ladeelektronik sowie vom Nutzungsverhalten des Benutzers ab. Der meist verwendete Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator wird mit rund 500 Zyklen angegeben, was der ADAC für Batterien zweier namhafter Hersteller im Oktober 2015 bei einem Test nach 500 Voll-Ladezyklen (bei mindestens 80 % der Gesamtkapazität) als untere Grenze bestätigte.[25] Beim eher selten verwendeten Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator sind Zyklenzahlen bis über 1000 möglich; danach hat sich die Kapazität auf ca. 60 % verringert. Fortgeschrittene Batteriemanagementkonzepte mit Konditionierung einzelner Zellen im Betrieb erhöhen die Lebensdauer der Akkus. Sie sind insbesondere bei hochwertigen lithiumbasierten Akkus zu finden. Mehreren Untersuchungen zufolge haben Li-Ionen-Akkus eine wesentlich längere Lebensdauer, wenn sie öfters zwischendurch nachgeladen werden, statt einen Akku stets komplett zu leeren und ihn danach wieder vollständig zu laden. Durch regelmäßiges Teilladen bei weitestgehender Vermeidung von Komplett-Entladungen lässt sich die angegebene Zahl der Ladezyklen in etwa verdoppeln. Mehrere Teilladungen zählen dabei aber nur anteilig als Ladezyklus. Weiterhin spielt die Umgebungstemperatur beim Laden und Lagern der Akkus eine nicht unbedeutende Rolle. In der Regel gilt hier Zimmertemperatur als Richtlinie; ideal sind Werte um 10 °C. Auch sollten Li-Ionen-Akkus weder im voll geladenen noch im leeren Zustand längere Zeit ungenutzt gelagert werden. Ideal ist ein etwa 50%iger Ladezustand.[26] Die Lebensdauer von E-Bike-Akkus liegt derzeit bei zwei bis fünf Jahren (Stand: November 2020). Fällt die Leistung auf 50 % der ursprünglichen Kapazität, empfiehlt sich der Akku-Austausch.[27]
Für E-Bikes gelten vorgegebene technische Voraussetzungen, um rechtlich weiterhin als Fahrrad zu gelten und entsprechende Sicherheitsansprüche zu erfüllen. Bei schnellen Pedelecs (Unterstützung bis maximal 45 km/h) ergeben sich durch die höheren Geschwindigkeiten zusätzliche Risiken. So kann es z. B. bei Überholmanövern zu Fehleinschätzungen der Geschwindigkeit kommen. Um die Folgen solcher kritischen Situationen zu verdeutlichen, hat die Unfallforschung der Versicherer (UDV) ein Forschungsprojekt mit Fahrversuchen, technischen Prüfungen und Crashtests durchgeführt.[28][29] Für die Sicherheit von E-Bikes sind regelmäßige Inspektionen ausschlaggebend, bei denen in jedem Fall die Festigkeit von Vorbau und Lenker, die Funktion der Bremsen und der Sitz von Schrauben an Motor und Kette geprüft werden sollte.[30]
Bei Akkubränden – z. B. nach Explosion des Akkus – sind wie auch beim Elektroauto spezielle Behältnisse für den Abtransport erforderlich.[31][32]
Die Herstellung von E-Bikes hat vor allem durch die Akku-Produktion Auswirkungen auf die Umwelt. Sie verursacht zwischen 55 und 75 kg CO2-Emissionen je Kilowattstunde Kapazität. 165 geradelte statt mit dem Auto gefahrene Kilometer begleichen die Emissionen (sofern die bei der Produktion des Autos entstehenden Emissionen außer Acht gelassen werden). Kommt der Strom aus erneuerbaren Energiequellen, ist der Ausgleich schneller erreicht. Ein weiterer Umweltfaktor ist der für die Akku-Produktion in der Regel notwendige Abbau von Lithium, mit dem oft heftige Umweltschäden einhergehen.[33] Recyclingtechnologien ermöglichen es immerhin, die in ausgedienten Lithium-Ionen-Akkus von E-Bikes enthaltenen Wertstoffe und Batterierohstoffe wie Stahl, Cobalt und Kupfer zurückzugewinnen und dem Stoffkreislauf wieder zuzuführen. Die Europäische Batteriedirektive schreibt eine 50%ige Akku-Abgabe bei ausgewiesenen Sammel- und Rücknahmestellen vor. Eine Kontrolle dessen ist schwierig.[34]
In anderen als den folgend genannten Ländern können für Pedelecs, E-Bikes, Elektrofahrräder andere Definitionen und Bestimmungen gelten.
Rechtlich unterschieden werden in Deutschland folgende Kategorien von Elektrorädern:
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Eine Reihe von Herstellern bietet ein Mofatuning/Fahrzeugtuning an, das die jeweilige Drosselung (Abregelung) bei bestimmten Geschwindigkeiten ausschaltet. Derart veränderte Fahrzeuge fallen nicht mehr in die ursprüngliche Kategorie.[52] Sie sind daher versicherungspflichtig gemäß § 1 PflVG. Die Nutzung im öffentlichen Raum ohne Kfz-Versicherung ist demnach eine Straftat (§ 6 PflVG). Pedelecs die durch Bausätze, Eigenbau oder Modifikation bewirkte Geschwindigkeiten von über 25 km/h erreichen, führen bei polizeilicher Überprüfung gegebenenfalls zu Beschlagnahmung des Fahrzeugs und Strafanzeige wegen Fahrens ohne Fahrerlaubnis und/oder ohne Versicherungsschutz.[53]
Nach der Neufassung der StVO von 2013 wurde anfangs die Zuordnung zu Fahrzeugkategorien teils anders als heute gehandhabt, was rechtliche Unsicherheiten barg.[54][55][56]
Nach § 2 Abs. 1 Z 22 der StVO 1960 werden zwei Arten von Elektrofahrrädern unterschieden:
Nicht als Kraftfahrzeuge nach § 1 Abs. 2a KFG gelten Elektrofahrräder – gleichgültig ob hybrid (Pedelec) oder ausschließlich elektrisch angetrieben – als Fahrräder im Sinne der StVO 1960 mit
Sofern vorstehende Kriterien nicht überschritten sind, gilt daher nach österreichischem Recht ein solches Elektrorad/Pedelec nicht als Elektrokraftrad und benötigt deshalb weder Typengenehmigung noch Fahrzeuganmeldung noch einen Führerschein durch den Benutzer. Wie für normale (allein muskelbetriebene) Fahrräder gelten auch für Elektrofahrräder die Vorschriften der Fahrradverordnung. Für das Lenken dieser gelten dieselben StVO-Bestimmungen wie für muskelbetriebene Fahrräder, u. a. die Radwegbenützungspflicht mit einspurigen Fahrrädern unter 170 cm Radstand. Für deren (kommerzielles) In-Verkehr-Bringen gelten die Produkthaftungsbestimmungen.
Schnelle Pedelecs (mit Tretunterstützung bis zu 45 km/h) waren als Fahrräder in Österreich zunächst umstritten. Im Laufe der Jahre wurden sie jedoch zugelassen. Sie werden Pendlern empfohlen, weil die Motorunterstützung noch stärker ist als die der abgeregelten Räder.[57]
In der Schweiz gilt ein E-Bike mit einem maximal 500 Watt starken Motor, der bis zu einer Höchstgeschwindigkeit von 25 km/h unterstützt, rechtlich als Leicht-Motorfahrrad. Ein Fahrrad mit einer Höchstgeschwindigkeit von bis zu 45 km/h (S-Pedelec) gilt rechtlich als Mofa mit Führerschein- und Mofa-Kontrollschild-Pflicht.
In Hinblick auf die Regeln im schweizerischen Straßenverkehr werden E-Bikes und Pedelecs den Fahrrädern gleichgestellt; dennoch gilt eine Führerausweispflicht der Kategorie M. Jedoch können Leicht-Motorfahrräder bei einem Mindestalter des Benutzers von 16 Jahren auch ohne Führerausweis gefahren werden.[58] Eine Helmtragepflicht gilt für jene E-Bikes, die der Kategorie Motorfahrrad zugeordnet werden, für Leicht-Motorfahrräder wird lediglich eine Empfehlung ausgesprochen.[59] Das Motorfahrrad („Mofa“) ist in Art. 175 VTS geregelt. Das Mindestalter zum Fahren eines Motorfahrrads beträgt nach Art. 6 VRV 14 Jahre.
Zuordnung von E-Bikes und Pedelecs zu den Kategorien Motorfahrrad und Leicht-Motorfahrrad:
Leicht-Motorfahrrad:
Motorfahrrad:
Elektrofahrräder mit drei Rädern gelten als Rikschas, sie bilden eine eigene Fahrzeugkategorie Elektro-Rikscha im Sinne Art. 14 VTS.
Ab 1. April 2024 müssen alle neuen E-Bikes mit einer Tretunterstützung bis 45 km/h mit einem Geschwindigkeitsmesser ausgerüstet sein, bestehende bis 1. April 2027 nachgerüstet.[60] Die obligatorische Verwendung eines Tagfahrlichts gilt bereits seit 1. April 2022.[61][62]
Eine tabellarische Zusammenfassung der Schweizer Regeln zu Elektrofahrrädern hat die bfu – Beratungsstelle für Unfallverhütung in ihrem bfu-Faktenblatt Nr. 4 herausgegeben.[63] Speziell sind die zulässigen Motorleistungen höher als in der EU-Richtlinie, nämlich 500 W mit Tretunterstützung bis zu 25 km/h. Bei S-Pedelecs mit Tretunterstützung bis zu 45 km/h sind bis 1000 W zulässig. Jedoch wird der Pedelec-Antrieb nicht explizit vorgeschrieben, sondern nur implizit vorausgesetzt zwischen 20 und 25 km/h respektive zwischen 30 und 45 km/h.
„Fahrräder mit Trethilfe, die mit einem elektromotorischen Hilfsantrieb mit einer maximalen Nenndauerleistung von 0,25 kW [250 Watt] ausgestattet sind, dessen Unterstützung sich mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit progressiv verringert und beim Erreichen einer Geschwindigkeit von 25 km/h oder früher, wenn der Fahrer im Treten einhält, unterbrochen wird.“[64] werden explizit genannt in Art. 1 Abs. 1 lit. h) der Richtlinie 2002/24/EG,[64] als eine von mehreren Ausnahmen, auf die die Richtlinie nicht anzuwenden ist. Nach Artikel 20 Absatz 3 „dürfen die Mitgliedstaaten die erstmalige Inbetriebnahme von Fahrzeugen, die die Vorschriften dieser Richtlinie erfuellen, nicht verbieten.“ Die Richtlinie trat gemäß Artikel 23 am 9. Mai 2002 in Kraft und war bis zum 9. Mai 2003 von den Mitgliedsstaaten nach Artikel 20 Absatz 1 in nationale Rechts- und Verwaltungsvorschriften umzusetzen.
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