Gleich drei E-Bikes sollen 2013 auf den Markt kommen, die weder eine Kette, einen Riemen noch eine Kardanwelle benötigen. Zwischen Tretlager und Hinterrad besteht keine mechanische Verbindung mehr. Das Mando Footlose, das Mifa x-pesa und das 100.000 Euro Elektrorad von PG Bikes BlackTrail 2 setzen auf den sogenannten Serie-Hybrid-Antrieb: Durch Treten generiert der Fahrer Strom, der den Motor im Hinterrad antreibt. Wir sprachen mit dem Wegbereiter dieser Technik.
Dr. phil. nat. Andreas Fuchs, je nach dem haupt- oder nebenberuflich mit e-Bike Projekten und Forschungs- oder Entwicklungsarbeiten am Serie-Hybriden unterwegs, war im letzten Jahrzehnt der Hauptpromotor dieser Antriebsart. eBikeNews wollte von ihm wissen, welche Herausforderungen und Chancen mit dem innovativen Konzept verbunden sind.
eBikeNews: Herr Fuchs, nur durch Treten einen Elektromotor mit Strom zu versorgen. Das klingt zunächst ineffektiv. Tut es eine traditionelle Kette in Kombination mit einem Naben- oder Tretlagermotor nicht auch?
Andreas Fuchs: Die zahlreichen E-Bikes und Pedelecs sind der Beweis, dass Kette und Zahnriemen sinnvolle Antriebselemente sind. Dies bedeutet jedoch nicht, dass der Serie-Hybrid Antrieb unnötig wäre. Im Gegenteil: Mechanische Antriebe weisen erhöhten Wartungsbedarf auf beispielsweise bei Miet-E-Bikes oder bei Velotaxis. Teilweise sind die Kosten der Wartung sehr bedeutend. E-Falträder sind ohne Kette auch einfacher zu bauen.
Da selbst vielen Profis in der Fahrradindustrie nicht bekannt ist, wie viel Energie beispielsweise in einem Mittelmotor-Antrieb mit Nabe versickert, wird die Effizienz-Frage falsch eingeschätzt. Der Serie-Hybrid ist besser als die Vorurteile über ihn lauten!
Der Serie-Hybrid ist, bezogen auf Effizienz, das Spiegelbild des Antriebs mit Mittelmotor. Während der Mittelmotorantrieb in Fahrrad-ähnlichen Betriebszuständen sehr effizient ist, fällt der Wirkungsgrad stark wenn viel elektrische Leistung, beispielsweise im Cargobike-Mode, bei hoher Last, übertragen wird. Umgekehrt beim Serie-Hybriden: Wenn die Muskelkraft bedeutender ist als die Elektrokraft, ist die Effizienz begrenzt. Aber in den häufigen E-Bike Betriebszuständen mit Assistfaktoren grösser als 1 – das heißt Elektrokraft grösser als Muskelkraft – ist der Serie-Hybrid Antrieb sehr effizient, dank des drehmomentstarken Radantriebs.
Über Fahrprofile mit Anfahren, Konstantfahrt, Berg- und Talfahrt sowie Bremsen gehört der Serie-Hybrid zu den effizienteren Antriebskonzepten, weil unter hohen Lasten der Wirkungsgrad besser ist als bei anderen E-Bike Antrieben und weil beispielsweise auch härter elektrisch gebremst und rekuperiert werden kann. Da der Speicher, die Batterie, sich zwischen Mensch und Rad befindet, kann überschüssige Energie vom Pedal oder vom Rad her eingespeichert werden.
Bergab, oder beim Drei- oder Vierrad am Rotlicht, kann man treten, und die Batterie laden, falls man dies überhaupt will. Falsch ist übrigens die Annahme, dass immer die Batterie mit dem Tretgenerator-Strom geladen wird: Dreht der Motor, geht der Generatorstrom in den Motor. Nur wenn der Motor steht, wird die Batterie geladen.
Und was ist heute daraus geworden?