Fahr­rad

E-Bikes und Pedelecs: Radeln unter Strom

Fahr­rad - Das große Technik-Special
Tour mit Pedelec. Mit Motor­unterstüt­zung sind auch weite Stre­cken auf dem Fahr­rad mach­bar. ©  F1online / imagebroker / Norbert Eisele-Hein

Inzwischen gibt es so ziemlich jedem Fahr­radtyp auch mit Elektromotor, der beim Treten hilft. Es gibt Naben- und Mittel­motoren. Wir erklären die Vor- und Nachteile.

Inhalt

Begriffs­klärung: E-Bike und Pedelec

Die korrekte Bezeichnung für Fahr­räder mit Unterstüt­zung durch einen elektrischen Motor ist eigentlich „Pedelec“, kurz für „pedal electric cycle“, ein pedal­betriebenes Elektrofahr­rad. Diese Fahr­räder dürfen nach europäischen Straßenverkehrs­normen von einem Elektromotor mit maximal 250 Watt Dauer­leistung und einer Höchst­geschwindig­keit von 25 km/h unterstützt werden. Voraus­setzung ist, dass der Fahrer selbst in die Pedale tritt und so den Motor akti­viert. Solche Pedelecs sind zulassungs­frei. Pedelecs mit einer Höchst­geschwindig­keit von 45 km/h – sogenannte S-Pedelecs – sind dagegen zulassungs­pflichtig.

Echte E-Bikes sind zulassungs­pflichtig

Beim „E-Bike“ ist das anders. Denn ein reines „E-Bike“ ist ein Fahr­zeug, das rein elektrisch ohne Tretbewegung des Fahrers angetrieben wird. Solche Fahr­zeuge sind ab einer Geschwindig­keit von 6 km/h zulassungs­pflichtig. Im Alltags­gebrauch hat sich dennoch der Begriff „E-Bike“ für „Pedelec“ einge­bürgert.

Tipp: Mehr Infos zum Thema E-Bikes und Pedelecs finden Sie in unserem E-Bike-Test und in den FAQ E-Bike. Sie wollen es lieber Schwarz auf Weiß? Das gesammelte Fahr­radwissen der Stiftung Warentest finden Sie in unserem Handbuch Fahrrad und E-Bike.

Fein­abstimmung: Das Zusammen­spiel von Motor, Akku, Sensoren und Steuergerät

Die elektrische Antriebs­einheit eines Pedelecs umfasst Motor, Akku und eine Steuer­einheit mit Display am Lenker sowie Sensoren für Tritt­frequenz, Drehmoment und Geschwindig­keit. Mithilfe der Sensoren lässt sich die Leistungs­abgabe fein abstimmen, sodass der Antrieb nicht abrupt „anschiebt“. Ebenfalls ist es üblich, dass man die Unterstüt­zungs­stufen durch den Motor einstellen kann. Die meisten Motoren bieten drei bis fünf Stufen an. Auf diese Weise regelt man die Power, die der Motor abgeben soll: wenig – viel – Turbo. Die Bezeichnungen unterscheiden sich von Hersteller zu Hersteller.

Touchs­creen und Remote Controller

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Alles im Blick: Das Display eines E-Bikes kann und soll viele Informationen vermitteln und dabei nicht verwirren – eine Kunst für sich. Hier eine Lösung des Schweizer E-Bike-Pioniers Flyer. © www.flyer-bikes.com | pd-f

Die Displays zeigen je nach Hersteller verschiedene Para­meter wie Geschwindig­keit, Lade­zustand des Akkus, zurück­gelegte Strecke, verbleibende Reich­weite des Akkus und die Unterstüt­zungs­stufe an. Die Bearbeitung der Anzeigen geschieht entweder per Touchs­creen auf dem Bild­schirm, mit Knöpfen am Display oder mit sogenannten Remote Control­lern, kleinen separaten Schaltern, die per Daumen am Lenker betätigt werden. Das ist für die Einstellung der Unterstüt­zungs­stufe des Motors praktisch - man muss die Hand nicht vom Lenker nehmen.

Smartphone als Display und Steuer­einheit

Immer häufiger wird auch das Smartphone als Steuerungs­element und Display verwendet. Es kann per Bluetooth mit der Motor-/Antriebs­einheit verbunden werden. Über Hersteller-Apps können so Änderungen, auch an der Leistung­scharakteristik, vorgenommen werden.

Handy am Fahr­rad laden

Man muss aber beachten, dass der Strom­verbrauch des Smartphones dadurch erheblich wächst. Dem beugen manche Hersteller wiederum dadurch vor, dass man das Handy über den Fahr­rad-Akku mit einer USB-Buchse am Cock­pit aufladen kann.

Der Akku: Kapazität, Lade­verhalten, Reich­weite

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Praktisch sind abnehm­bare Akkus: So muss nicht das komplette Rad zur Steck­dose gebracht werden. © Getty Images /Katja Kircher Photography AB

Akkus sind Verschleiß­teile, die im Laufe der Benut­zung einen Teil ihrer Kapazität verlieren. Die meisten Hersteller geben eine uneinge­schränkte Lebens­dauer von 500 Ladungen an. Damit ist jeweils eine komplette Ladung gemeint. Aber auch danach sind sie nicht etwa unbe­nutz­bar.

Wie lange hält so ein Akku und wie lagert man ihn richtig?

Bosch sagt, dass nach 500 Ladungen die Kapazität noch mindestens 70 Prozent beträgt. Bei anderen Herstel­lern ist das ähnlich. Aufbewahren sollte man die Energiespeicher im Trockenen und bei Zimmer-Temperaturen. Händler können die Akkus auslesen und ihren Zustand ermitteln.

Was kostet es, den Akku auszutauschen?

Austausch-Akkus sind nicht billig. Sie kosten zwischen etwa 350 Euro bis rund 1100 Euro – je nach Kapazität und Hersteller. Vor Billigteilen aus dem Internet sollte man sich hüten – oft sind die vermeintlichen Schnäpp­chen gefälschte Plagiate.

Wie viel Reich­weite „liefert“ ein E-Bike-Akku?

Die Reich­weite eines E-Bikes hängt vom Energiegehalt des Akkus ab. Lineare Angaben – nach dem Motto „mit 500 Watt­stunden (Wh) schaffen Sie X Kilo­meter“ – sind nicht möglich. Denn der Energieverbrauch ist abhängig von folgenden weiteren Faktoren:

  • Unterstüt­zungs­stufe
  • Gelände
  • Temperatur
  • Luft­druck der Reifen
  • Gewicht von Fahrer und Gepäck

Die Hersteller geben gerne große Reich­weiten an, die unter güns­tigsten Testbedingungen gemessen wurden. Davon sollte man sich nicht blenden lassen. Als Faust­regel gilt, dass man bei mäßiger Unterstüt­zung mit einem 500-Wh-Akku zirka 80 bis 100 km weit kommt.

Übrigens: Die Firma Bosch bietet einen Reichweitenassistenten für ihre Akkus an.

Weitere Fragen beant­worten wir in unseren FAQ E-Bike.

Was E-Bike-Motoren leisten

Die Leistungs­fähig­keit von E-Bike-Motoren ist gesetzlich limitiert; bei Pedelecs auf 250 Watt Dauer­leistung und 25 km/h Höchst­geschwindig­keit, bei den S-Pedelecs auf 350 Watt und 45 km/h. Entscheidender ist schon, was die Hersteller an Drehmoment aus der Motor-Akku-Kombination heraus­holen. Das können bei kleineren Akkus an Cityrädern 30–40 Newton­meter sein, an Mountain­bikes 90 Newton­meter und darüber.

Wie viel Power brauche ich?

Doch viel Power ist nicht immer sinn­voll. Große Akkus brauchen länger zum Laden und sind schwerer und teurer als kleinere. Wer haupt­sächlich in flachem urbanen Terrain auf dem Weg zur Arbeit unterwegs ist, kommt mit einer mäßigen Motor­unterstüt­zung von 30–40 Newton­metern und einer Reich­weite von etwa 70 km voll­kommen aus. Im hügeligen Gelände oder für Berg­touren darf es dann schon der große Motor mit 70 oder 90 Newton­metern Drehmoment und einer Reich­weite bis zu 100 km sein.

Was passiert jenseits von 25 km/h?

Was auch interes­sant ist, ist die Art und Weise, wie ein Motor seine Unterstüt­zung freigibt. Hobby­radler treten etwa mit 60 bis 70 Umdrehungen pro Minuten in die Pedale. Für sie ist ein Motor interes­sant, der sie schon in diesem relativ nied­rigfrequenten Bereich unterstützt.

Sport­liche Fahrer dürften dagegen eine Motor­unterstüt­zung bei höheren Tritt­frequenzen schätzen. Beim Kauf sollte man daher bei einer Probefahrt immer die Charakteristik des Motors selbst prüfen: Manche Motoren setzen sanft ein, bei anderen dauert es eine halbe Pedal­umdrehung, und wiederum andere (Mountain­bike-Motoren) sind sofort sehr kräftig „da“ – auch bei geringer Unterstüt­zungs­stufe.

Nicht unwichtig ist auch das Verhalten des Motors, wenn die 25 km/h Höchst­geschwindig­keit erreicht sind. Gute Motoren „faden“ dann sanft aus – der Fahrer merkt kaum, dass er nun selbst tritt. Weniger gute Motoren bremsen etwas, vor allem ältere.

Mehr zum Thema

Einen guten Über­blick über tech­nische Ausstattung und Leistungs­daten von Pedelecs bietet das Handbuch Fahrrad und E-Bike der Stiftung Warentest. Auf der Website Pedelecmonitor finden Sie eine Daten­bank mit allen gängigen Motoren und jede Menge Erfahrungs­berichte von E-Bike-Fahrern.

Mittel­motor, Naben­motor, Front­motor: Motor­typen im Vergleich

E-Bikes sind mit verschiedenen Typen von Motoren ausgestattet. Im Folgenden stellen wir die gängigsten Varianten vor und sagen, welche Vorteile beziehungs­weise Nachteile sie haben.

Mittel­motor

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Mittel­motoren erfordern spezielle Rahmenformen wie bei diesem Mountain­bike. © www.pd-f.de / Christian Mang

Bei E-Bikes haben sich die Mittel­motoren als Stan­dard-Ausstattung durch­gesetzt. Ein Grund dafür ist, dass dieser Motor eine große Leistungs­band­breite bietet. Rund 90 Prozent aller E-Bikes kommen mit diesem Motor­typ auf den Markt. Die Einbaulage im Tret­lager ermöglicht es den Herstel­lern, besonders kräftige Motoren zu bauen. Der Schwer­punkt im Gravitations­zentrum des Fahr­rads ist günstig, die Verbindung zum Akku kurz, das Fahr­gefühl ähnelt sehr stark dem bei einem konventionellen Fahr­rad. Als Über­setzung sind Ketten- oder Naben­schaltungen möglich (Fahrradschaltungen). Mittel­motoren können im Unterschied zu Naben- oder Front­motoren aber nicht einfach an ein Fahr­rad „angehängt“ werden, sondern erfordern spezielle Rahmenformen im Tret­lager­bereich.

Vorteile

Nachteile

tiefer Schwer­punkt

Nach­rüsten nicht möglich

starke Unterstüt­zung am Berg

Kette und Zahn­kranz stärker bean­sprucht als bei Naben­motor

breites Leistungs­angebot

bei älteren Motoren Tret­widerstand jenseits von 25 km/h möglich

ausgewogenes Fahr­gefühl

Naben­motor

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Das S-Pedelec „Code 45“ von MTB Cycletech hat seinen Motor in der Hinterradnabe. Im Zentrum sitzt eine Zentral­getriebe-Schaltung; für die Verbindung zum Hinterrad sorgt ein Zahn­riemen. © www.pd-f.de / Sebastian Hofer

Der Naben­motor läuft relativ unscheinbar in der Hinterradnabe und wirkt, ohne die Kette oder einen Antriebs­riemen zu bean­spruchen, direkt auf das Hinterrad. Bei höherem Tempo hat er einen besseren Wirkungs­grad als ein Mittel­motor, ist am Berg in der Regel aber etwas schwächer.

Vorteile

Nachteile

schont Kette und Zahn­kranz

Ausbau des Hinterrads etwas komplizierter

nach­rüst­bar und leise

weniger kraft­voll am Berg

unauffäl­lige Integration ins Fahr­rad

Kombination mit Naben­schaltung nicht möglich

kompatibel mit Federgabel

mit Pinion-Getriebe im Tret­lager kombinier­bar

Front­motor

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Mit einem Klick sitzt die Fronttasche am Faltrad – und stellt direkt den Kontakt her. An der Oberseite des Akkus schaltet man das Licht ein oder aus und wählt die gewünschte Unterstüt­zungs­stufe. © www.pd-f.de / Florian Schuh

Ein Front­motor bietet die größte Wahl­freiheit beim Antrieb zwischen Ketten­schaltung, Naben­schaltung oder Tret­lager­getriebe. Die Antriebs­kräfte verteilen sich zudem: vorne zieht der Motor, mit Muskel­kraft treibt der Fahrer das Hinterrad an. Das Motorengewicht und dessen Kraft erfordern jedoch ausreichende Dimensionen von Gabel und Lenk­kopf. Zudem ist das Fahr­verhalten gewöhnungs­bedürftig – der Motor zieht einfach vorne ganz schön. Ein Front­motor ist einfachste Möglich­keit, ein Fahr­rad nach­träglich zum E-Bike umzu­bauen.

Vorteile

Nachteile

leicht nach­rüst­bar

beein­flusst das Lenk­verhalten

alle Schaltungen sind möglich

für Federgabeln nicht geeignet

günstig

Fahr­rad zum E-Bike umbauen – ist das sinn­voll?

Auch ein konventionelles Fahr­rad kann zu einem E-Bike nachgerüstet werden – das funk­tioniert allerdings nur mit Naben- oder Front­motor. Und Rahmen, Gabeln und Bremsen müssen der stärkeren Belastung gewachsen sein. Wer ein gutes Fahr­rad hat, für den ist die Nach­rüstung eine Über­legung wert. Sie ist mit etwa 1000 bis 1200 Euro preis­werter als ein neues E-Bike. Allerdings: Die Gewähr­leistung des Fahr­radherstel­lers für das Modell erlischt – er hat es ja ohne Motor konzipiert.

Stärkere Belastung des Fahr­rads

Klassische Fahr­radhändler raten vom Nach­rüsten meist ab, weil der Laie nicht beur­teilen könne, ob Bremsen und Rahmen der stärkeren Belastung gewachsen sind. Wenn zu dem Material dann noch Einbaukosten im Fach­geschäft hinzukämen, könne man auch gleich ein güns­tiges neues E-Bike kaufen, so die Argumentation.

Fast jedes Rad lässt sich umrüsten

Anderer­seits versichern Hersteller von Nach­rüstsätzen wie Ebike-Solutions, dass fast alle Fahr­räder – vor allem qualitativ hoch­wertigere – fürs Nach­rüsten geeignet sind. Bei Hinterradmotoren spiele die Belastungs­frage keine Rolle, weil auch der Hinterbau eines konventionellen Fahr­rads besonders stabil sei. Mehr Infos dazu in unserem Handbuch Fahrrad und E-Bike.

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36 Kommentare Diskutieren Sie mit

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minellikari am 09.05.2021 um 13:21 Uhr
Es ist Geschmacksache. Mein Geschmack: Nabenmotor

Persönlich würde ich meinen Nabenmotor nicht gegen einen Mittelmotor eintauschen. Auch nicht bergauf (ich wohne in einer Stadt in den Voralpen, es ist nirgends flach).
Namentlich die Aussage im Beitrag: "das Fahr­gefühl ähnelt sehr stark dem bei einem konventionellen Fahr­rad" kenne ich selbst nur vom Nabenmotor, und nicht von den Mittelmotoren, die ich bis jetzt getestet habe. Ich kenne natürlich nicht alle. Jene Vielfahrer e-Biker, die ich kenne, die täglich bis zu 60km fahren, sind alle auf Nabenmotoren umgestiegen und wollen nicht mehr zurück.
Was ich übrigens nicht zu vernachlässigen finde, ist die Energierückgewinnung. Ich habe oft gelesen, sie nütze wenig.Mir hilft sie zu geschätzt 20-30% mehr Reichweite, natürlich nur im unebenen Gelände. Und gezielt eingesetzt. Es geht dann halt weniger flott bergab...
PS: Bitte keine überbordenden Emotionen in den Antworten. Es geht ja auch freundlich, sachlich und unpersönlich 👍 🤗

B.Klaas am 16.03.2021 um 09:53 Uhr
Strix.Aluco Kommentar hilfreich

Wie kann man bei einem Kommentar (Strix.Aluco) auf „Daumen hoch“ klicken, wenn man versehentlich „Daumen runter“ berührt hat?

Profilbild Stiftung_Warentest am 08.09.2020 um 10:42 Uhr
Sachlicher, respektvoller Tonfall

@alle: Bitte zeigen Sie Respekt gegenüber Mitdiskutierenden. Auch wenn Sie sich einmal ärgern sollten, freuen sich die Angesprochenen und Mitlesenden über einen höflichen Umgang und den auf test.de üblichen, sachlichen Tonfall. (maa)

Niko23 am 31.08.2020 um 17:11 Uhr
Schwerpunktstreit Stephan 2017

Hallo Stephan,
daß ein schwererer Heckmotor besser für die Balance des Fahrers samt Rad sorgen soll als ein tiferer, sogar leichterer Mittelmotor, ist ja ein erstaunlicher Irrglaube. Welcher Physiker-Sekte gehörst du bitte an?
Mein Testaufbau:
Häng doch mal bitte 2 schwere, volle also insgesamt 30 kg schwere Packtaschen hinten ans Rad dran und dann viel Vergnügen bei plötzlichen Richtungswechseln! Das Vorderrad ist nämlich nun viel zu leicht und der Schwerpunkt ist zu weit hinten!
Genau diesem Effekt wirkt der Mittelmotor natürlich entgegen.
Amen!

Niko23 am 31.08.2020 um 16:51 Uhr
Counsel hat Unrecht und ist fachlich inkompetent

Was Counsel da in unsicherem Deutsch empört jammernd ablässt ist für mich technisch absolut unbegründeter Unsinn eines technischen Laien.
Meine 2000er BMW hat jedenfalls einen Boxer-Mittelmotor, ganz unten,...haar genau wie ein echter Porsche: da sitzt er hinter den Frontsitzen, aber VOR der Hinterachse.
Ist doch auch logisch, wegen der günstigeren Gewichtsverteilung und dem möglichst niedrigen Schwerpunkt natürlich.
Kleine Anekdote: Neulich stürzte direkt vor mir eine Dame mit E-Bike hart aufs Pflaster, der schwere Akku war dummerweise auf dem Hinterradgepäckträger deponiert, und sie kam beim Überholen nicht mehr auf den gepflasterten Radweg zurück, da eine kleine 3 cm Bordsteinkante dieses verhinderte und ihr eingeschlagener Winkel des Vorderrades war leider zu gering.
Sie kam also deshalb ins Schleudern und konnte, dank des zu hohen Schwerpunktes ihres für Sie offenbar zu schweren E-Rades, dasselbe nicht mehr abfangen und klatsche vor mir voll aufs Mett.
Mein Beileid!