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Fahrräder mit Elektro-Unterstützung: Meine Unabhängigkeitserklärung

Uneingeschränkt mobil sein. Lustvoll jeden Berg erklimmen. Mit einem Lächeln auf den Lippen gegen den Wind fahren. Die morgendliche Frische auf dem Arbeitsweg geniessen und riechen, wie der Flieder blüht.

E-Bikes fahren ist für die Einen ein Teil einer genussvollen, gesunden und nachhaltigen Lebensform, ganz nach dem Motto: Das Leben ist zu kurz, um es nicht jede Minute zu geniessen. Für die Anderen ermöglicht die E-Bikes gesundheitliche Beeinträchtigungen zu kompensieren und weiterhin die bewegende Mobilität auf zwei Rädern für sich, mit Freunden und Familie zu erleben.

Pedelec-Teste der ExtraEnergy.org

ExtraEnergy e.V. besteht seit 1992 als unabhängiger Verein. Unsere Aktivitäten dienen der Verbreitung und nachhaltigen Entwicklung von Leicht-Elektro-Fahrzeugen, kurz LEVs wie Pedelecs und E-Bikes, weltweit. Mit Produkttests, mobilen Testparcours und Infoangeboten zeichnet ExtraEnergy Qualität aus und hilft bei der nachhaltigen Entwicklung des LEV Marktes.

Die   ExtraEnergy   hat Pedelec´s etc. getestet 

Die zusätzliche Antriebskraft wird von einem Elektromotor geleistet

Es werden drei Arten verbaut :

  1. der Front-Antrieb. Der Motor ist in der Vorderradnabe
  2. der Tretlager-Antrieb (Mittelmotor). Der Motor ist in der Nähe des Tretlagers
  3. der Heck-Antrieb. Der Motor ist der Hinterradnabe

Jede Antriebsvariante hat ganz speziellen Vor- und Nachteile.

Anriebsart Vorteile:  Nachteile:
der Front-Antrieb
   
Ganz unabhängiger Betrieb von Muskelkraft möglich
Kann gut mit einer Rücktrittbremse in der Nabenschaltung kombiniert werden
Auch als Nachrüstversion möglich
Kann für eine optimale Gewichtsverteilung günstig sein  
Auf glatten Untergrund kann Vorderrad leicht durchdrehen
Viele Nabenmotoren sind für Standardgabeln zu breit
Nabenmotore haben ein Getriebe und sind dadurch hörbar
der Tretlager-AntriebDie Gewichtsverteilung ist günstig. Der Motor und der Akku sind in der Fahrradmitte angebracht
Kurze Kabel zwischen Motor und Akku. Zum Lenker nur Steuerungskabel.
Die Elektrokraft wird durch die Gangschaltung mit geschaltet. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad, besonders am Berg.
Aufgrund des Freilaufes keine Stromrückführung (Rekuperation) möglich.
Keine Rücktrittbremse in der Nabenschaltung möglich.
Durch die Anordnung des Akkus hinter dem Sitzrohr ist der Radstand etwas länger.
der Heck-AntriebDer Motor enhält kein Getriebe. Er ist sehr leise.
Auf glatten Untergrund ist eine bessere Traktion möglich
Im Leerlauf oder bei Gefällestrecken wird der Motor zu Generator (Stromrückführung, Rekuperation) 
Der Wirkungsgrad wird bei schneller Fahrweise größer.
Keine Nabenschaltung möglich    
Kein Rücktrittbremse möglich. (Ausnahme: Sparta hat sich was besonders konstruiert)
Der Motor ist sehr groß.
Die Gewichtsverteilung kann sich ungünstig auswirken

Alle Nabenmotoren haben den bauartbedingten Nachteil, dass ihre Leistung (proportional zur Drehzahl) bei langsamer Fahrt gerade am Berg erheblich abnimmt, da sie die Ketten/Nabenschaltung nicht mitnutzen können. Will man dennoch die Leistung (=Drehmoment x Drehzahl) durch Erhöhung des Drehmomentes konstant halten, benötigt der Nabenmotor dafür einen höheren Strom. Das Drehmoment wächst allerdings nur linear mit dem Strom, die Verluste aber quadratisch, was den Wirkungsgrad dramatisch sinken lässt.

Die Nachteile bei Langsamfahrt wirken sich um so mehr aus, je größer das angetriebene Rad ist. Ein 26" Rad ist also einem 28" Rad bei einem Nabenmotoreinsatz vorzuziehen, ein 20" Laufrad mit Nabenmotor hat enorme Vorteile bei Anzug und am Berg.

Richtig schalten bringt Reichweite.

Beim Tretlagermotor kann durch häufiges und richtiges Schalten die Reichweite eine Akkuladung ganz entscheident verlängert werden. Der Motor hat bei höherer Drehzahl einen besseren Wirkungsgrad. Wenn man sich durch die richtige Gangwahl im Bereich einer höheren Trittfrequenz befindet, so hat der Motor eine besseren Wirkungsgrad (verbraucht also für die gleiche Leistung weniger Strom)

Frontantrieb, Foto van Raam
Tretlager-Antrieb (über Zahnrad),
Foto: Panasonic
Tretlager-Antrieb (direkt), Foto: Bosch
Heck-Antrieb, Foto: BionX

Enegiespeicher auch Akku/Batterie genannt

Der Akku soll Energie speichern. Diese Energie wird in Wattstuden (Wh) gemessen. Diesen Begriff werden Sie nicht immer in den Prospekt finden (obwohl er sehr wichtig ist). Sie können den Wert aber sehr leicht selbst errechnen (Akku-Spannung (V) x Kapazität (Ah) = Wattstunden (Wh).

Beispiel 1: 36-V-Akku mit 10 Ah = 360 Wh
Beispiel 2: 24-V-Akku mit 12 Ah = 288 Wh
Sie sehen, im Akku aus Beispiel 1, ist mehr Ernergie gespeichert (dh. unter gleichen Bedingungen können Sie mit diesem Akku eine längere Strecke fahren).

Akku-Typen:

Zur Zeit sind die Akkus in "LITHIUM-Technik" das Maß der Dinge. Der Nickel-Metallhybrid-Akku  war nur bis ca. 2002 Stand der Technik. Es gibt verschieden Technologietypen:

  • Lithium-Eisen-Phosphat  (weitere Infos unten)
  • Lithium-Polymer
  • Lithium-Mangan
  • Lithium-Nickel-Cobalt-Manganoxyd
  • Lithium-Nanoröhrchen

Alle diese Typen versprechen "das beste zu sein", das kann aber dem Radfahrer egal sein.
Denken Sie daran: Für Sie ist der Energieinhalt wichtig also die Wattstunden (Wh)

Ferner ist die Garantiezeit wichtig ( Ersatzakkus kosten etwa 180 bis 950 Euro). 2 Jahre Garantiezeit sollten es schon sein. Dann sollte noch ca. 500 bis 1000 Volladezyklen garantiert werden.

Akkus der neuesten Generation sollen über 1000 Volladezyklens ermöglichen. 

Einige wichtige Punkte:

Den Akku mit den richtigen Ladegerät aufladen.
(Für die Tour den Stecker und Anschluß farbig markieren damit man nicht aus Versehen den falschen Stecker benutzt)

Falls das Fahrrad im Winter längere Zeit nicht benutzt wird sollte das Akku ausgebaut und frostfrei gelagert werden. Lagertemperaturen von ca. 10 Grad wären sehr gut. Der Lithium-Akku sollte nur ca. 40% geladen sein (keine Volladung). Bei Volladung würde er mehr Kapazität verlieren!

Im Winter sollte der Akku nur bei Temperaturen ab ca. 10 Grad geladen werden. (Ausbau und in die Wärme bringen)

Einen großen Anteil auf die Lebenszeit eines Akkus hat die eingebaute Elektonik.

Eine Verdopplung wäre möglich :
Die Elektronik muß den Akku präzise abschalten wenn nur noch 10% der Kapazität erreicht ist

Eine Vervierfachung ist möglich:
Der Radler darf nur ca. 60% der Akku-Kapazität nutzen.

So könnten eine Lebensdauer von 8 Jahren erreicht werden.

Der Verbraucher muß von den Hersteller eine ordentliche Elektronik fordern!


Ein Tip von einem Hersteller: Für die Akkus wäre ein sofortiges Aufladen am Abend das beste.

Spätenstens wenn der Akku zu 50% und mehr entladen ist, und das Fahhrad mehrere Tage nicht genutzt wird, sollte es auf jedenfall geladen werden.
Für den Lithium-Akku ist nicht die Anzahl der Ladungen entscheident, sondern die Energiemenge die geladen wird.
Darum:  *) Akkus immer volladen wenn sie längere Zeit nicht genutzt werden !!

*) Dieser Tip des Herstellers widerspricht anderen Empfehlungen, soweit es um die lange  Lagerzeit im Winter geht.

Ein erster Lichtblick für bessere Akku- und Ladetechnik scheint die "Ansmann - Technologie" sein. Bei dieser Technik sollen mehr als 1000 Ladezyklen möglich sein.

 

Text aus WIKIPEDIA übernommen: ( de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator )

Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator

Der Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator ist eine Weiterentwicklung des Lithium-Ionen-Akkumulators. Als Kathodenmaterial wird LiFePO4 verwendet.

LiFe-PO4-Zellen liefern sehr hohe Entladeströme. Eine Dauerlast von 35 C und eine Spitzenlast von 100 C sind möglich, bei einer Last von 35 C sind dabei noch 95 % der Nennkapazität verfügbar. Die Kennzeichnung C steht in diesem Zusammenhang für den so genannten C-Faktor. Die Stromstärke (in Ampere) ist gleich dem C-Faktor multipliziert mit der Kapazität in Amperestunden des Akkus. Beispiel: Bei einem Akku mit einer Kapazität von 4 Ah und einer "Last" von 3 C beträgt die Stromstärke 12 A.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Li-Ionen-Zellen scheidet sich bei Überladung kein metallisches Lithium ab, und es wird kein Sauerstoff freigesetzt, wie dies bei konventionellen Li-Ion-Akkus der Fall ist. Die Abscheidung und Sauerstoff führt bei älteren Typen von Li-Ionen-Akkumulatoren zum sogenannten thermischen Durchgehen, das unter ungünstigen Bedingungen sogar zur Explosion der Zelle führen kann. Beim Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator ist dies nicht möglich.

Im Vergleich zu den konventionellen Kathodenmaterialien (LiCoO2) wird im Lithium-Eisen-Phosphat-Akku der gesamte Lithiumanteil verwendet. Bei Akkus mit LiCoO2-Kathode wird nur 50–60 % des Lithiums genutzt, da sonst die Schichtstruktur instabil würde. Bei Verwendung von Li2Mn2O4-Kathoden kann nur 50 % des vorhandenen Lithiums genutzt werden, der Rest ist fest im Kristall eingebaut.

Je nach Bauart ist eine schnelle Ladung auf 90 % der Gesamtkapazität innerhalb von fünf Minuten möglich. Beim „1 C Cycling“ ist sein Innenwiderstand selbst nach 4000 Zyklen quasi unverändert. Eine 18650-Zelle (18 mm Durchmesser und 65 mm Länge[1] hat ca. 15 mΩ Innenwiderstand. Selbst bei vollständiger Entladung mit 10 C sind noch über 1000 Zyklen möglich. Diese Kenndaten hängen allerdings sehr von der verwendeten Anode und dem Elektrolyt ab.

Auch die Leistungsdichte (bis zu 3000 W/kg) liegt höher als beim Li-Ion-Akku. Die Selbstentladung liegt mit ca. 5 % pro Monat in der gleichen Region wie bei Li-Ion-Akkus.

Für einen Akkumulator mit einem Energieinhalt von 1000 Wh werden beim Lithium-Eisen-Phosphat-Akku nur ca 11,3 mol (≈ 80 Gramm) Lithium benötigt, gegenüber ca. 20 mol bzw. 140 Gramm beim Lithium-Cobalt- oder Lithium-Mangan-Akkumulator (siehe Faraday-Konstante). Die Energiedichte bei dem Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator liegt bei 90 bis 110 Wh/kg.

Der Ersatz von Lipo- oder die Umstellung von diesen auf LiFePO-Batterien wird durch die abweichende typische Zellenspannung von 3,3 V erschwert (3,6 V beim Lithium-Ionen, 3,7 V beim Lithium-Polymer-Akku).

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 Hinweis zu den nachfolgenden ebooks: In Deutschland könnten andere gesetzlichen Vorschriften gelten!