Rekuperation am E-Bike

Rekuperation bei E-Bikes: So sinnvoll ist regeneratives Bremsen

Rekuperation, die Rückgewinnung von Energie, ist ein heiß diskutiertes Thema in der Welt der E-Bikes. Trotz des großen Interesses haben jedoch nicht viele E-Bikes diese Funktion. Warum ist das so?

1. Wie funktioniert Rekuperation?
2. Lohnt sich Rekuperation? Wirkungsgrad beim E-Bike
3. Vergleich Rekuperation E-Bike und E-Auto
4. Physikalische Kräfte der Rekuperation
5. Vorteile und Nachteile der Rekuperation
6. Technische Herausforderungen
7. Abschaltung bei hohen Geschwindigkeiten
8. Fazit: Sinnvolle Technik mit Grenzen

Wie funktioniert Rekuperation?

Bei der Rekuperation wird der Motor in der Hinterradnabe von E-Bikes dafür verwendet, Energie zu generieren und in den Akku zu speisen. Dabei erfolgt eine Bremswirkung bzw. Verzögerung der Geschwindigkeit.

Rekuperation funktioniert grundsätzlich dann, wenn kinetische Energie (Bewegungsenergie) das Zusammenspiel von Magneten und einer Kupferspule ermöglicht. Bei E-Bikes mit Rekuperationsmotor wird die Bewegungsenergie des Motors ab 25 km/h Geschwindigkeit für die Rückgewinnung von Energie –also das Laden des Motors – genutzt.

Im Motor des E-Bikes erzeugen rotierende Elemente Energie. Dabei wirkt ein Widerstand auf die Rotation der Nabe. Man spricht darum auch vom Regenerativen Bremsen, der Motorbremse oder Rekuperationsbremse.

Lohnt sich Rekuperation? Wirkungsgrad beim E-Bike

Auf einer Fahrt mit einem ausgeglichenen Anteil an Höhenmetern gewinnst du laut Herstellern durch Rekuperation etwa 5 bis 10 % der Akkukapazität.

Rekuperation bedeutet kostenlose Energie, die sonst einfach ungenutzt bliebe. Einige Fahrer schätzen das kleine Extra. Darum rüsten manche Hersteller nach wie vor E-Bikes mit Rekuperationsmotoren und speziellen Akkus aus.

Die Rekuperation hat auch einen belohnenden Effekt: Wenn du bei hohen Geschwindigkeiten frische Energie in den Akku speist, freust du dich am Ende der Tour darüber, weniger Akku verbraucht zu haben.

Vergleich Rekuperation E-Bike und E-Auto

Im E-Auto erfolgt ein ähnliches Prinzip. Nimmst du den Fuß vom Gaspedal, wird der Motor des Fahrzeugs als Generator genutzt und führt dem Akku Energie zu.

Eine Rekuperation oder Energierückführung durch entstehende Wärmeenergie an den Bremsscheiben erfolgt nicht in diesem Sinne. Entstehende Temperaturen werden in E-Autos jedoch für verschiedene Aufgaben wie die Innenraumheizung verwendet oder können in einigen Modellen die Wirksamkeit des Fahrzeugs durch Temperierung von Antriebskomponenten steigern.

Physikalische Kräfte der Rekuperation

Grundlage für die Generierung von Strom bei der Rekuperation im E-Bike ist das "Faradaysche Induktionsgesetz". Einfach ausgedrückt erklärt das Faradaysche Gesetz: Elektrischer Strom entsteht, wenn ein Magnet in die Nähe einer Kupferspule bewegt wird. 

Das Prinzip steckt in vielen Generatoren wie z. B. in Windrädern. Wie im Rekuperationsmotor des E-Bikes werden dort Magneten und Kupfer durch die Rotation einer Achse aneinander vorbeibewegt.

Im E-Bike wird die Bewegung der Nabe bzw. des Nabenmotors beim schnellen Fahren genutzt. Der spürbare Widerstand wird aus Magnet und Spule erzeugt, wenn die Rekuperation aktiviert ist. Ist die Rekuperation inaktiv, merkst du keinen zusätzlichen Widerstand.

Technische Herausforderungen

Die Nutzung von Rekuperation erfordert nicht nur spezielle Motoren, sondern auch komplexere Steuergeräte und Batteriesysteme. Eine Batterie muss beispielsweise regenerative Ladungen verarbeiten können.

Das Nachrüsten eines bestehenden Systems mit einer Rekuperationsnabe allein genügt also nicht. Das gesamte E-Drive System mit Hardware und Software müsste überholt werden.

Abschaltung bei hohen Geschwindigkeiten

Bei zu hohen Geschwindigkeiten wird die Rekuperation automatisch ausgesetzt. Testfahrten zeigten abhängig von Herstellern eine Maximalgeschwindigkeit von ca. 45 km/h. Ab dieser Geschwindigkeit ist die gewonnene Energie (der Ladestrom) durch die schnelle Rotation so hoch, dass er dem Akku schaden könnte. Das E-Bike System schaltet die Rekuperation dann automatisch ab.

Fazit: Sinnvolle Technik mit Grenzen

Obwohl Rekuperation eine faszinierende und umweltfreundliche Technologie ist, gibt es praktische und wirtschaftliche Gründe, warum sie nicht bei allen E-Bikes zum Einsatz kommt. 

Vorerst bleibt Rekuperation ein Prinzip, das zwar sinnvoll ist, doch nur Fahrern nützt, die viel im hügeligen Bergland unterwegs sind und dadurch so schnell fahren, dass der E-Bike Motor für die Rekuperation genutzt werden kann.

Bleibt die Hoffnung, die wir wohl mit allen Trekking- und Touring-Enthusiasten teilen, nämlich dass technische Durchbrüche die bisherigen Grenzen überwinden und neue leistungsstärkere Rekuperationssysteme auf den Markt bringen.