Rekuperation E-Bike: Energierückgewinnung beim Elektrofahrrad

Was ist Rekuperation? 

Der Begriff Rekuperation leitet sich von dem lateinischen Wort "recuperare" bzw. dem italienischen Wort "recuperatio" ab. Beide Begriffe bedeuten so viel wie Rückgewinnung bzw. Wiedergewinnung.  

Bezüglich der Elektromobilität ist die effiziente Nutzung von Energie ein wichtiger Faktor. Mithilfe der Rekuperation beim E-Bike ist es möglich, Energie zu speichern und zu nutzen, die ohne den Vorgang der Rekuperation verloren gegangen wäre. Für das Fahren mit dem E-Bike, dem E-Auto oder dem E-Scooter bedeutet das, dass der Akku länger hält und die Reichweiten größer werden. 

Wie funktioniert das Rekuperieren bei E-Bikes? 

Das System der Rekuperation ist keine neue Erfindung, sondern seit über 100 Jahren bekannt. Mit steigender Bedeutung der E-Mobilität kommen aktuell mehr Menschen damit in Kontakt. Die Rekuperation beim E-Bike funktioniert folgendermaßen: 

Damit kann die Rekuperation einen Beitrag zum umweltfreundlichen Radfahren leisten. 

Hat jedes E-Bike Rekuperation? 

Die Energierückgewinnung funktioniert nicht bei jedem E-Bike. Möchtest du mit einem Elektrofahrrad Bremsenergie nutzen, benötigst du ein E-Bike mit Nabenmotor. Für die Rekuperation beim Pedelec spielt es keine Rolle, ob es sich um einen Vorderradnabenmotor oder einen Heckmotor handelt. Die meisten Nabenmotoren mit Bremsenergie-Rückgewinnung befinden sich in der Praxis am Hinterrad.  

Die derzeit modernen und am meisten verkauften E-Bikes nutzen keine Rekuperation. In ihnen ist vorwiegend der Mittelmotor verbaut, mit dem die Bremsenergie-Rückgewinnung nicht möglich ist.  

Technische Herausforderungen bei der Rekuperation: E-Bike mit Nabenmotor 

Die Basis der Rekuperation beim E-Bike ist das Faradische Induktionsgesetz bzw. die elektromagnetische Induktion. In einfachen Worten erklärt bedeutet das: 

Rekuperation E-Bike: Prinzip 

Im Falle der Elektrofahrräder mit Nabenmotoren wird die Bewegung der Nabe bei schneller Fahrt genutzt. Ist die Rekuperation aktiviert, kannst du den Widerstand wahrnehmen, der aus Magnet und Spule erzeugt wird. Daraus ergeben sich die Begriffe regeneratives Bremsen bzw. Rekuperationsbremse oder Motorbremse. Besitzt dein E-Bike einen Rekuperationsmotor, wird ab einer Geschwindigkeit von 25 Kilometern pro Stunde (km/h) die erzeugte Energie zurückgewonnen. 

Dieses Prinzip ist Grundlage vieler Generatoren und steckt beispielsweise im Windrad. Zur Anwendung kommt das Prinzip ebenfalls in anderen Fahrzeugen. Außer dem E-Auto sind das beispielsweise elektrische angetriebene Schienenfahrzeuge oder Oberleitungsbusse. Die beim Bremsen der Fahrzeuge erzeugte elektrische Energie wird in die Oberleitungen eingespeist und kann dort verwendet werden.  

Ist Rekuperation beim E-Bike sinnvoll? 

Inwieweit die Funktion der E-Bike Rekuperation am Fahrrad Vorteile mit sich bringt oder nicht, hängt von deinen individuellen Voraussetzungen und deinem Fahrverhalten ab.  

1. Fahrverhalten 

Im Stadtverkehr wird die Menge der Energie-Rückgewinnung auf 11 Prozent geschätzt. Damit ist in diesem Fall die Energieeffizienz beim Pedelec geringfügig größer. Bewegst du dich jedoch mit deinem Bike viel in den Bergen, kannst du bei jeder Talfahrt die Elektrofahrrad-Bremsenergie nutzen.  

2. Technische Hürden 

Auch wenn du lange Touren im bergigen Gelände mit ausgiebigen Talabfahrten unternimmst, sind der Energierückgewinnung Grenzen gesetzt. Bei einer Geschwindigkeit von mehr als 45 km/h endet die Fähigkeit zur Rekuperation. Dann schalten sich aktuelle Systeme automatisch ab, weil die hohe Energie durch die schnelle Rotation die Batterie schädigen könnte.  

Neueste Entwicklungen bei der Rekuperation: E-Bike Motoren und Antriebssysteme 

Das Thema Energierückgewinnung beschäftigt die Entwickler und Entwicklerinnen von E-Bikes und Motoren aufs Neue, sodass in den vergangenen Jahren fleißig an Ideen gearbeitet wurde. Das Ergebnis sind innovative Produkte, wovon wir dir ein paar vorstellen möchten.  

Die Pinion Smart.Shift mit Heckmotor und Energierückgewinnung 

Im Herbst 2023 stellte der Thüringer Fahrradhersteller Möve ein neues E-Bike vor. Ausgestattet ist das Möve Voyager V10 2024 mit dem elektronischen Schaltgetriebe von Pinion und einen Nabenmotor, der die Fähigkeit zur Energierückgewinnung besitzt. 

Möve Voyager V10 E-Bike Rekuperation mit Heckmotor 

Auf der Eurobike 2023 war das Konzept von Möwe eines der Highlights der Messe. Der Hersteller präsentierte sein neuestes Elektro-Fahrrad Modell für 2024 – das Möve Voyager V10. Das System Rekuperation beim E-Bike mit einem Heckmotor hat der Hersteller bei diesem Bike in Verbindung mit dem Pinion Getriebe umgesetzt.  

Die elektronische Pinion Smart.Shift Getriebeschaltung wurde nach dem Vorbild der Automobilindustrie von ehemaligen Porsche-Ingenieuren entwickelt. Mit dem System ist das Schalten per Knopfdruck, im Stand sowie unter Last möglich. Für die perfekte Kraftübertragung sorgt ein wartungsfreier Gates Carbon-Drive Zahnriemen. Angetrieben wird das Voyager V10 von dem in Deutschland entwickelten E-Bike-Motor. Der Neodrives Z20 Antrieb ist ein Motor der neuesten Generation mit 40 Newtonmetern (Nm) Drehmoment am Hinterrad und 600 Watt (W) Leistung. Dieser bringt zwei Rekuperationsstufen für Talfahrten mit. Damit liefert der Motor mehr Energie und erhöht die Reichweite des Akkus. So sollen laut Hersteller Reichweiten von bis zu 130 Kilometern möglich sein. 

Zu den Features dieses E-Bikes mit Bremsenergie-Rückgewinnung gehören: 

Das Bike entstammt einer deutschen Qualitätsmarke und überzeugt in Bezug auf Antrieb, Dynamik, Geräuscharmut, Traktion und Wartungsarmut durch hochwertige und ausgewählte Komponenten.  

Zehus Heckmotor mit nachhaltiger E-Bike Technologie 

Zu den beliebtesten Motoren mit der Möglichkeit der Energierückgewinnung zählt der Heckmotor des Herstellers Zehus. Bei E-Bikes mit dem Zehus Antrieb verstecken sich Motor, Akku und Elektronik in der Hinterradnabe. Dadurch erscheinen die Bikes mit dem Zehus Antrieb auf den ersten Blick wie Bio-E-Bikes. 

Seit 2019 ist Zehus die E-Mobilitäts-Sparte des Elder Corporation – einem internationalen Konzern der Automobilindustrie. Elder beliefert Kunden auf der ganzen Welt wie zum Beispiel in Italien, der Türkei, Brasilien, China und den USA.  

Vello Bikes mit Rekuperation 

Das neue System von Zehus garantiert kilometerweites unbeschwertes Fahren, angetrieben von einem leistungsstarken Motor mit Bremsenergie-Rückgewinnung. Vello ist einer von 30 Elektrofahrrad-Herstellern, die mit Zehus zusammenarbeiten und das System in ihren Bikes nutzen.  

Nach einer erfolgreichen Crowdfunding-Kampagne 2014 etablierte sich die Marke Vello im internationalen Markt. Bereits 2017 stellte Vello sein erstes Vello Bike+ mit Elektromotor vor. Von Anfang an war Zehus mit seiner KERS-Technologie involviert. Verbaut in jedem Vello sorgt diese dafür, dass alle Faltrad-Pedelecs von Vello die Fähigkeit zur Bremsenergie-Rückgewinnung besitzen.  

Die Abkürzung KERS ergibt sich aus den Worten Kinetik Energy Recovery System und beschreibt das Prinzip der Energie-Rückgewinnung beim Zehus Antrieb. Um diesen zu aktivieren, trittst du beim Bergabfahren rückwärts in die Pedale oder bremsen. Besonders, wenn es sich um eine lange Talfahrt handelt, kann der Motor reichlich Energie aufnehmen und damit den Akku speisen. Dadurch wird das Bike gebremst und gleichzeitig der Akku aufgeladen.  

Eines der aktuellen Modelle – das Vello Bike+ Automatik gehört mit seinen 14,4 kg zu den leichtesten E-Bikes auf dem Markt, trotz Heckantrieb mit Energie-Rückgewinnung. Das Schalten übernimmt bei diesem Vello-Bike der Heckantrieb inklusive Gates Carbon Drive Riemen. Mit dem geringen Gewicht lässt es sich prima zusammenfalten und leicht transportieren. Damit wird es zum perfekten Rad für die Bewegungsfreiheit im urbanen Raum.  

Cooper E-Bikes Generation2 

Die Cooper Bike Company schwört ebenfalls darauf, mit dem Zehus Heckmotor die überschüssige Energie am E-Bike zu nutzen. Die neue Generation Cooper Bikes vereint das unverwechselbare britische Design der Elektro-Fahrräder mit modernster Technologie. Herauskommen alltagstaugliche, elegante und leichte Bikes – die Cooper E-Bikes Generation2. 

Die neuen Modelle sind auf den ersten Blick nicht als E-Bike erkennbar. Unscheinbar versteckt sich der 250 Watt Antrieb sowie die gesamte Elektronik im Hinterrad des Bikes. Für die Steuerung benötigst du kein Display, sondern es genügt dein Smartphone. Mit seinen 40 (Nm) unterstützt dich der Zehus Antrieb bis zu einer Geschwindigkeit von 25 km/h.  

Trotz eines geringen Gewichts von 3 kg vereint das Zehus System am Hinterrad alle wichtigen Komponenten und Funktionen wie Motor, 173 Wh Akku, Sensorik, Bluetooth-Konnektivität und Batteriemanagement. Die Motorbremse bietet sich vor allem an, wenn du lange Touren im bergigen Gelände unternimmst. Möchtest du harmonisch die Geschwindigkeit reduzieren, um beispielsweise an eine Ampel heranzurollen, erweist sie sich ebenfalls als nützlich.  

Rekuperation: E-Bike Technologie für umweltfreundliches Radfahren 

Letztes Jahr tauchte ein neues Modell auf, bei dem ohne Nabenmotor die Energierückgewinnung möglich wird. Das Start-up Niche Mobility aus Spanien hat mit seiner nachhaltigen E-Bike-Technologie den Fokus auf Lastenräder gelegt. Dabei wird mit einem Mittelmotor der Akku beim Bremsen und Bergabfahren geladen. Das Neue am Niche System – beim Treten speist der Motor ebenfalls Energie in den Akku ein. 

Technische Daten und Features: 

Auf dem Markt erscheinen soll das ADTS – Automatic Digital Transmission System Ende 2024. Derzeit befindet es sich im Crowdfunding, um neben der staatlichen Förderung weitere Gelder einzusammeln. Das Niche ADTS verfügt über eine Reihe von einzigartigen Eigenschaften: