E-Bike-Grundlagen: Antrieb, Akku, Schaltung & Co.
Daniel Schraeder
Daniel hat 2001 als Volontär bei der Zeitschrift PC Direkt angefangen. Nach seiner Ausbildung testete er vor allem PC- und IT-Produkte wie WLAN, DVD-Brenner und neue Technologien wie Web Pads, die Vorgänger der Tablets. Darauf folgte noch ein Ausflug in die Redaktion der Multimedia-Zeitschrift AVDC, bevor er in den Online-Journalismus wechselte.
Los ging's im Newsroom von VNUnet, kurze Zeit später verantwortete er die deutsche Ausführung des Gadget-Blogs Gizmodo. Dann baute er den deutschen Ableger von CNET auf, bevor er 2013 zur Gründung von TechStage zu heise medien wechselte. Im Laufe der Zeit entwickelte er TechStage zur Kaufberatungs-Webseite weiter, die 2024 in heise bestenlisten aufgegangen ist.
Motor von Yamaha, Bosch oder Brose, Rad von Haibike, Ghost oder Cube? Und was taugen eigentlich günstige E-Bikes mit Front- oder Heckmotor ab 600 Euro? Wir zeigen, worauf es beim E-Bike-Kauf ankommt.
Der Autor dieser Zeilen hat gut 20 Jahre lang alles gemieden, was nur zwei Räder und keinen Motor hat. Dann kam der erste Kumpel mit einem E-Bike, die erste Probefahrt, ein gewisses Grinsen im Gesicht. Zwei, drei Wiederholungen, der erste Besuch im Fahrradladen, der erste E-Bike-Kauf – und keine vier Wochen später ein teurer Umtausch des dann schon gebrauchten Rads gegen ein anderes, weil es den Anforderungen nicht entsprochen hat.
Her sollte ein Rad für den Weg ins Büro, mit dem man zwischendurch auch mal in den Wald fahren kann. In der Praxis hat der kurze Ausflug in den Wald so viel Spaß gemacht, dass die Reifen schon nach zwei Wochen mehr Wald, Steine und Berge als Radweg Richtung Büro gespürt haben. Die viel zu schmalen Reifen natürlich, die sich permanent im Kies verfangen, die auf matschigem Boden wegrutschen – und die nach keinen 400 km sowohl vorne als auch hinten einen kleinen Achter gezeigt haben. Zugegeben, Rad und Händler können dafür nichts: Das Bike war für etwas anderes gedacht. Vielen Dank an das Fahrradgeschäft im Osten von München, das das gebrauchte Rad gegen einen überschaubaren Obulus wieder zurückgenommen hat – und es mir damit ermöglichte, ein richtiges Mountainbike zu kaufen.
Fakt ist: Eine echte Probefahrt ist durch nichts zu ersetzen. Erfahrungsgemäß zeigt eine Probefahrt aber auch nicht alles; kaum ein Fahrradgeschäft wird mit dem Vorführmodell eine Tagestour in die Berge gestatten. Aber wer schon vorher weiß, was er wirklich braucht und haben möchte, kann sich Ärger und viel Geld sparen.
E-Bike oder normales Fahrrad – Was sind die Unterschiede?
Bremsen, Sattel, Pedale & Co. unterscheiden sich beim E-Bike kaum im Vergleich zum normalen Fahrrad. Freilich werden einige Komponenten beim E-Bike stärker belastet als beim Fahrrad mit Muskel-Antrieb. Gründe dafür sind das höhere Fahrradgewicht, die stärkere Beschleunigung und höhere Geschwindigkeiten, aus denen häufiger verzögert wird. Bei hochwertigen E-Mountainbikes (E-MTB) sind etwa die Bremsen für stärkere Kräfte ausgelegt und stammen nicht aus dem Billigsegment. Bei E-Bikes im unteren Preissegment ist das oft nicht der Fall. In der Stadt macht das keinen großen Unterschied. Wer sich selbst und sein Fahrrad regelmäßig mit 50 km/h oder mehr über Alpenpässe nach unten schiebt, sollte allerdings auf stärkere Bremsen achten – Scheiben- statt Felgenbremse, am besten mit zwei Bremskolben, sorgen für eine stärkere Bremswirkung und senken den Verschleiß am Rad.
Hauptunterschied zwischen E- und Bio-Bike ist freilich der Motor samt Akku und Steuerung. Motoren können vorne, mittig oder hinten sitzen, Akkus am oder im Rahmen montiert sein – alles hat seine Vor- und Nachteile, zu den Antriebsarten kommen wir gleich noch detailliert.
Spannend ist noch der Blick auf die Beleuchtung. Man hat einen dicken Akku an Bord, da sollte das Licht doch integriert sein – doch weit gefehlt. Meist sind die Lampen nur bei richtigen Stadt- und Straßenrädern eingebaut und mit dem Akku verbunden. Über einen Taster am Lenker aktivieren die Fahre die Beleuchtung in der Regel. Die Nachrüstung ist theoretisch kein Problem, passende Kabelsätze für den Antrieb kann man nachbestellen – und Internet-Foren sind voll von Anleitungen und Tipps für den Einbau von Lampen. Aber Vorsicht, die überempfindlichen Schutzschaltungen der originalen Akkus reagieren allergisch auf zu hohe Last. Wer Pech hat, aktiviert beim Basteln eine Schutzschaltung in der Batterie, die den teuren Stromspeicher dauerhaft deaktiviert; etwa Akkus von Yamaha sind dafür bekannt. Wer das nicht riskieren möchte, kauft besser gleich ein Rad mit eingebauter Beleuchtung oder überlässt die Nachrüstung dem Händler. Weil das aber gut und gerne mehrere hundert Euro kosten kann, ist auch das Anbringen hochwertiger Akku-Fahrradlampen (Ratgeber) für deutlich weniger Geld eine sinnvolle Option.
Der folgende Preisvergleich zeigt die beliebtesten Front- und Rückleuchten zur Nachrüstung an E-Bikes. Achtung, je nach Fahrrad und Motorhersteller stehen unterschiedliche Spannungen für die Beleuchtung zur Verfügung. Was der Motor ausgibt, muss zur Lampe passen. Einige, vor allem teure Modelle, sind unkompliziert und leuchten mit allem zwischen 6 und 48 Volt, andere Leuchten sind anspruchsvoller und funktionieren beispielsweise nur mit 12 Volt – diese Spannung muss der Motor dann auch ausgeben, sonst braucht man eine andere Lösung fürs Licht.
Front-, Heck- oder Mittelmotor: Welcher E-Bike-Antrieb ist der beste?
Der Motor macht das Fahrrad zum E-Bike – er ist also wohl die wichtigste Komponente.
Frontmotor
Fahrdynamisch hat der Frontmotor vor allem Nachteile. Das Fahrverhalten ist aufgrund des höheren Gewichts an der Vorderachse anders, als man es vom normalen Fahrrad gewohnt ist. Die Antriebskräfte zerren an der Lenkachse, bei kräftigem Antrieb kann der Reifen aufgrund des im Vergleich zum Hinterrad niedrigeren Gewichts auf der Vorderachse eher durchrutschen, der Antrieb ist deutlich sichtbar – und erfordert idealerweise eine stabilere Konstruktion des Rahmens im vorderen Bereich.
Außerdem gibt es bei Rädern mit Frontantrieb häufig keinen Sensor an den Pedalen. Erst durch Radbewegungen erkennt die Elektronik, dass sie für Vortrieb sorgen soll – entsprechend setzt die E-Unterstützung erst verzögert ein und schiebt noch weiter vor, wenn man schon längst nicht mehr in die Pedale tritt. Daran kann man sich im Stadtverkehr gewöhnen, für sportliche Fahrer oder das Gelände ist das aber nichts.
Heckmotor
Wie das Auto profitiert auch das Fahrrad vorwiegend fahrdynamisch vom Heckantrieb: Das hohe Gewicht hinten sorgt für eine kräftige Traktion und verhindert das Durchrutschen. Obendrein fallen die technischen Komponenten nicht so stark auf – am Hinterreifen ist auch beim konventionellen Fahrrad mit Scheibenbremsen, Schaltkassette & Co. mehr Technik untergebracht. Und im Pannenfall freut man sich, dass man zumindest das Vorderrad ohne großen Aufwand ausbauen kann.
Dafür will man wohl unter allen Umständen vermeiden, dass das Hinterrad ausgebaut werden muss. Zudem verlangt die Technik in der Radnabe nach Kompromissen. Dass Schaltungen in Kombination mit Heckantrieb nur wenige Gänge zur Verfügung stellen können, gehört inzwischen der Vergangenheit an; Rücktrittbremsen gibt es bei dieser Antriebsform aber nur sporadisch. Und wenn auch der Akku weit hinten am Rad befestigt ist, hat das hohe Gewicht im hinteren Bereich negativen Einfluss auf das Fahrverhalten.
Einen großen Vorteil gibt es hier: Viele moderne Heckmotoren unterstützen die Rekuperation, können also Energie beim Bremsen gewinnen und in den Akku zurückspeichern. Das gibt es auch beim Frontantrieb, bisher aber nicht beim Mittelmotor.
Mittelmotor
Der Mittelmotor sitzt am Tretlager in der Mitte des Fahrrads – das sorgt für eine optimale Gewichtsverteilung und damit auch für ein optimales Fahrverhalten. Außerdem sind Vorder- und Hinterrad wie bei einem herkömmlichen Fahrrad so einfacher auszutauschen. Sowohl Ketten- als auch Nabenschaltung mit vielen Abstufungen sind möglich; das gilt auch für eine Rücktrittbremse. Der größte Vorteil ist aber, dass der Antrieb nicht an einem der Räder, sondern direkt an der Kette erfolgt. Das sorgt in Kombination mit Drehmomentsensoren an den Pedalen für ein natürliches Fahrgefühl und reduziert den „Gummibandeffekt“. Auf diese Weise hat auch die Schaltung Einfluss auf den Elektromotor, womit das Erklimmen extremer Steigungen im niedrigen Gang auch für unsportliche Fahrer möglich ist. Daher sind hauptsächlich Mountainbikes und generell E-Bikes in den höheren Preissegmenten mit dem Mittelmotor ausgestattet.
Freilich hat auch dieses Antriebskonzept seine Nachteile. Eben weil die komplette Kraft des Elektromotors durch die Schaltung muss, ist der Verschleiß an Nabenschaltung, Kette oder Zahnriemen erheblich höher; in diesen Bereichen muss man mit höheren Wartungskosten rechnen. Vor allem, wer vor Ampeln nicht zurückschaltet und regelmäßig im hohen Gang mit starker Unterstützung aus dem Stand anfährt, wird schnell eine neue Kette brauchen. Auch der Kaufpreis ist höher, da E-Bikes mit Mittelmotor einen speziell dafür angepassten Rahmen brauchen; die Nachrüstung an vorhandene Fahrräder ist schwer möglich. Doch auch hier gibt es inzwischen diverse Nachrüstsätze aus China, die wir uns an dieser Stelle angesehen haben: Fahrrad legal zum E-Bike nachrüsten: Motor und Akku ab 300 Euro.
Bosch, Yamaha oder Brose: Welcher E-Bike-Motor ist der beste?
Bosch oder Yamaha: Vor ein paar Jahren war das die entscheidende Frage bei der Antriebswahl beim Mittelmotor. Inzwischen ist die Konkurrenz deutlich größer. Neben den beiden Platzhirschen haben auch Shimano, Brose, Panasonic und TQ hervorragende E-Bike-Antriebe im Angebot. Die technische Größe, die es zu übertreffen gilt, ist das Antriebsdrehmoment, die den Radfahrer beim Vortrieb unterstützen. Hier gilt: je mehr, desto besser. Einsteiger-Bikes liefern meist 60 bis 70 Nm, die High-End-Modelle reichen in der Flyon-Serie von Haibike mit TQ-Motoren bis zu 120 Nm. Von der hohen Kraft profitieren hauptsächlich Mountainbiker auf dem harten Weg nach oben; wer nur etwas Unterstützung auf dem geteerten Weg ins Büro oder zum Supermarkt sucht, muss nicht in diese Sphären eintauchen. Mehr Informationen zu den verschiedenen E-Bike-Antrieben gibt's bei unseren Kollegen von c't.
Für ein und denselben E-Bike-Antrieb stehen oft verschiedene Display-Einheiten zur Auswahl, die am Lenker sitzen. Funktional unterscheiden sie sich nur wenig; alle integrieren einen digitalen Tacho, eine Akkustandsanzeige und die Möglichkeit, die Stärke der Motorunterstützung in drei bis fünf Stufen einzustellen. Größere, höher auflösende Displays kosten oft immensen Aufpreis oder sind nur bei den absoluten Top-Modellen der E-Bike-Hersteller zu haben. So sehr aus Nerd-Sicht das Verlangen nach mehr Diagonale und Pixeln nachvollziehbar ist – meist lohnt sich der Aufpreis nicht, der Antrieb ist ohnehin derselbe. Und die absoluten Topmodelle wie Bosch Nyon mit Farbdisplay und integriertem Navi sind zwar toll, können aber auch nicht mehr als ein Smartphone mit Fahrradhalterung (Vergleichstest). Eher sogar weniger.
Der aktuelle Trend geht sogar in Richtung Minimalismus: Specialized-Fahrräder mit Brose-Antrieb beispielsweise verzichten ab Werk komplett aufs Display, stattdessen sind ein paar LEDs im Rahmen eingelassen, die den Ladestand anzeigen. Für alle weiteren Informationen koppelt man sein Smartphone per Bluetooth mit dem Bike – oder kauft doch wieder ein optionales Display dazu.
Die technischen Unterschiede sind nicht so groß. Sieht man mal vom TQ-Motor in der hochpreisigen Flyon-Serie von Haibike ab (der mit den besagten 120 Nm), liefern alle anderen Hersteller bei ihren Top-Motoren ein Drehmoment von 85 Nm (Bosch Performance CX2, Yamaha PW-X3, Shimano Steps EP8) bis 90 Nm (Panasonic GX Ultimate, Brose Drive S). Vorbei sind auch die Unterschiede beim Auskuppeln – frühere Bosch-Motoren waren dafür berüchtigt, dass man beim Strampeln über 25 km/h den Motor mit Muskelkraft mitdrehen musste, während beispielsweise Yamaha und Panasonic beim Treten über 25 km/h den Motor vollständig auskuppeln – doch das kann inzwischen auch Bosch.
In der Praxis gibt es dennoch Unterschiede zwischen den Motoren der verschiedenen Hersteller, die vorrangig in die Kategorie Geschmackssache fallen. Wirklich laut ist kein moderner Mittelmotor mehr, manche sirren höher, andere brummen etwas tiefer. Gleiches gilt für das Fahrverhalten. Manche schieben beim leichten Tritt in die Pedale mit voller Kraft voran, andere haben eine etwas sanftere Kraftentfaltung. Besser oder schlechter? Gibt es nicht, es kommt auf die persönlichen Vorlieben an. Daher: Probefahren!
E-Bike-Akkus: Kapazität, Bauform, Unterschiede
Ältere und günstigere Fahrräder bringen meist einen Akku mit einer Kapazität von unter 500 Wh mit. 500 bis 600 ist inzwischen die Norm, Topmodelle bieten auch Akkus mit 750 oder mehr Wh – in extremen Ausführungen für die Alpenüberquerung sitzen auch zwei Akkus am und im Rahmen. Riese & Müller bietet bei manchen Modellen zwei 500-Wh-Akkus an und kommt somit auf eine Gesamtkapazität von 1000 Wh. Je höher die Kapazität des Akkus, desto höher die Reichweite. Oft sitzen die Akkus mit einer abschließbaren Halterung auf dem Rahmen, zunehmend wandern die Zellen auch in den Rahmen selbst. Das sieht aufgeräumter aus, hat funktional aber keine Vorteile.
Eine Faustformel, wie weit man damit kommt, gibt es nicht – zu stark ist der Verbrauch abhängig von Beschleunigung, Steigung und Geschwindigkeit. Als Faustregel gilt: Ein 400-Wh-Akku reicht mit Standard-Unterstützung für 50 km, einer mit 500 für 60 bis 70. Wird es knapp, lässt sich die Unterstützung des Antriebs reduzieren; das Fahren wird anstrengender (oder langsamer), aber die Restreichweite steigt.
Akkus und Ladegeräte sind bei allen Herstellern gut geschützt, proprietär und sündhaft teuer. Für Yamaha-Antriebe gibt es deutlich günstigere Nachbau-Akkus und Open-Source-Lösungen, wie man eigene Akkus baut. Während man bei Bosch & Co. lange Zeit ausschließlich auf Original-Zubehör zurückgreifen konnte, gibt es nun auch günstigere Alternativen – ebenso wie eine Reparatur von verschlissenen E-Bike-Akkus statt des Neukaufs.
Bei manchen Herstellern sind die Akkus austauschbar – ein voll integrierter Yamaha-Akku mit 630 Wh passt sowohl ins Haibike als auch in ein Rad von Raymon. Manche Hersteller haben eigene, exklusive Akku-Formen. Das macht Ersatz und Ergänzungen teurer, außerdem ist die langfristige Ersatzteilversorgung fragwürdig.
Wie viel kostet ein gutes E-Bike?
Butter bei die Fische: Wie viel muss man denn wirklich ausgeben? Die günstigsten E-Bikes gehen bei etwa 600 Euro los. Dafür bekommen Käufer ein Klapprad chinesischer Herkunft mit günstigem Heckmotor und kleinem Akku mit etwa 300 Wh. Damit in die Berge zu fahren, wäre ein Wahnsinn – für den Letzte-Meile-Pendler im Speckgürtel einer Großstadt ist das aber ein praktischer und günstiger Begleiter im Alltag. In unserem ausführlichen Vergleichstest von E-Klapprädern (Top-10) zeigen wir Modelle zwischen 600 und 1200 Euro, unser derzeitiger Favorit aus dieser Klasse – das Fiido D4s Pro (Testbericht) kostet aktuell etwa 740 Euro.
Mountain- oder Citybikes mit Motor kosten etwas mehr. Einen günstigen, guten Einstieg der von uns getesteten Räder bietet das Decathlon E-ST100 (Testbericht) für 1100 Euro. Mehr Informationen zu City-Fahrrädern, die im Gegensatz zu den Mountainbikes üblicherweise mit Licht, Reflektoren, Schutzblechen und so weiter ausgestattet sind, zeigen wir im Beitrag Gute E-Bikes für die Stadt gibt es ab 850 Euro.
Mehr bezahlbare Modelle fürs Gelände zeigen wir in der Bestenliste zu E-Mountainbikes bis 1500 Euro. In diesem Segment sind die Räder allesamt mit Front- oder Heckmotor ausgestattet. Wer wirklich ins Gelände will, sollte sich besser ein E-Bike mit Mittelmotor ansehen: Nur so läuft die Antriebskraft über die Schaltung, was bei starken Anstiegen hilft. Nur hier ist das Gleichgewicht optimal und die Kraftentfaltung gut planbar.
Einen ausführlichen Test von solchen Rädern haben wir bislang nicht, allerdings viel Erfahrung in der Redaktion – vom Fatbike mit Bosch-Motor über E-Mountainbikes mit Fully- oder Hardtail-Aufbau mit Antrieben von Yamaha, Shimano oder Panasonic ist alles vorhanden. Daher schließen wir den Beitrag ganz traditionell mit einem Rückblick auf den Einstieg: Günstige E-Bikes sind verlockend und für viele Einsatzszenarien rund um Stadt und Straße gut zu gebrauchen. Dennoch sind 2500 Euro oder mehr für ein E-MTB nicht rausgeschmissenes Geld – denn gute Ausstattung, starke Bremsen, haltbare Federung und ein kräftiger Mittelmotor mit komfortablem Fahrverhalten kosten. Daher empfehlen wir unbedingt die eine oder andere Probefahrt, bevor man sich für ein konkretes Modell entscheidet – und sich gegebenenfalls ärgert, weil man das falsche Rad gekauft hat. Häufig gibt es bei Hotels in den Bergen auch die Möglichkeit, sich mal für ein paar Stunden ein E-Bike zu leihen und erste Erfahrungen zu sammeln.
Fazit
Pedelecs machen unglaublich viel Spaß. Eine Probefahrt ist unbedingt jedem zu empfehlen – auch und gerade wenn man Jahre nicht mehr aufs Rad gestiegen ist. Wer ein günstiges Rad mit Front- oder Heckantrieb kauft, sollte sich bewusst sein, dass es vorwiegend für den Einsatz auf befestigten Wegen geeignet ist und bei starken Steigungen an seine Grenzen kommt.
Die hochwertigen E-Bikes haben einen Mittelmotor, der ein angenehmeres Fahrverhalten an den Tag legt, aber dafür sind Preise zwischen 2500 und 5000 Euro eher normal als ein teurer Ausreißer – wer mit seinem Bike ins Gelände will, wird das aber ausgeben müssen. Übrigens: Wenn die 25-km/h-Grenze stört, gibt es Tuning-Chips fürs E-Bike. Wie das funktioniert und warum man aber eher die Finger davon lassen sollte, zeigt der Beitrag.
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