Vorne, mittig, hinten: Der Motorenmarkt beim E-Bike ist heiß umkämpft

Erste Elektrofahrräder waren bereits um 1895 auf europäischen Straßen unterwegs. Und ihre Vorteile waren damals schon bekannt: ein großes Drehmoment aus dem Stand und ein hoher Wirkungsgrad im Gegensatz zu Dampfmaschine oder Verbrennungsmotor. In ihrer Form ähnelten die Antriebe dabei sogar den heutigen Modellen: Entweder waren sie als Nabenmotor im Vorder- oder Hinterrad oder als Tretlagermotor verbaut. Und genau diese Frage der Platzierung des Motors beschäftigt Produktentwickler bis heute.

• Mittelmotor: Wegbereiter des Mittelmotors waren die japanischen Hersteller Yamaha und Panasonic, die schon Anfang der 1990er-Jahre erste Motoren in Serie fertigten. Mit dem Markteinstieg von Bosch 2010 hat die Einbauposition in der Mitte ihren endgültigen Durchbruch erlebt. Mittlerweile hat der Tretlagermotor in Deutschland die größte Verbreitung. Der große Vorteil des Mittelmotors liegt darin, dass er über ein Schaltgetriebe wie Ketten- oder Nabenschaltung mit dem Hinterrad verbunden ist. Durch die Gangschaltung kann man, wie beim Fahrrad ohne E-Antrieb, abhängig von der Fahrgeschwindigkeit die Übersetzung ändern. Dadurch arbeitet der Motor, sofern die Fahrenden ausreichend schalten, weitgehend in seinem günstigsten Wirkungsgradbereich und mit der höchsten Leistungsabgabe. Der Radein- und ‑ausbau, z. B. bei einem Reifenplatten, funktioniert wie bei jedem konventionellen Fahrrad. Zwei „Probleme“ bleiben bestehen: Der Antriebsstrang aus Kettenblatt, Kette und Kassette schluckt bei Tretlagersystemen etwas Leistung. So kommt nicht das volle Drehmoment des Mensch-Maschine-Hybridmotors am Hinterrad an; dort wo die Power gebraucht wird. Zudem gibt es einen höheren Verschleiß an Kette, Kettenblatt und Ritzelpaket, der durch das System entsteht. Ein Riemenantrieb kann hier Abhilfe schaffen, da er die höheren Kräfte besser verarbeiten kann, muss aber mit einer Nabenschaltung am Hinterrad kombiniert werden. Weiterhin brauchen E Bikes mit Mittelmotoren spezielle Rahmenkonstruktionen für die Aufnahme des Systems. Das verursacht zusätzliche Kosten in Entwicklung und Produktion. Die Räder sind deshalb weit mehr als ein Fahrrad, an das ein Motor geschraubt wurde. Mittelmotoren kommen auch bei „ausgefallenen“ Rädern wie Cargo-Bikes oder Liegerädern zum Einsatz.
• Hinterradmotor: Fahrer von Hinterradnabenmotoren schätzen das direkte Ansprechverhalten der Aggregate, ihre Laufruhe und die Fahrdynamik des wie gewohnt vom Hinterrad kommenden Schubs. Ein weiterer Vorteil des Hinterradmotors: Man kann zumindest theoretisch das Hinterrad austauschen und hat ein normales Fahrrad. Da die Motorwelle gleichzeitig als Hinterradnabe dient, kommen manche Motoren ohne interne Übersetzung aus. Sie gelten als äußerst robust und resistent gegen mechanische Ausfälle. Ein weiterer Vorteil des Hinterradnabenmotors ist die Möglichkeit der Rekuperation. Der Motor wandelt die beim Bremsvorgang freigewordene Energie wieder in Strom um und speist damit den Akku. Allerdings gewinnen auch Heckmotor-E-Bikes wegen ihrer geringen Masse wesentlich weniger Energie zurück als z. B. Elektroautos. So kann in der Regel nicht der komplette Akku geladen werden, sondern eher geringe Mengen bei längeren Abfahrten. Ein Nachteil von Hinterradnabenmotoren ist allerdings, dass sie nicht mit Nabenschaltungen kombinierbar sind. Als Lösung bietet sich die Zentralgetriebeschaltung von Pinion an.
• Vorderradmotor Auf der anderen Seite liegt der Vorderradnabenmotor. Er wird fast nur noch bei Rädern im preislichen Einstiegsbereich für E-Bikes ab 1.000 Euro verbaut. Hier besteht weniger Entwicklungsaufwand, da der Motor keinen direkten Kontakt zum Antriebssystem hat. Das System ist dadurch mit jeder Schaltung kompatibel, auch eine Rücktrittbremse ist problemlos möglich. Längere Kabelwege erhöhen jedoch die Störanfälligkeit. Außerdem belasten die stärkeren Kräfte insbesondere die schon durch Bremskraft und Untergrund belastete Vorderradgabel bzw. Rahmen und Steuerrohr. Der Einsatz einer komfortablen Federgabel ist ebenfalls schwieriger zu realisieren. Zudem ändert sich das Fahrverhalten der Räder: Während bei einem Fahrrad gewöhnlich der Schub von hinten kommt, wirkt hier die komplette Motorkraft am Vorderrad. Am Berg bekommt man ein Gefühl, als ob man hinaufgezogen würde. Die daraus resultierende schlechtere Traktion des Vorderrades, das neben Antriebs‑, und Bremskraft ja auch Lenkimpulse übertragen muss, kann zu einem Wegrutschen des Vorderrades bei Nässe oder auf losem Untergrund führen. Einen neuen Einsatzzweck bekommt der Vorderradnabenmotor aktuell an Falträdern. Dort ist der Vorderrad-Nabenmotor im Vorteil, da er kleiner und kompakter als ein vergleichbarer Mittelmotor ist.
• Motor zum Nachrüsten: Heikel aus rechtlicher Sicht ist hingegen das Thema Nachrüstantriebe. Diese gibt es wahlweise ebenfalls als Tretlager- oder Nabenvariante und sogar als Reibantriebe, die am Reifen anliegen. Die Nachrüst-Kits punkten durch ein niedrigeres Gewicht als Komplettsysteme. Systemhersteller argumentieren außerdem damit, dass man sein aktuelles Rad behalten könne und so auch Geld spare gegenüber der Neuinvestition in ein E Bike. Jedes Fahrrad könne so zum E Bike gemacht werden. Das mag zwar technisch in vielen Fällen möglich sein, rein rechtlich birgt es jedoch Stolperfallen. Falls der Umbau im Fahrradhandel durchgeführt wird, wird der Fachhändler automatisch zum Hersteller des E Bikes – mit allen Pflichten und Haftungsansprüchen. Deshalb kooperieren manche Anbieter von Nachrüstmotoren mit Versicherungsanbietern, die bei Haftungsansprüchen im Schadensfall einspringen und den Handel entlasten. Jedoch bleibt dabei das Problem, dass die wenigsten Rahmen auf die Mehrbelastungen einer E-Unterstützung ausgelegt sind. Das kann beispielsweise zu Rahmenbrüchen oder Gabelproblemen führen. Darum gehen manche Fahrrad- und Antriebshersteller dazu über, spezielle Fahrradrahmen zu entwickeln, die sie als „E-Bike ready“ betiteln.