c't 18/2018
S. 114
Kaufberatung
E-Bike-Technik
Aufmacherbild

Elektrisierend

E-Bike-Konzepte im Vergleich

E-Bikes erobern die Straßen und für jeden Zweck gibt es Modelle – egal, ob man nur nach einer Freizeitbeschäftigung sucht oder den nächsten Großeinkauf transportiert. Beim Kauf sollte man allerdings nicht nur auf die elektrische Ausstattung achten.

Außer Carsharing, E-Autos und autonomen Fahrzeugen gilt das über 150 Jahre alte Fahrrad als Bestandteil des modernen Individualverkehrs. Es braucht kaum Platz, kann fast überall fahren und schont die Umwelt.

Der verlässliche Drahtesel hat sich in den letzten Jahren massiv weiterentwickelt. Die aktuelle Entwicklungsstufe ist das E-Bike beziehungsweise Pedelec. Es verbindet die Vorteile des Fahrrads mit denen moderner Elektromobilität, fährt fast überall und man vergießt weniger Schweiß, obwohl man schneller ans Ziel kommt.

Während die Verkäufe von unmotorisierten Fahrrädern in den letzten Jahren zurückgingen, stiegen sie bei den Pedelecs: Im Jahr 2017 sind rund 720.000 Elektrofahrräder hierzulande hinzugekommen, eine Steigerung um 19 Prozent im Vergleich zum Vorjahr.

Der Grund ist unter anderem die Vielseitigkeit: Jede Art von Fahrrad ist mittlerweile auch mit Motor erhältlich. Bei den ersten Pedelecs handelte es sich größtenteils um Tiefeinsteiger, sogenannte City-Bikes; also die Art von Fahrrad, die größtenteils (aber nicht ausschließlich) von älteren Fahrern gekauft wird. Übrigens ist diese Pedelec-Kategorie bis heute die meistverkaufte. Am zweitbeliebtesten sind hierzulande die Trekking-Pedelecs, die exzellente Allrounder darstellen. Lang und hart wurde in der Radsport-Gemeinde darüber diskutiert, ob E-Motoren wirklich an Sporträder gehören. Denn eigentlich steht ja gerade die körperliche Ertüchtigung beim Rennrad- oder Mountainbike-Fahren im Vordergrund. Mittlerweile hat sich die Diskussion erübrigt, weil jede Menge solcher E-Bikes verkauft werden.

Video: nachgehakt

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Die Komponenten machens

Statt für einen Pedelec-Test haben wir uns in dieser c’t für eine Kaufberatung entschieden, weil die Menge an Pedelecs auf dem Markt mittlerweile fast unendlich ist. Selbst wenn wir uns auf eine einzelne Kategorie konzentriert hätten, wäre es unmöglich gewesen, einen Test auf die Beine zu stellen, der allen angebotenen Rädern gerecht wird: Von vielen der Bikes, die wir hier exemplarisch getestet haben, gibt es vier oder mehr Versionen: mit Riemen, mit Kette, mit Nabenschaltung, mit Kettenschaltung, mit und ohne Gepäckträger sowie in- oder exklusive Schutzblechen und Beleuchtung. Allein durch die Auswahl der Komponenten kann ein Fahrrad doppelt oder dreimal so teuer wie die Basisversion werden.

Ob ein Pedelec zu den eigenen Bedürfnissen passt und genug für den geforderten Preis bietet, beurteilt man auch anhand seiner Einzelkomponenten. Dafür stellen wir die typischen Pedelec-Klassen an einem von uns getesteten Rad vor und erläutern, auf welche Komponenten Sie beim Kauf achten sollten. Eine davon ist selbstredend der Motor. Mit ihm entscheidet sich, wie der Akku eingebaut wird, wie der Rahmen aussieht und wofür man das Pedelec überhaupt einsetzen kann. Deswegen haben wir uns im folgenden Artikel auf dieses Bauteil konzentriert und die populärsten Systeme getestet.

Das übrige Pedelec besteht aus konventionellen Fahrradanbauteilen, bei denen Mechanik dominiert. Wobei die Entwicklung bei Bremsen, Antrieb und Fahrwerk in den vorigen Jahren rasant verlaufen ist und High-Tech-Teile wie Hydraulikbremsen und elektronische Schaltungen bis in den Mainstream und selbst bis zu Alltagsrädern durchgedrungen sind.

Bremsen

Kein Bauteil ist so relevant für die Sicherheit wie die Bremsen. Wegen des deutlich höheren Gewichts der E-Bikes liegen die Anforderungen an die Stopper besonders hoch. Die meisten Hersteller greifen deswegen auf robuste und zuverlässige Mountainbike-Bauteile zurück. Um Radmodelle mit mechanischer Felgenbremse sollte man einen weiten Bogen machen. V-Breaks, Rollenbremsen oder gar Rücktrittbremsen haben hier nichts zu suchen, da sie zu wenig Kraft ausüben und zu schnell überhitzen.

Im besten Fall hängt ein Paar hydraulische Scheibenbremsen am Pedelec. Zwischen Herstellern und Modellen gibt es zwar spürbare Leistungsunterschiede, doch bringen fast alle modernen Scheibenbremsen jedes Rad schnell zum Stillstand. Sie entwickeln aus wenig Hand- viel Bremskraft. Bei guten Modellen reicht es, mit ein oder zwei Fingern am Bremshebel zu ziehen. So bleiben mehr Finger am Lenkergriff, um auch bei Vollbremsungen und anderen schwierigen Situationen die volle Kontrolle zu behalten. Die Bremshebel sollten so am Lenker positioniert werden, dass man mit den bremsenden Fingern die äußeren Enden der Hebel ziehen kann; dann ist die Hebelwirkung am größten. Eine Daumenbreite weit weg kann die Schelle des Hebels mindestens vom Griffende entfernt liegen. Die Hebel der meisten Pedelecs im Test waren zu weit außen angebracht. Hier sollte man entweder selbst nach dem Kauf korrigieren oder noch besser den Händler darum bitten, das Cockpit anzupassen.

Hydraulische Scheibenbremsen benötigen nur wenig Wartung und Pflege. Die Beläge nutzen sich nur langsam ab, die Kolben und somit der Abstand zur Bremsscheibe justieren sich von selbst (nach) und die Bremsflüssigkeit muss nur alle paar Jahre entlüftet oder ausgetauscht werden. Beispiel für kräftige, zuverlässige Modelle ist die gesamte Shimano-Produktpalette. Wobei es einen spürbaren Zugewinn an Bremskraft und Ergonomie zwischen den preiswerten Modellen der 300- und 500-Serie und den hochwertigeren Deore, SLX und XT gibt. Konkurrent SRAM bietet die E-Bike-geeigneten Serien Level, Code und Guide an, die allerdings spezielle Bremsflüssigkeit benötigen statt einfach zu handhabendes Mineralöl. Traditionshersteller Magura hat die fest zupackenden, aus dem Downhill-Sport stammenden MT5 und MT7 im Angebot. Die leichtere MT4 zeigte uns im Test zu wenig Kraft; Gleiches gilt daher vermutlich für die technisch ähnlichen MT6 und MT8, die wir allerdings nicht ausprobieren konnten.

An billig ausgestatteten Rädern wie dem VanMoof Electrified S findet man auch mechanische Scheibenbremsen, also mit Bowdenzug statt Hydraulikleitung. Mit der Bremskraft und Präzision ihrer hydraulischen Geschwister halten sie nicht mit. Selbst die hydraulischen Felgenbremsen Magura HS11, HS22 und HS33 bremsen deutlich kräftiger. Letztere findet man auch an einigen Pedelecs. Nachteil der Felgenbremsen ist, dass sich die Felgenflanken nach und nach abnutzen und irgendwann die Felge oder gar das gesamte Laufrad gewechselt werden muss. Außerdem bleiben Bremsscheiben bei Regen länger trocken als die Felgenflanken und erhalten dadurch eher ihre Bremswirkung.

Die Bremskraft ist auch vom Durchmesser der verwendeten Scheiben abhängig. Wegen des deutlich höheren Gewichts der E-Bikes gelten hier andere Regeln als bei konventionellen Rädern: 140 Millimeter große Scheiben gehören eigentlich nur ans Rennrad, mit 160 und vor allem 180 Millimetern ist man in der Stadt sicher unterwegs, 200 beziehungsweise 203 Millimeter machen Mountainbikes bereit fürs Gelände und sollten auch am schweren Lastenrad nicht fehlen.

Kettenschaltung

Zum Kasten: Unterwegs mit dem E-Tandem

Braucht ein E-Bike überhaupt eine Schaltung? Wenn ein zu schwerer Gang eingelegt ist, hilft ja sowieso der Motor, die fehlende Leistung auszugleichen, richtig? Nicht ganz. Tretlagermotoren entfalten ihre volle Kraft nur bei hoher Trittfrequenz (Kadenz). Schaltet man also in einen sehr hohen Gang – oder hat nur diesen – zieht nicht zwangsweise genug Kraft an der Kette, um in Schwung zu kommen. Deswegen ergeben Schaltungen am E-Bike genauso viel Sinn wie am unmotorisierten Rad.

Am besten schaltet man wie auf dem unmotorisierten Fahrrad und stellt sich nicht schaltfauler an, als man es ohne Motor machen würden. So erzielt man das natürlichste Fahrgefühl und holt das Maximum aus dem Motor heraus. Gleichzeitig schont es das Material, also Kette, Kassette und Kettenblatt, wenn man nicht mit übermäßig viel Druck auf dem Pedal fährt oder unter großer Last den Gang mit einem Knall wechselt. Durch den zu hohen Zug an der Kette, den Fahrer und Motor gemeinsam ausüben, längt sich die Kette schneller als gewöhnlich und muss früher ausgetauscht werden. Ähnliches gilt für Ritzel (Zahnräder an der Hinterradnabe) und Kettenblatt (Zahnrad an der Kurbel): Wird das Rad in hohen Gängen gefahren, erhöht sich der Zug an der Kette und die Reibung zwischen Kettengliedern und Zähnen wächst. Folglich nutzen sich die Zähne schneller ab und Ritzelpaket und Kettenblatt müssen früher getauscht werden.

Je nach Typ findet man an den E-Bikes Ketten- oder Nabenschaltungen. Kettenschaltungen lohnen sich vor allem im sportlichen Bereich, also bei Mountainbikes, Rennrädern und unter Umständen bei Trekking-Bikes. Sie gibt es in allen Preisklassen. Bislang bestanden die Systeme aus einem Schaltwerk an der Hinterradnabe und einem Umwerfer am Tretlager. Letzterer wird bei modernen (E-)Mountainbikes nur noch selten angebaut. Stattdessen hat man vorne nur ein Kettenblatt und hinten elf oder zwölf Gänge auf der Kassette. Das spart Gewicht und Platz am Lenker und vereinfacht die Schaltlogik. Der Übersetzungsumfang liegt dennoch bei 400 bis 500 Prozent. Auch bei E-Trekkingrädern setzt sich dieser Trend allmählich durch, je nach Preisklasse auch mit nur neun oder zehn Gängen. Es gibt es nur wenige Motoren, beispielsweise von Yamaha, die mit einem Umwerfer kombiniert werden können.

Besonders gut mit E-Bikes harmonieren die elektronischen Rennrad-Schaltungen Shimano Dura-Ace und Ultegra Di2 und die Mountainbike-Schaltgruppen XTR und XT Di2. Ihre Schaltwerke und Umwerfer schalten mithilfe kleiner Elektromotoren. Die Schaltvorgänge sind dadurch besonders schnell und präzise. Zudem schaltet der Umwerfer an den Kettenblättern auf Wunsch automatisch und man braucht sich nur noch um das Schaltwerk an der Hinterradnabe zu kümmern. In Kombination mit einem Shimano-Steps-Motor im Rad wird für die elektronische Schaltung kein zusätzlicher Akku benötigt, sondern zur Stromversorgung einfach der sowieso vorhandene Akku des Antriebs angezapft. Der Stromverbrauch der Schaltung ist so niedrig, dass er die Reichweite des E-Antriebs nicht beeinflusst.

Das VanMoof hat ein cleveres Schloss: Die Kette mit Öse und Pilzkopf klinkt direkt in den Rahmen ein. Entriegelt wird per Bluetooth.

Shimano-Konkurrent SRAM hat mit der EX1 eine Mountainbike-Schaltgruppe im Programm, die speziell auf motorisierte Räder ausgelegt ist. Die Bauteile sind stabiler gestaltet, um unter den höheren Kräften eines E-MTBs nicht zu schnell zu verschleißen. Zudem bietet die Kassette nur acht statt der sonst mittlerweile üblichen elf bis zwölf Gänge. Dadurch werden die Gangsprünge größer, der Fahrer soll weniger schalten und eher den Motor dazu nutzen, eine angenehme Kadenz zu halten. Auch kann der Schalthebel nur einen Gang auf einmal schalten, um Kette und Kassette zu schonen. Üblicherweise können moderne MTB-Schaltungen mehrere Gänge auf einmal schalten.

Nabenschaltung

Die Alternative zur Kettenschaltung ist die Nabenschaltung, die sich seit den Zeiten der Sachs Torpedo deutlich weiterentwickelt hat und der Kettenschaltung in Sachen Übersetzungsumfang und Anzahl der Gänge kaum noch nachsteht. Nabenschaltungen findet man vor allem an E-Bikes, die nicht primär als Sportgerät ausgelegt sind. Das System ist deutlich wartungsärmer als Kettenschaltungen, weil sich das gesamte Getriebe in einem geschlossenen Gehäuse in der Hinterradnabe befindet. Im Normalfall muss nur alle paar Jahre das Öl gewechselt werden.

Typische Vertreter der Nabenschaltungen sind die Shimano Nexus und die höherwertige Alfine. Es gibt sie mit drei, sieben, acht oder elf Gängen. SRAM bietet mit der Automatix eine vollautomatische Nabenschaltung an, die geschwindigkeitsabhängig zwischen zwei Gängen wechselt. Vor dem Kauf sollte man sie dringend probefahren und darauf achten, ob die jeweilige Übersetzung einem zusagt. Mit der Version im VanMoof Electrified S kamen wir nur nach viel Gewöhnung zurecht. NuVincis 300-Serie funktioniert stufenlos und hat eine vergleichbare Bandbreite von rund 300 Prozent wie konventionelle Nabenschaltungen. Allerdings ist der Reibungsverlust um etwa 5 Prozent höher. Die Königsklasse bildet die Rohloff Speedhub mit 14 Gängen und einer enormen Bandbreite von über 500 Prozent. Wegen ihres Einzelpreises von über 1000 Euro kommt sie an E-Bikes von der Stange nicht zum Einsatz.

Im Vergleich zu Kettenschaltungen bringen Nabenschaltungen durchschnittlich etwas mehr Gewicht auf die Waage. Bei den sowieso schon schwereren E-Bikes sollte das die Kaufentscheidung aber nicht beeinflussen. Hinterradnabenmotoren können logischerweise nicht mit Nabenschaltungen kombiniert werden, weil der Platz schon belegt ist. Im Tretlager verbaute Pinion-Getriebe findet man nur in wenigen Spezialmodellen mit Hinterradnabenmotor.

Kette vs. Riemen

Ein Riemenantrieb verschleißt weniger als eine Kette. Viele Fahrer werden aber noch mehr zu schätzen wissen, dass kein Öl und Fett an der Hose landet.

Im Gegensatz zu Kettenschaltungen lassen sich Nabenschaltungen auch mit einem Riemenantrieb kombinieren. Dabei verwenden die Hersteller statt einer klassischen Kette einen mit Kohlefasern verstärkten Antriebsriemen. Die Riemen längen sich kaum, haben einen ruhigeren Lauf, müssen nicht geschmiert werden und sauen folglich die Hosenbeine nicht ein.

Der Rahmen muss allerdings für einen Riemen ausgelegt sein. Das hintere Rahmendreieck muss sich öffnen lassen, weil der Riemen sich nicht wie eine Kette öffnen lässt. Kettenblatt und Hinterradnabe müssen ebenfalls für Riemen ausgelegt sein.

Momentan gibt es nur den US-amerikanischen Hersteller Gates, der Antriebsriemen für (E-)Fahrräder herstellt. Einstiger Konkurrent Continental hat sich aus dem Geschäft zurückgezogen, nachdem einige Riemen zurückgerufen werden mussten.

Felgen und Reifen

Der Trend geht in der gesamten Fahrradbranche zu breiteren Felgen und Reifen. Denn der Fahrkomfort steigert sich dadurch merklich. Kleine bis mittlere Unebenheiten des Weges schlucken die Reifen sogar besser als Federelemente, da sie so gut wie kein Losbrechmoment haben. Außerdem weisen die dicken Reifen deutlich mehr Grip auf nicht-asphaltierten Wegen auf als ihre schmaleren Kollegen – ein nicht zu hoher Reifendruck vorausgesetzt.

Der Rollwiderstand ist auf Straße dabei unwesentlich höher als bei schmaler Bereifung. Auf unbefestigten Wegen sinkt der Rollwiderstand hingegen mit zunehmender Breite und niedrigerem Luftdruck, da sich die Reifen besser den Unebenheiten anpassen und diese ihre bremsende Wirkung verlieren. Einziger streitbarer Punkt ist das Aussehen. Dicke Rollen am Rennrad oder stylische Urban-Bikes könnten dem ein oder anderen Ästheten sauer aufstoßen.

Federelemente

Zum Kasten: Rechtliches zu E-Bikes

Bei Mountainbikes haben sich Federgabeln und Hinterbaudämpfer mit Luftfeder etabliert. Sie sind leichter als Fahrwerke mit Stahlfeder und ihre Federhärte kann individuell auf das Fahrergewicht und den Verwendungszweck angepasst werden. Der Nachteil ist, dass man eine spezielle Dämpferpumpe benötigt, sich mit dem richtigen Setup beschäftigen und die Federelemente alle paar Jahre zum Service bringen muss.

In Trekking- und Lastenrädern und E-Mountainbikes der untersten Preisstufe arbeiten eher Federgabeln mit Stahlfeder. Sie sind zwar kaum anpassbar, müssen aber auch kaum eingestellt werden. Selten ist eine Wartung nötig. Dafür liegt ihr Gewicht deutlich über dem der Luftfedern. Vor allem bei sowieso schon schweren E-Bikes der Kategorien Lastenrad und City-Bike kann man mit der richtigen Federung das Gesamtgewicht drücken.

Karbon oder Alu?

Die Diskussion, aus welchem Material der Rahmen eines Pedelecs bestehen muss, kommt erst langsam in Schwung und beschränkt sich fast nur auf Mountainbikes. Karbonfasern sind leichter und können gezielter darauf getrimmt werden, in bestimmte Richtungen zu dämpfen oder steif zu sein. Allerdings können sie auf Schläge sehr empfindlich reagieren, wenn sie unvorhergesehen belastet werden, beispielsweise bei einem Unfall oder wenn das Rad umkippt.

Ist ein Karbonrahmen ernsthaft beschädigt, kann man ihn meist nur vollständig austauschen. Aluminium hingegen ist weit unempfindlicher. Dellen und Schäden an der Oberfläche kann man leicht ausbessern, ohne dass die generelle Integrität gefährdet ist. Solange man kein Bike für den Sport sucht, sollte man wegen der Pflegeleichtigkeit zum Alurahmen greifen. Da beim Rennrad das Gewicht eine essenzielle Rolle spielt, ist dort Kohlefaser üblicher. Deren Preis/Leistungsverhältnis steht für Hobby-Fahrer in keinem Verhältnis. Beim E-Mountainbike muss man überlegen, ob eine Gewichtseinsparung von 5 bis 15 Prozent eine Preissteigerung um etwa 30 Prozent wert ist. Da die Karbonrahmen keine Nähte aufweisen und das Material anders behandelt werden kann als Metall, fallen die Formen von Karbonrahmen meist etwas eleganter aus. (hcz@ct.de)

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