E-Bike: Motoren und Antrieb im Vergleich

Mit dem E-Bike hat sich auch der Fokus für Fahrradkäufer und -verkäufer verschoben. Aus dem Handel hören wir, dass Motor und Akku wichtiger sind als Rahmen und Reifen. Aufgrund der Vielzahl von Motoren- und Fahrradherstellern ist es schwer, den Überblick zu behalten. Die Anforderungen haben sich extrem ausdifferenziert. Wer 20 Kilogramm Lebensmittel im E-Lastenrad vom Supermarkt bis vor die eigene Haustür fahren will, stellt andere Anforderungen an Antrieb und Fahrrad als jemand, der mit Rückenwind nur wenige Kilometer von der Studentenbude zur Uni düsen muss.

Die Motorenwelt ist aber weitaus größer, als es zunächst den Anschein hat. Allein der chinesische Massenhersteller Bafang führt in Deutschland dreizehn unterschiedliche Motorenmodelle, darunter drei Hinter- und Vorderradantriebe. Das Start-up Fazua mit Sitz in München, jüngst vom Autohersteller Porsche übernommen, treibt die Mehrzahl der E-Rennräder und E-Gravelbikes an. Immer seltener findet man dagegen Antriebe von Pedelec-Pionier Yamaha. Dabei waren es die Japaner, die den klassischen Mittelmotor nach Europa brachten. Nicht zu unterschätzen ist auch Brose. Der deutsche Automobilzulieferer, technisch mindestens auf Augenhöhe mit der Konkurrenz, holt im Windschatten von Bosch stetig auf und ist ein Geheimtipp für E-Biker, die ein kräftiges Drehmoment bei gleichzeitig geringer Geräuschentwicklung suchen.

Haben Sie Mut, in die bunte Welt der E-Bike-Motoren einzutauchen, und fahren Sie so viele Modelle wie möglich Probe. Der Motor muss zum Fahrer passen – nicht umgekehrt. Hier finden Sie alle Infos, die Ihnen helfen bei der Wahl des richtigen E-Bike-Antriebs.

Auch wenn die Mehrzahl der E-Bikes von Aggregaten angetrieben wird, die im Tretlager sitzen, so kann es doch für manche Fahrradtypen sinnvolle Alternativen geben. Wir erklären die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Antriebstypen:

Frontnabenmotor: Der Vorderradantrieb sitzt unauffällig in der Nabe des Vorderrads. Zu den Vorzügen gehören: Frontnabenmotoren sind günstig und bringen ein geringes Gewicht mit. Dabei ist ein Frontmotor mit allen gängigen Schaltungssystemen und Rücktrittbremsen kombinierbar. Vorderradantriebe haben jedoch ihre Tücken. Vor allem in Kurven sollte man bei Nässe oder auf losem Untergrund Vorsicht walten lassen. Plötzlich einsetzender Schub lässt das Vorderrad schnell wegrutschen. Unsicheren Fahrern ist vom Frontmotor eher abzuraten. Hinzu kommt die starke Belastung der Gabel – damit scheiden Federgabeln aus.

Mittelmotor: Der Mittelmotor hat sich bei der überwiegenden Anzahl der Pedelecs auf dem deutschsprachigen Markt als erste Wahl etabliert. Vor allem das natürliche Fahrgefühl, das aufgrund des tiefen Schwerpunkts sehr nahe am herkömmlichen Fahrradfahren liegt, spricht viele Fans des Aggregats an. Es gibt neben den vielen Vorteilen auch kritische Punkte: Durch den Mittelmotor werden Antriebs- und Schaltkomponenten in einem höheren Maß belastet und verschleißen schneller. Zudem erfordern Mittelmotoren spezielle Rahmenkonstruktionen, die die Fahrradbauer vor Herausforderungen stellt. Ketten- und Nabenschaltungen sind möglich.

Hinterradnabenmotor: Hinterradantriebe findet man vor allem an Speed-Pedelecs, E-Rennrädern und puristischen E-Citybikes. Das Fahrgefühl ist aufgrund der direkteren Kraftübertragung aufs Hinterrad um einiges sportlicher und dynamischer als beim Mittelmotor. Zudem verschwindet der Motor diskret in der Hinterradnabe, auch der Verschleiß von Kette und Ritzel fällt gegenüber dem Mittelmotor geringer aus. Der Geräuschpegel ist niedrig. Am Berg mangelt es jedoch deutlich an Durchzugskraft, und bauartbedingt kann dort eine thermische Überlastung drohen. Der Hinterradnabenmotor harmoniert mit Kettenschaltungen oder Pinion-Getrieben.

In unserem Sonderheft mit den besten E-Bikes des Jahres haben wir nachgezählt: In 57 von 70 E-Bikes steckt ein Mittelmotor. Das entspricht etwa einem Anteil von 80 Prozent. Nicht nur unsere Stichprobe, sondern auch andere Umfragen bestätigen, dass der Mittelmotor die Nummer eins der Antriebsarten ist. Zufall oder Marktintelligenz? Bei Brose hat man sich voll auf die Herstellung von Mittelmotoren spezialisiert. Marketingleiterin Antje Geyer sagt zu den Vorzügen der Technologie: „Fahrverhalten und Ansprechverhalten sind beim Mittelmotor anderen Motortypen weit überlegen.“ Vor allem in sportlichen E-Bikes und im steilen Gelände würden Mittelmotoren bessere Arbeit verrichten, da sie thermostabiler seien, also nicht zum Überhitzen neigten. Hinzu kommen laut Geyer Komfortgründe: „Der Mittelmotor sitzt hinter der Frontfederung, das heißt, die Masse des Motors wird nicht bei jeder Unebenheit mitbewegt.“ 

Michael Wild vom Shimano-Generalimporteur Paul & Lange ergänzt: „Die mittige Position des Motors wirkt sich im Fahrbetrieb stark positiv aufs Fahrgefühl aus. Aus diesem Grund setzen Shimanos Ingenieure komplett auf das Prinzip Mittelmotor.“ Der mittige Schwerpunkt sorge überdies für Stabilität, erklärt Wild. In der Kombination mit einem in das Unterrohr integrierten Akku oder einem externen Unterrohr-Akku lägen zudem beim Mittelmotorsystem die beiden schwersten Komponenten – Akku und Motor – nah beieinander, was das Gesamtsystem sauber ausbalanciere. Auch für die E-Bike-Pioniere von Riese & Müller wird der Mittelmotor in Zukunft eine zentrale Rolle spielen. „Das liegt vor allem am hohen Innovationspotenzial von Mittelmotorkonzepten“, bekräftigt Unternehmenssprecher Jörg Matheis. Ein Mittelmotor hat aber nicht nur Vorteile. Komponenten wie Kette, Kettenblatt und Ritzel werden insgesamt stärker belastet. Daher werde es, so Jörg Matheis, zukünftig wichtig, belastbarere Bauteile zu entwickeln.

Wie viel Drehmoment ist genug? Um diese Frage zu beantworten, muss man sich vor Augen führen, was das Drehmoment aussagt. Ein Drehmoment entsteht, wenn ein Radler Leistung in die Pedale gibt. Je kraftvoller der Pedaltritt, desto größer ist das Drehmoment. Diese Kraft beziehungsweise jene, die der Motor des E-Bikes verstärkend hinzugibt, wird in der Einheit Newtonmeter angegeben. Die Angaben reichen bei marktüblichen Pedelec-Motoren von 40 bis 90 Newtonmeter. 

Boschs Spitzenmodell Performance Line CX bietet beispielsweise 85 Newtonmeter, Shimanos Einsteigersystem Steps E5000 steuert mit 40 Newtonmetern weniger als die Hälfte bei. Je bergiger das Terrain oder je höher das Gewicht aus E-Bike, Fahrer und Gepäck, desto mehr Newtonmeter sind empfehlenswert. Da das ausgespielte Drehmoment neben der Kadenz auch durch die Unterstützungsstufe geregelt wird, gelten für verschiedene Modi unterschiedliche Maximalwerte. Das Drehmoment ist für Laien schwer einzuordnen, daher sind Hersteller dazu übergegangen, die maximale Unterstützung auszuweisen. Wenn von einer maximalen Unterstützung in Höhe von 270 Prozent die Rede ist, heißt das, dass der Motor die Tretleistung des Fahrers um das 2,7-Fache verstärken kann. 

Damit zurück zur Eingangsfrage: Wie viel Drehmoment ist genug? Als Richtschnur empfehlen wir Radlern mit Gepäck, die in den Bergen oder auf dem E-MTB fahren, 75 Newtonmeter und mehr. Für Tourenradler oder Pendler, die in Stadtnähe und im Flachland unterwegs sind, sollten bis zu 50 Newtonmeter ausreichend Spielraum bieten. Die Leistung von E-Bikes ist gesetzlich geregelt und limitiert auf 250 Watt Nenn-, sprich: Dauerleistung; Leistungsspitzen sind hiervon ausgenommen. Was darüber hinausgeht, gilt nicht mehr als Pedelec und zählt dann als Kraftfahrzeug wie das Speed-Pedelec. Für diese Klasse gelten dezidierte Regelungen mit Rechtsfolgen wie Helm- und Kennzeichenpflicht.

Der vielleicht wichtigste Faktor beim Kauf eines E-Bikes ist die Frage nach der Reichweite. Zu Recht! Ein Elektrobike ohne Tretunterstützung ist widersinnig. Heute laufen so gut wie alle E-Bikes mit langlebigen und effizienten Lithium-Ionen-Akkus vom Band. Die Akkukapazität reicht in der Regel von 400 bis weit über 600 Wattstunden. Wie schnell der Akku leer gefahren ist, hängt von vielen Faktoren ab, die wichtigsten unter ihnen lauten: Gewicht aus Fahrer, Fahrrad und Gepäck; Witterung, Wind und Temperatur; Topografie und Fahrbahnbelag; Schaltungsart und Zustand des Pedelecs. Ferner gilt: Je größer die Motorleistung ist und je stärker Sie die Tretunterstützung in Anspruch nehmen, desto rascher wird sich der Akku entladen. Logisch. Pauschale Angaben zur Reichweite sind darüber nur schwer möglich. 

Herstellerangaben sind mit Vorsicht zu genießen. Als verlässlich erweist sich indes der Reichweiten-Assistent von Bosch, zu finden auf der Website des Motorenbauers. In den großen BIKE BILD-Vergleichstests lassen wir die Reichweite nach einem alltagsnahen Protokoll von den Prüfexperten der Dekra testen und gleichen den Verbrauch mit Erfahrungen aus der Praxis ab. Nach über 350 Prüfstandtests und mehr als doppelt so vielen Einzeltests können wir sagen: E-Bikes, die mit Qualitätsmotoren von Bosch, Brose, Shimano, Yamaha und Bafang ausgestattet sind, liefern im Schnitt zwischen 40 und 80 Kilometer Reichweite im R200-Reichweitentest. In Einzelfällen kann die Reichweite bis auf 100 Kilometer anwachsen. Mit einem zweiten Akku (wenn das E-Bike hierfür konstruiert wurde) sind nochmal mehr Kilometer drin. 

Früher war die Kadenz, also die Anzahl der Pedalumdrehung pro Minute, entscheidend für die Motoreffizienz und damit für den Verbrauch. Mit der neuesten Generation der Motoren spielt die Kadenz kaum noch eine Rolle, sofern sie sich im üblichen Bereich zwischen 60 und 80 abspielt. Ist der Akku leer gefahren, müssen Sie bis zu zehn Stunden für eine Vollladung einplanen, im Schnelllademodus hingegen können 50 Prozent Kapazität binnen zwei Stunden erreicht werden. Oft wird unterschlagen: Die Rechnung aus großem Akku plus starkem Motor könnte am Ende zum Nullsummenspiel werden. Wenn Ihnen Reichweite wichtiger ist als Drehmoment, ist die Kombination aus einem mittelstarken und damit sparsameren Motor und großem Akku die deutlich bessere Wahl! Für den Kauf eines E-Bike-Akkus sind schnell mehrere hundert Euro fällt, Boschs Powertube mit 750 Wattstunden schlägt sogar mit fast 1000 Euro zu Buche. Pflegen Sie daher Ihren Akku gut (siehe Empfehlungen weiter unten). Die gängigen Hersteller geben 500 bis 800 Ladezyklen für aktuelle Lithium-Ionen-Akkus an.

Motorisierte Leichtgewichte wie Scotts neues Lumen begründen eine neue Fahrradkategorie. Sogenannte Light-E-MTBs sind aktuell in aller Munde, und das Thema ist so heiß, dass alle Hersteller daran fieberhaft arbeiten. Lighweight-E-MTBs wollen sich bewusst von Power-E-MTBs abgrenzen und so nahe wie irgendwie möglich am natürlichen Fahrgefühl sein. Hierfür werden zugunsten von Gewicht und Agilität auf Drehmoment und Akkukapazität verzichtet – mit weiteren positiven Folgen. Kinematik und das allgemeine Fahrgefühl sind so nah am konventionellen Mountainbike, dass man während der Fahrt vergisst, auf einem elektrifizierten Modell unterwegs zu sein.

TQ Systems hat sich jüngst dem Trend leichter Antriebe verschrieben. Der neue HPR50, der seine Energie aus dem 360-Wattstunden-Akku (ebenfalls TQ-Systems) bezieht, steckt in MTBs von Scott und Trek beispielsweise. Das maximale Drehmoment von 50 Newtonmetern haut einen zwar nicht vom Hocker, umso beeindruckender an dem jungen Aggregrat sind aber die geringe Lautstärke, das niedrige Gewicht und seine Kompaktheit. In derselben Kategorie spielt die neue Fazua Ride 60 Drive Unit sowie der von BH-Motor BH2EXMAGII.

Bosch bleibt seinem Leistungsanspruch von 85 Newtonmetern im Premium-Segment treu, hat indes aber dem Performance Line CX Race Edition ein limitierten Wettkämpfer herausgebracht, der leichter und genauso kompromisslos gut in den Bergen unterstützen soll. Von Shimano gibt es den EP8 RS exklusiv im Orbea Rise – weniger Drehmoment (60 Newtonmeter) und mehr Reichweite soll die Erfolgsformel sein.

Aufgrund der komplexen Elektronik erfordern E-Bikes einen höheren Wartungsaufwand. Ebenso kann der Verschleiß an den Antriebs- und Bremskomponenten – abhängig von Motorposition und -leistung – größer sein als am herkömmlichen Fahrrad. Mindestens einmal pro Jahr sollten Sie daher das Pedelec in die Inspektion zu einer Fachwerkstatt bringen. Wer sein Traum-E-Bike über einen Dienstradanbieter least, kann es im Rahmen der darin zugesicherten Vertragsleistungen in der Regel mindestens einmal jährlich kostenlos zur Inspektion bringen. 

Informieren Sie sich vor dem Kauf, egal ob online oder im Einzelhandel, über die Kosten der Serviceleistungen, die Sie in Anspruch nehmen möchten. Geübte Schrauber können mechanische Verschleißteile wie beim klassischen Rad selbst austauschen. Die Wartung von Motoren und Akkus sollten Sie in jedem Fall von einem Experten durchführen lassen. Zum Reinigen des Motors und Antriebs empfehlen wir spezielle Pflegemittel aus dem Fachhandel, da sie wichtige Dichtungen und Kunststoffe nicht angreifen. Reinigen Sie Ihren Antrieb so oft wie möglich und nötig. 

Besonders nach Schmutz- und Regenfahrten sollten Sie sich Ihrem E-Bike mit Putztuch, Wasser und Reinigungsmittel zuwenden, um Korrosion zu vermeiden. Entfernen Sie hierfür immer den Akku und – sofern möglich – auch das Display. Verwenden Sie zum Reinigen niemals einen Hochdruckreiniger, da andernfalls Wasser in die Lagerungen von Motor, Naben und anderen Komponenten eindringen kann. Um die Lebensdauer des Akkus zu verlängern, empfehlen wir folgende Maßnahmen: Entladen Sie den Akku niemals komplett; aufladen nach wenigen Kilometern schadet indes nicht; vermeiden Sie Hitze und Kälte; verwenden Sie nur das Original-Ladegerät; lagern Sie den Akku immer kühl und trocken.

Eine App fürs Smartphone gehört eigentlich zum Pflichtprogramm – sei es vom Antriebshersteller selbst oder dem jeweiligen Fahrradbauer. Shimano zum Beispiel teilt die Funktionen auf zwei Apps auf. Die „E-Tube Projekt“-App ist der digitale Werkzeugkasten für Updates und Einstellungen. Anzeige, Aufzeichnung und Navigation sind in der „E-Tube Ride“-App (rudimentär) umgesetzt. Bei E-Bikes von Specialized lässt sich neben der Motorkonfiguration auch über einen mit der App verbundenen Puls-Brustgurt die Motorunterstützung in Abhängigkeit von der körperlichen Anstrengung regeln. Brose konzentriert sich auf die Motoranpassung und Streckenaufzeichnung. 

Bosch nennt die neueste Antriebsgeneration vollmundig ein smartes System, auch wenn nur Antriebsanpassungen, Firmware-Updates und Tracking möglich sind. Giant bietet Motor- und Displayeinstellungen per App. Und bei VanMoof geht nichts ohne Smartphone: Die App bietet unter anderem einstellbare Motorunterstützungsstufen und Ortungsdienste. Fazit: Die meisten Hersteller-Apps konzentrieren sich auf zentrale Motorfunktionen und verlässlich ablaufende Software-Updates – ein guter Weg. Schließlich können Spezialisten-Apps einzelne Funktionen wohl ohnehin besser erfüllen. Besonders deutlich wird das beim Thema Navigation. Der Versuch, die Funktion in ihre E-Bike-Apps zu integrierten, gelingt nicht wirklich überzeugend.

Neben Motor und Akku ist der Bordcomputer ein wichtiger Bestandteil des E-Bikes. Viele E-Bikes, darunter insbesondere ältere Modelle, sind mit einer fest installierten Bedienungseinheit am Lenker ausgestattet. Meist zeigt ein kleiner, farbloser Bildschirm wie das Purion-Display von Bosch oder Shimanos Display SC-E7000 Basisdaten zum Akkustand, zur Unterstützungsstufe und Geschwindigkeit an. Der Fokus liegt auf einer einfachen Bedienbarkeit bei gleichzeitig guter Ablesbarkeit der Daten. Zu der Zielgruppe zählen Radler, die die nötigsten Kennziffern im Blick behalten wollen. Die Bedienung erfolgt entweder direkt über Tasten am Display oder über eine weitere Bedieneinheit mit Knöpfen in Lenkergriffnähe. Der Trend zeigt indes stark in eine andere Richtung. So ist viel Know-how in den letzten Jahren in die Entwicklung vernetzter Bordcomputer geflossen. Bosch nimmt mit den aktuellen Kiox- und Nyon-Displays eine Vorreiterrolle ein.

Displays, die sich über separate Bedieneinheiten am Lenker steuern lassen, besitzen hochauflösende Farbdisplays und ermöglichen so die Anzeige detaillierter Fahrdaten. Die Bordcomputer können mit dem Smartphone verbunden werden, um Daten über die hierfür entwickelte App namens Bosch eBike Connect auszutauschen. Neben Bluetooth und Wi-Fi verfügt das Nyon über eine Navigationsfunktion mit GPS und Fitnessfunktionen. Das Handy lässt sich an einer Mikro-USB Schnittstelle aufladen. Weniger verbreitet ist das Cobi Bike System, mit dem das Smartphone selbst zum Bordcomputer wird. Über eine Halterung am Vorbau wird das Smartphone am Lenker fixiert und fungiert als Display. Auf diese Weise lassen sich viele Funktionen des Smartphones nutzen. 

Noch einmal eine Nummer smarter lassen sich die avantgardistischen E-Bikes von VanMoof, Coboc und Cowboy bedienen und steuern – vorausgesetzt, das Smartphone verfügt über die nötige Akku-Reserve. Besonders unter jungen Radfahrern stößt die Bedienung via App auf Zuspruch. So lassen sich per Smartphone Lichter einund ausschalten, Bikes ent- und verriegeln oder orten, und teilweise lassen sich sogar eigene Fahr- und Unterstützungsprofile konfigurieren.

Die Idee ist clever: Warum nutzt man das eigene Smartphone nicht als E-Bike-Display? Greyp, Bosch Smartphone Hub und Cyklaer setzen diesen Gedanken bereits in die Tat um. Es gibt aber gute Gründe, die dagegensprechen, das Mobiltelefon am Fahrrad zu nutzen: Die Bedienung ist fummelig, das Display lässt sich bei senkrechter Sonneneinstrahlung kaum ablesen, und nicht jedes Gerät ist auch komplett wetter- und regenfest. Zudem können sich Probleme mit der Stromversorgung ergeben. Noch hat sich dieses System daher nicht durchgesetzt am Markt.

Die Vernetzung zwischen E-Bike und Fahrradcomputer ist eine smarte Sache. Praktisch ist in diesem Zusammenhang das offene ANT+ LEV (light Electric Vehicle)-Profil. Viele GPS-Radcomputer unterstützt es von Haus aus. Das Prinzip dahinter: Das E-Bike sendet Daten zu Trittfrequenz, Akkustand, Unterstützungsstufe und Leistung des Fahrers an das GPS-Endgerät. Dort werden alle Daten gesammelt und zusammengefasst, aufgezeichnet und dargestellt. Bikebauer Specialized setzte als erster Hersteller erfolgreich auf den offenen Standard. Auch Giant und Yamaha X-Display folgen dem Trend. Großer Vorteil: Jeder Fahrer kann das Endgerät nach seinen Vorlieben auswählen. Beim Smartphone oder der Smartwatch geht es häufig nicht so einfach. Denn hier fehlt oft die Kompatibilität mit ANT+.