Alles zur E-Bike Reichweite – Teil 1

Gepostet Von ebikespass am 2. Sep 2018 in Beliebte Artikel, Technik | 2 Kommentare

Von welcher realistischen E-Bike-Reichweite kann ich ausgehen? Manche Hersteller geben über 200 km an. Manche Fahrer beschweren sich, dass nicht einmal 30 km mit einer Ladung geschafft haben. Wie kann eine solche Differenz zustande kommen? Was sind die größten Reichweitenfresser?

Kann ich als E-Bike-Interessent den Angaben im Herstellerprospekt vertrauen, was sagen 400 Wattstunden bzw. die seit 2016 aktuellen 500 Wattstunden überhaupt aus? Und was kann ich bei Vorjahres- oder gebrauchten E-Bikes vom Akku erwarten?

Fragen zur Reichweite bei der E-Bike-Auswahl

Für eine(n) Pendler/in, der/die mit dem neuen E-Bike (Pedelec oder S-Pedelec -> siehe E-Bike-Typen) eine bestimmte Strecke zurücklegen muss und möchte, ist die Reichweite ein entscheidender Faktor bei der Modellwahl. Genauso, wie wenn ich als Freizeit-, Touren- oder E-MTB-Fahrer/in einen bestimmten Radius und bestimmte Höhenmeter im Auge habe.

Vielleicht möchte ich im Urlaub mit Gepäck Flußufer entlang fahren, vielleicht auf Freizeitrunden die hügelige Umgebung erradeln oder in die Berge. Die Einsatzzwecke sind so verschieden wie die E-Bike-Fahrer/innen. Reicht der Akku dafür? Brauche ich einen Ersatzakku?

Einige aktuelle E-Bike-Akkus in der Übersicht

Wir haben die ersten E-Bike-Kilometer 2015 auf Mallorca zurückgelegt. Die Reichweite der Leih-E-Bikes von Scott mit Shimano STePS- bzw. Bosch Active-Mittelmotor und jeweils 400.00 Wh-Akku hat uns positiv überrascht. Die Anfangsreichweite wurde mit 90 Kilometern angezeigt. Sie haben uns dann von Puerto Alcudia bis rauf zum Cap Formentor (insgesamt 320 Höhenmeter, teils mit 15% Steigung, ca. 40 km hin und zurück) gebracht, und am Ende zeigten die Displays immer noch 45 km Restreichweite an. Für uns hat diese Tour eine wichtige Vertrauensbasis geschaffen für den Entschluss, dass wir uns eigene E-Bikes zulegen. Später haben mich die 72 Kilometer und 1500 Höhenmeter dieser Hardtail-Runde um den höchsten Berg Spaniens mit dem 400wh-Akku meines SDURO HardSeven an die Reichweiten-Grenze gebracht.

Wie weit komme ich tatsächlich mit meinem E-Bike?

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Wie gesagt: Die Unsicherheit vor dem E-Bike-Kauf ist groß. Unterscheiden sich die Reichweiten nach Marke, nach Motortyp, nach der Akkutechnik? Wie weit komme ich wirklich mit dem City- / Touren- / Trekking- / E-MTB – E-Bike der Marke X mit dem Motorsystem Y?

Deshalb im Folgenden ein paar Einschätzungen, Zahlen und Beispiele.

Die technische Reichweite und der größte Reichweitensparer

Die Reichweiten hängen technisch in erster Linie von der Akkukapazität ab.

Es ist wie bei der Tankgröße im Auto. Bei den meisten Pedelec-Modellen wird heute ein 500 Wh-Akku mitgeliefert. Was heißt: mit kontinuierlich 500 Watt Leistungsabruf würde er eine Stunde durchhalten. Ein Wiederaufladen während der Fahrt (Rekuperation), etwa beim Bremsen oder beim Abwärtsfahren, gibt es nur bei einigen Hinterradmotoren, nicht beim aktuellen Hersteller- und Kundenfavoriten Mittelmotor. Unterwegs ist Wiederaufladen nur mit dem eigenen Ladegerät im Gepäck und an Steckdosen der Gasthöfe oder E-Bike-Ladestationen möglich.

Die zweite entscheidende Größe ist der eigene Akku – die Muskelkraft und Ausdauer.

Die körperliche Investition in die Reichweite per eigene Tretunterstützung bildet sich in den Reichweitenrechnern und in meinen Beispielen weiter unten am ehesten über die Wahl der Fahrstufen ab. Als wenig trainerte(r) Fahrer/Fahrerin werde ich öfter in den höheren Unterstützungsstufen, also dem Modi Sport und Turbo unterwegs sein, als wenn Kondition und Kraft schon etwas besser sind. Dann lassen sich ein längerer Streckenanteil auch in Eco gut zurücklegen.

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Der größte Reichweitensparer ist demnach die eigene Muskelkraft und Ausdauer! Da die körperliche Fitness mancher E-Bike Fahrer/innen nach einiger Zeit zunimmt (dazu gibt es Studien, und das ist oft ja auch ein Ziel bei der E-Bike-Anschaffung), kann man also sagen, dass in diesen Fällen die persönliche Reichweite im Lauf des E-Bike-Fahrens sogar steigt.

Das persönliche Drehmoment – das ich also ohne Motor aufbringen kann – wird in Newtonmeter (Nm) berechnet und ergibt sich bei z.B. 80 kg Körpergewicht und einer Kurbellänge 17,5 cm aus der Formel

Drehmoment = F (Newton)*r (m) -> (80 kg * 9,18m/s^2) * 0,175m = ca. 137 Nm.

Das gilt in dem Moment, in dem die Kurbel waagerecht steht und ich mit voller Kraft abwärts treten kann. Über die ganze Drehung und über längere Zeit hinweg ist das Drehmoment natürlich geringer. Sportfahrer bringen es über ihre optimierte Tritttechnik auf 200 Nm.

Wattstunden, Volt, Drehmoment – Was sagen die Zahlen aus?

Ich lege mir dazu die Verhältnisse beim E-Bike-Motor gern im Vergleich zum Automotor und zum eigenen Muskel so zurecht. Hier ein paar Analogien, die ich mir in der Anfangszeit beim E-Biken als Eselsbrücken ausgedacht habe, um gedanklich „in Tritt“ zu kommen:

Übrigens sind die Akkuqualitäten der verschiedenen Hersteller – Bosch, Yamaha, Brose, Shimano usw. – als sehr ähnlich einzustufen – alle nutzen für die Power beim Elektroantrieb derzeit Lithium-Ionen Batteriezellen von einigen wenigen Herstellern (Samsung, SONY, Panasonic, LG). Das bezieht sich auch auf die Haltbarkeit der Akkus.

Das Dual Battery Konzept

Eine Ausnahme sind E-Bikes mit zwei Akkus an Bord: Hier steht dann nominell gleich die doppelte „Tankgröße“ zur Verfügung. Dieses „Dual Battery“ Konzept wird z.B. an einigen Riese & Müller E-Bikes angeboten. Durchaus eine bedenkenswerte Überlegung für den E-Bike-Anschaffung! Damit begrenzt weniger der Akku als die eigene Leistungsfähigkeit die Reichweite … Natürlich wird das Bike selbst nochmal etwas schwerer.

Hier nun als Überblick mehrere Beispiele zur E-Bike-Akkureichweite bei verschiedenen E-Bike- und Motortypen und unterschiedlichem Streckenbedingungen. Als Fahrer/in ist immer der/die gleiche vorausgesetzt, ebenso das gleiche Gewicht von Fahrer+E-Bike inkl. Akku + Zuladung. Hier dazu der ein Screenshot aus dem Reichweitenrechner:

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E-Bike Reichweite bei fast idealen Verhältnissen

Als Vorgaben für den Bosch-Reichweitenrechner geben wir diese Voraussetzungen als „ideale Verhältnisse“ an:

• 21 km/h Durchschnittsgeschwindigkeit
• Systemgewicht 100 kg
• flacher Strecke, Asphalt
• Touren-Rad mit Straßenreifen
• Kettenschaltung
• Trittfrequenz: 70 – 89 U/min
• kein Wind
• geringe Häufigkeit von Anhalten/Anfahren
• Akku neu und vollgeladen

Das „fast“ in der Überschrift bezieht sich auf die Einstellung „geringe Häufigkeit von Anhalten/Anfahren“, was im ruhigen Stadtverkehr sicher typisch ist. Auch bei der Einstellung „kaum Anhalten/Anfahren“ (Schieberegler ganz links) ändert sich die angezeigte Reichweite nicht. Die technischen Daten der beiden Bosch-Motoren Active Cruise und Performance CX, die wir hier als Rechnervorgaben nutzen, kannst Du in unserem E-Bike-Mittelmotor-Vergleich nachlesen.

Hier die ersten Werte im Überblick:

Beispiel 1:
Fast ideale Verhältnisse –  Bosch Active Line Cruise mit PowerPack 500:

Der Turbo Modus unterstützt bei diesem Motortyp etwa zweieinhalb mal so stark wie der Eco Modus (bis zu 250%), der Active Line Motor hat ein Drehmoment 40 Nm. Mit diesem Motor sind z.B. viele Citybikes und Tiefeinsteiger ausgestattet.

Bei einem Motor mit mehr „PS“ in Form von Drehmoment-Power sieht es anders aus – mit ihm kommt man nicht etwa weiter, sondern die Reichweite schrumpft – so wie man mit 200 PS beim Auto mit der gleichen Tankfüllung auch weniger weit kommt als mit 60 PS Motor:

Beispiel 2:
Ideale Verhältnisse – Bosch Performance Line CX mit PowerPack 500:

Der Performance  CX Motor unterstützt mit seinen 75 Nm Kraft bis zu 300%. Dieser Motor wird bei sehr vielen Touren-, Trecking und Mountainbikes verbaut.

Damit habe ich die beiden Motoren am unteren und oberen Leistungsspektrum der Bosch Motoren bei gleichen – idealen – Ausgangsbedingungen gegenübergestellt.

Wie wirken sich nun andere, weniger ideale Bedingungen auf die Reichweiten aus?

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E-Bike Reichweite bei mittleren Praxisbedingungen

Hier gehen wir wieder über den Bosch-Reichweitenrechner vor, mit diesen Voraussetzungen

• bei 21 km/h Durchschnittsgeschwindigkeit
• Systemgewicht 100 kg
• hügeligem Gelände –
• Schotter & befestigte Waldwege
• E-MTB mit gemäßigten Reifen (z.B. Racing Ralph)
• Kettenschaltung
• Trittfrequenz: 70 – 89 U/min
• kein Wind
• geringe Häufigkeit von Anhalten/Anfahren
• Akku neu und vollgeladen

Daraus ergeben sich:

Beispiel 3:
Mittelschwere Verhältnisse – Bosch Performance Line CX mit PowerPack 500:

Als nächstes geben wir noch etwas härtere Bedingungen vor: Und zwar für Touren mit steileren Streckenteilen und losem oder weichem Untergrund – sprich im Wald, Gebirge, auf Trails.

Hier gehen wir wieder über den Bosch-Reichweitenrechner vor, mit diesen Voraussetzungen

• bei 21 km/h Durchschnittsgeschwindigkeit
• Systemgewicht 100 kg
• steileren Anstiegen („Bergstrecke“)  —
• Unbefestigte Wald- und Feldwege —
• E-MTB mit grobstolligeren MTB-Reifen —
• Kettenschaltung
• Trittfrequenz: 70 – 89 U/min
• kein Wind
• selteneres Anhalten/Anfahren, kein Stadtverkehr +
• Akku neu und vollgeladen

Hieraus ergibt sich:

Beispiel 4:
Schwierigere Bedingungen – Bosch Performance Line CX mit PowerPack 500:

Unterbieten lassen sich sogar diese Werte noch bei weniger Reifendruck, den mancher Fahrer für mehr Grip im Gelände wählt,  bei noch grobstolligeren Reifen in Plus- oder Fat-Bike Größen und bei sehr weichem Untergrund (weiche Waldwege, Matsch, Sand, Schnee …).

Der Bosch Reichweitenrechner unterscheidet bei E-MTB-Reifen nicht weiter, weder in der Breite, noch im Profil. Genauso wenig beim wichtigen Reifendruck. Bei der Schaltung könnte man von Kette noch zur Nabenschaltung wechseln, hier verringert sich die Reichweite ebenfalls, aber nur sehr gering.

Eine Reichweite von unter 30 Kilometern mit einem so starken Motor und Power Pack? Das mag zunächst erschrecken, aber muss es nicht. Dazu gleich mehr.

Beim Hersteller Prophete gibt es übrigens einen weiteren Reichweitenrechner im Netz. Noch einen Reichweiten-Rechner gibt es von Bike GPS als App: Als E-Bike Höhenrechner (im App-Store).

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Realistische Reichweite – Gemischte Fahrmodi in der Praxis

Um die oben genannten Zahlen aus dem Reichweitenrechner einzuordnen, gibt es einige Erfahrungswerte:

Die Fahrmodi werden bei einer Tour in der Regel oft gewechselt, umso öfter, je besser die eigene Kraft und Ausdauer ist und je mehr Erfahrung Du auf dem E-Bike hast. Wo es flach ist und Du ohne häufige Geschwindigkeitswechsel (bremsen, anhalten, anfahren) rollen kannst, wirst Du längere Zeit mit Eco gut vorankommen und Reichweite aufsparen. Bei Gegenwind, Steigungen oder wenn Du es sehr eilig hast, wirst Du die Stufe auf Tour oder Sport, Turbo/High oder in den eMTB-Automatik-Modus (verwendet Tour-Turbo) hochschalten, sprich mehr Power vom Motor anfordern. Wieviel elektrische „PS“ Du jeweils zur eigenen Kraft zuschaltest, entscheidest Du somit selbst.

Wo es bergauf geht, geht es auch bergab. Wenn Du im Gefälle oder bei Rückenwind leicht mit trittst – oder über 25 km/h schnell fährst, kannst Du den Modus problemlos auf OFF Schalten. Du verbrauchst gar keinen Strom und sparst dir Reichweite auf. Du trittst auch beim Auto nicht immer aufs Gaspedal und lässt die Karosse auch mal rollen.

In der Praxis wirst Du also immer einen Mix der Fahrmodi nutzen. Das hängt natürlich auch von der eigenen Fitness ab, von der Lust oder Unlust, Dich anzustrengen und von der Freude am Energie- sprich Akku- und Reichweite sparen.

Reichweitenunterschiede beim Mittelmotor vs. Nabenmotor

Bei älteren Motoren, insbesondere Hinterradnabenmotoren, sollte man davon ausgehen, in den unteren Fahrstufen nicht die gleiche Unterstützung zu erhalten wie in den aktuellen Mittelmotoren (siehe E-Bike-Motoren Vergleich). Hier ist es schon aufgrund der niedrigen Leistungswerte (Drehmoment <45 Nm) und auch nach eigenen Erfahrungen mit dem Jetstream mit BionX-Motor schon realistischer, dass „Turbo“ die Standardeinstellung selbst auf gerader Strecke ist.

Ein weiterer Reichweitenrechner, den es online und als App vom Hersteller Fischer für dessen E-Bike-Modelle gibt, zeigt das auch an den Modellen mit den Hinteradmotoren ganz gut auf (Fischer Reichweitenassistent).

Reichweitenfresser: Die Liste

Hier nun eine Liste der wichtigsten Reichweitenfresser beim Mittelmotor – die Tabelle wird noch weiter vervollständigt v.a. mit Werten, wie hoch die jeweilige Auswirkung ist:

Bitte beachten: Die Tabelle stellt einen Debattenbeitrag dar und bietet maximal einen Anhaltspunkt zur Orientierung und zum Vergleich mit Euren Erfahrungen.  Sie basiert auf dem Bosch Reichweitenrechner, auf eigenen Berechnungen und Erfahrungswerten, sowie auf veröffentlichten Statements/Einschätzungen anderer.

Insbesondere der Einfluss der Trittfrequenz, den der Bosch Reichweitenrechner berücksichtigt, erscheint zu niedrig (Siehe auch: Gibt es die optimale Trittfrequenz am e-Bike?)

Die Liste ist gerne mit Euren Anregungen korrigierbar und erweiterbar!

Im zweiten Artikel unserer Serie „Alles zur E-Bike-Reichweite“ haben wir das Thema zur Vereinfachung einmal auf die sechs größten Reichweitenfresser konzentriert und mit einer Infografik zur E-Bike-Reichweite übersichtlich dargestellt.

Die Display-Anzeige der Reichweite kann täuschen

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Die am Display angezeigte Reichweite ist nicht absolut zu sehen!

Sie errechnet sich aus den Bedingungen der letzten gefahrenen Kilometer. Hat man sich an einer steilen Steigung zig Höhenmeter per Turbo / High / Extra unterstützen lassen, sinkt die angezeigte Displayreichweite stark ab. Der Computer geht  davon aus (lineares Denken führt fast immer in die Irre …), dass es ähnlich weitergeht, und zeigt nur noch wenige Kilometer Reichweite an. Fährt man danach einige Kilometer mit leichter Unterstützung (oder resettet Reichweite und gefahrene Kilometer), steigt die Anzeige der Reichweite wieder.

Ich habe mich dadurch auch schon täuschen lassen: Einer meiner ersten Touren-Artikel von 2016 beschäftigte sich mit der Auffahrt auf die Kampenwand von Aschau in Oberbayern aus, das waren etwa 750 Höhenmeter, auf meist Asphalt oder leichtem Kies mit festem Untergrund. An der Steinlingalm angekommen, zeigte das Bosch-Display nur noch 6 km Rest-Reichweite. Ich interpretierte das im Artikel damals als “ tatsächlich fast leeren“ Akku. Stimmte aber nicht!

Wie ich inzwischen gelernt habe, ist die Balkenanzeige für den Ladestand des Akkus verläßlicher: Diese stand aber noch bei drei von fünf Balken – das Bosch PowerPack sollte also noch über mindestens 40% seiner Kapazität verfügbar gehabt haben.

Einige Stimmen zur Reichweite aus der Fahrpraxis

Zum Abschluß noch ein bunter Mix von Statements aus der Praxis zur E-Bike-Reichweite, denen ich in Foren und bei Facebook-Gruppen begegnet bin:

Nach dem oben Gesagten sind sie auch alle nachvollziehbar und widersprechen sich nicht:

• Gestern bin ich 30 km im Wald unterwegs gewesen. Ich habe dabei alle Fahrmodi benutzt und bin schnell unterwegs gewesen. Nach ca. 25!!! Km war der Akku fast leer.
• Kilometer sind beim MTB doch nicht aussagekräftig. Wieviele Höhenmeter waren es denn?
  Ich komme so auf 750 bis 2000 Höhenmeter je nach Modi
• Bei mir reicht eine Akku Ladung ca. 80km normale Strecke, überwiegend in Tour ab und zu Sport. Im Urlaub 1800HM ca. 40km mit drei Balken, war noch einer übrig, viel Sport und Tour gefahren.
• Auf Asphalt schaffe ich 50km+800hm, 75km+450hm, oder 100km+100hm (alles mit Turbo).
• Meiner Meinung nach sind die Höhenmeter gar nicht mal so aussagekräftig. Es kommt viel auf die Reifen, Gewicht und Untergrund an. Ich habe es mal wirklich geschafft 2x400Wh Akkus bei 37 Kilometern leer zu saugen bei 380Hm. An den Vortagen hatte es geregnet und es waren nur ca 9% Asphalt mit im Spiel. Eher Schlamm, weicher Waldboden, Kies … Hatte die MM 29″ [evtl. sind hier die Schwalbe Magic Mary gemeint, besonders weiche und auf Grip ausgelegte Spezialreifen für Enduro- /Downhill] drauf bei nem Bosch im Turbo, 95Kg Gesamtgewicht bei 1,4 Bar Reifendruck
• Nach 20.000 km mit Bosch kam alles an Reichweite vor, 25 km im Modus Sport … bis 150 km im Modus Eco/Tour auf einer Runde rund um Wuppertal. Und meine Frau (wiegt nur halb so viel) kommt mindestens 50 % weiter als ich.
• Es ist immer die Kombi aus allen (Fahrgewicht, Bereifung, Luftdruck, Untergrund, Wetter, eigene Leistung, Fahrverhalten usw.)
• in bergigem Gelände – nur mal als Beispiel:
  101,2 km und 2163 hm, 13 % Restakku (Yamaha 500w)
  41,9 km und 1257 hm, 15% Rest
  55,5 km und 1721 hm, 6% Rest
  87,4 km und 1870 hm, 54% Rest – jeweils war die Verwendung der Stufen: variabel.
• Zu einer Tour München Meran: Die Tour ist so konzipiert, dass man keinen 2. Akku braucht, soweit man mit einer Ladung reichlich 1000 Höhenmeter zurücklegen kann. Das sollte man mit dem entsprechenden Gepäck vorher ausprobieren. Nachlademöglichkeiten gibt es ausreichend auf der Strecke an diversen Einkehrstellen

Dies war also ein erster grober Einstieg ins Thema E-Bike Reichweite – ich hoffe er konnte etwas an Orientierung bieten vor dem E-Bike Kauf.

Dass ich hier vier Reichweitenbeispiele ausschließlich von Bosch verwendet habe, ist übrigens keine Wertung meinerseits. Die Werte lassen sich aufgrund der vergleichbaren Physik und Akkutechnik auf Yamaha, Shimano, Brose und Co. übertragen, solange man beim Mittelmotor und den hier verglichenen Drehmomenten zwischen 40 und 90 Nm bleibt.

Hier noch zu guter Letzt ein spannender Linktipp zum Thema Steigung und Höhenmeter:  Eine sehr ausagekräftige Infoseite vom E-Bike-Verleih Su Bici auf der Kanareninsel La Palma – da gibt es konsequenterweise auch das Angebot, E-Bikes mit zwei Akkus zu mieten: Wie weit komme ich mit meinem EBike auf der steilsten Insel der Welt?

Weiteres zum Thema Reichweite

Im nächsten Artikel zum gleichen Thema geht es etwas tiefer ins Detail, zum Beispiel welche der Reichweitenfresser sich wie stark auswirken. Weiterhin geplant: Wie läßt sich am effektivsten Reichweite sparen, was sind die besten Tipps zur Akkupflege?

Über gebrauchte Akkus und deren mögliche Wiederbelebung habe ich in dieser Story schon etwas erzählt.

Und dann möchte ich mich noch mit der Zukunft der E-Bike-Akkutechnik befassen. Kommt 2019 der der erwartete Durchbruch zu mehr Leistung und längerer Haltbarkeit? Beim unterfränkischen Batterie- und Antriebshersteller BMZ, der u.a. für Brose E-Bike-Motoren und Batterien fertigt, heißt es in einer Buchankündigung in schönstem Industrie-Sprech:

Die Entwicklung elektrochemischer Energiespeicher wird von einer hohen Innovationsdynamik
geprägt. So gibt es bei der LithiumBatterie-Technologie fast alle sechs Monate einen Kapazitäts- und etwa einmal im Jahr einen spürbaren Technologiesprung.

Das Thema bleibt also spannend und dürfte für Überraschungen gut sein.

Dran bleiben am Thema Reichweite?

Im zweiten Artikel „Alles zur E-Bike-Reichweite – Teil 2“ haben wir das Thema auf die sechs größten Reichweitenfresser konzentriert und mit einer Infografik ergänzt.

Einen Artikel zum Thema Akku-Platzierung am E-Bike haben wir unter „E-Bike-Akku: Am Rahmen, im Rahmen oder beides“ veröffentlicht.

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Weiterführende Links rund um die Akkureichweite:

• Alles zur E-Bike Reichweite – Teil 2
• Mit dem E-Bike auf die Kampenwand
• E-MTB-Umrundung des Teide auf Teneriffa