FAQ Elektromotoren für E-Bikes - was Sie darüber wissen sollten

Wie funktioniert ein Elektromotor?

Die Drehbewegung eines Elektromotors beruht auf den Kräften, die verschiedene Magnetfelder aufeinander ausüben. Ein Elektromotor wandelt die Kraft, die von einem Magnetfeld auf einen stromdurchflossenen Leiter einer Spule ausgeübt wird, in Bewegungsenergie um. Damit ist der Elektromotor das Gegenstück zum Generator. Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren stellen Elektromotoren über einen großen Drehzahlbereich ein gleichmäßiges Drehmoment stufenlos zur Verfügung – ein Getriebe oder eine Kupplung sind dabei ebenso wenig notwendig wie eine Abgasanlage. Der hohe Wirkungsgrad hat zur Folge, dass auch die Abwärme – verglichen mit der eines Verbrennungsmotors, gering ausfällt. Das eigentliche „Herz“ eines Elektroantriebs ist der Energiespeicher, meist in Form von Akkumulatoren, die den Strom für den Elektromotor liefern.

Ist die Technik tatsächlich schon ausgereift?

Vor allem als platz- und gewichtssparende Radnabenmotoren gelten E-Motoren als äußerst ausgereift. Das liegt nicht zuletzt daran, dass der Elektromotor sogar einige Jahrzehnte früher erfunden wurde als der Verbrennungsmotor. Bereits 1834 entwickelte Hermann Jacobi den ersten praxistauglichen, 220 Watt starken Elektromotor, 1837 erhielt der US-Amerikaner Thomas Davenport das weltweit erste Patent.

Der erste Verbrennungsmotor wurde hingegen erst 1875 von Nicolaus August Otto gebaut (daher Ottomotor). Noch zu Beginn des 20. Jahrhunderts lagen Elektro- und Verbrennungsmotoren etwa gleichauf. Um 1900 waren in den USA 40 Prozent der Automobile Dampfwagen, 38 Prozent Elektrowagen und lediglich 22 Prozent Benzinwagen. Erst danach wurden die Fahrzeuge mit Elektromotor von solchen mit Verbrennungsmotor schrittweise verdrängt. Elektroautos, die auf die schweren Akkus mit langen Ladezeiten angewiesen waren, konnten mit der Reichweite von Autos mit Kraftstoffmotoren nicht mithalten.

Wer braucht Elektromotoren - das ging bisher doch gut genug?

Nicht wirklich. In der Industrie werden Elektromotoren seit über einem Jahrhundert vor allem zum Antrieb verschiedener Arbeitsmaschinen und Schienenfahrzeuge eingesetzt. Aber auch zahlreiche Dinge des täglichen Lebens – ob Rasierapparat, Mixer, Staubsauger oder Waschmaschine – würden ohne Elektromotoren nicht funktionieren. Ebenso wie Aufzüge, Oberleitungsbusse oder gigantische Kreuzfahrtschiffe – überall sorgen hochentwickelte Elektromotoren für den Antrieb. Selbst Kinder besitzen oft sogar mehrere Elektroautos – denn auch die berühmte Carrera-Rennbahn funktioniert nach diesem Prinzip.

Sind Elektromotoren zuverlässig genug, um ein Fahrzeug anzutreiben?

E-Motoren besitzen erheblich weniger bewegliche Teile als Verbrennungsmotoren, sind generell einfacher aufgebaut und daher in der Regel weniger defektanfällig. Auf den Antriebsteil bezogen sind elektrisch angetriebene Fahrzeuge sehr wartungsarm – auch Ölwechsel sind nicht notwendig. Lediglich die Akkus haben, abhängig von Typ und Beanspruchung, eine kürzere bis ähnliche Lebensdauer wie Verbrennungsmotoren.

Ist ein E-Motor stark genug, um ein Fahrzeug anzutreiben?

Mehr als das! Zahlreiche Beispiele, etwa das des kalifornischen Elektrosportwagens Tesla oder einer modernen Elektro-Lokomotive beweisen, dass Elektrofahrzeuge durch die bauartbedingten Vorteile vergleichbaren Benzinern bei Drehmoment, Leistung und Beschleunigung sogar deutlich überlegen sind.

Ist der Wirkungsgrad mit einem Verbrennungsmotor vergleichbar?

E-Motoren zeichnen sich nicht nur durch sehr hohe Effizienz über einen großen Leistungsbereich aus, sondern auch durch ein günstiges Verhältnis von Leistung zu Gewicht. Im direkten Vergleich sind die Wirkungsgrade von E-Motoren (zwischen 60 und 95%) deutlich höher als die von Benzinern (etwa 20% ) und selbst modernsten Dieselaggregaten mit Direkteinspritzung (bis zu 45%). Besonders gravierend ist der Unterschied bei Teilbelastung: Da Autos im Stadtverkehr fast ausschließlich unter Teillast fahren, spielen E-Motoren hier ihre Vorzüge besonders aus. In vielen Eigenschaften ist der Elektromotor einem Verbrennungsmotor sogar überlegen. Dazu zählen der einfachere Aufbau des Antriebsstrangs, das geringere Gewicht und die geringere Geräuschentwicklung.

Wird die Leistung von Elektromotoren auch in PS gemessen?

Im Normalfall wird die Leistung in Watt (W) oder Kilowatt (kW) angegeben, der einzigen offiziell anerkannten metrischen Einheit für Motorenleistung. 1 Kilowatt entspricht 1,35962 Pferdestärken (PS). Obwohl sich die PS noch immer im allgemeinen Sprachgebrauch hält, sind sie seit 30 Jahren keine gesetzliche Einheit mehr. So darf in der Automobilwerbung PS lediglich als Zusatzangabe zu kW geführt werden. Ab 1. Jänner 2010 sind PS in der gesamten EU nicht mehr zulässig.

Wie groß ist der Wirkungsgrad eines Elektromotors genau?

Eine seriöse Angabe lässt sich nur unter Berücksichtigung der Art der Stromversorgung abgeben, die zur Ladung der Akkus genutzt wird. Wird der größte Teil der gewonnenen Energie in konventionellen thermischen oder Atomkraftwerken produziert, liegt der aufsummierte Wirkungsgrad bei gerade einmal 25 - 40%. Bei regenerativen Energiequellen, wie etwa der Photovoltaik, der Wind- oder Wasserkraft und bei Erdwärmekraftwerken klettert der Gesamtwirkungsgrad auf über 60%. Bei ElectroDrive wird ausschließlich Strom aus erneuerbaren Energiequellen genutzt.