E-Bike Rekuperation Erfahrung gesucht

[ChrisOL]

Wer bremst verliert….

 

[KalterBach]

Wer später bremst fährt länger schnell.

 

[Anhaenger]

Hallo. Ich fahre fast ausschließlich mit einem RM Charger mit Hundeanhänger. Gesamtgewicht des Gespann 225 kg (ich der kleinste Teil). Meist fahre ich in Brandenburg.

Am Wochenende war ich im Sauerland. Auf einer Strecke habe ich 10% Akku auf 5 km verbraucht (normal Verhältnis ca 1:1), auf der anderen 36% auf 11 km. Auf der letzteren habe ich zurück, also bergab, 1% gebraucht. Und da wäre jetzt meine Vermutung, da ich da fast permanent auf der Bremse gestanden habe, hätte ich mir Rekuperation mächtig was zurückgeholt. Irrtum??

 

[inselino]

Nochmal zusammengefasst:
Du kannst mit Rekuparation einen großen Anteil der Bremsenergie zurückgewinnen. Das ist beim E-Bike weniger als beim Auto aber du brauchst beim E-Bike ja auch viel weniger Energie zur Beschleunigung.
Dein Hauptproblem besteht darin, wie das verbaut ist. Wenn du einen Mittelmotor hast, sowie die meisten E-Bikes, dann kann der nicht bremsen. Das ginge nur, wenn der in der Hinterradnabe sitzt und das bringt dann andere Probleme mit sich.
Oder du bräuchtest eben eine komplett seperate Bremseinrichtung, die rekupiert. Also quasi einen Elektromagneten an der Bremsscheibe.
Da gibt es dann wieder viele weitere Fragen angefangen beim Aufbau, beim Preis, beim GEwicht und der Steuerung. Mit Ausnahme deines Spezialfalls ist es für die meisten Leute vermutlich einergieintensiver so eine zusätzliche Einrichtung den Berg hochzubringen als sie in der ABfahrt dann wiedergewinnen.

 

[ChrisOL]

Und dann muss der Akku die Energie auch erst mal aufnehmen können.

 

[inselino]

Ja ist aber glaube ich nicht so das Problem. Wenn ich mir überlege wie anstrengend es ist 100-200W zu treten, dann dürfte das als Bremskraft schon für vieles reichen und ich denke das packen die Akkus locker als Ladestrom.

Nachtrag: So ganz eindeutig ist es gar nicht. Bosch läd mit 4A auf 36V da ist man also so bei 144Watt im Maximum, wenn der Akku recht voll ist sicherlich deutlich weniger. Aber auch 80-100W dürften einiges an Bremsleistung sein.

 

[Seanathair]

"Bremsleistung" müsste 3-4x Antriebsleistung sein, sonst wertlos. Ich glaube, dass kriegt man in einen simplen Ebike-Akku nicht reingeprügelt. Der Motor hat wohl auch nicht die generatorische Leistung.

 

[fried.chycken]

Die Geschwindigkeit ist einfach viel zu klein. Und das Fahrrad zu effizient.

Die Energie, die in deiner Fuhre steckt, ist 1/2 x m x v.

Bei 225kg und 36 km/h (10m/s) sind das 11250J oder 3,125 Wh. Dein Akku hat vermutlich so 500Wh. Also schon Mal nix nennenswertes, zumal noch ein Wirkungsgrad das Ergebnis schmälert.

Bei 100 hm Abfahrt kommen rein rechnerisch (m x g x h) 61,31 Wattstunden raus, also nennenswert mehr. Allerdings ist auch ein Großteil dieser Energie halt nicht übrig, sondern du musst Roll- und Luftwiderstand überwinden. Rekuperieren beim Auto geht nur so gut, weil extrem viel Energie in dem System drin steckt. In einem Fahrrad steckt viel weniger Energie, deswegen kann man weniger rekuperieren. Das ist aber eigentlich positiv, denn um die Energie rekuperieren zu können muss man sie ja erstmal aufgebracht haben. Das Fahrrad ist da schon nahe dran am Effizienzoptimum, man muss gar nicht viel Energie reinstecken um es zu bewegen, also gibt es auch nicht viel überflüssige wieder rauszuholen.

 

[Seanathair]

Das Verhältniss ist beim E-Auto auch nicht besser. Trotzdem wird Rekuperation genutzt.

 

[KalterBach]

Das Verhältniss ist beim E-Auto auch nicht besser. Trotzdem wird Rekuperation genutzt.

Das m in der Formel steht wofür? Wie viel Masse hat ein E-Auto noch, als im Vergleich zum Fahrrad?

Mit ein wenig Suchmaschine findet man recht schnell eine plausible Antwort.

Spoiler

Ein Elektroauto verbraucht deutlich mehr Strom als ein Pedelec. Während ein modernes E-Auto zwischen 15 und 30 kWh pro 100 Kilometer benötigt, liegt der Verbrauch eines Pedelecs bei etwa 0,7 bis 1,0 kWh pro 100 Kilometer. Das bedeutet, dass ein E-Auto 15 bis 30 Mal mehr Energie verbraucht als ein Pedelec für die gleiche Strecke

 

[inselino]

Die Geschwindigkeit ist einfach viel zu klein. Und das Fahrrad zu effizient.

Das hast du auf der vorherigen Seite schon behauptet und es ist immer noch falsch.
Rechne mal aus, was du beim Fahrrad zurückbekommst und was du beim Auto zurückbekommst und dann vergleiche es mit dem Verbrauch wie viel weiter du kommst. Da kommt das gleiche raus.

 

[Seanathair]

Wie viel Masse hat ein E-Auto noch,als im Vergleich zum Fahrrad?

Wie groß ist der Akku im E-Auto im Vergleich zum Fahrrad?.....

 

[isso]

Liegt es nicht daran, dass Geschwindigkeit in abhängigkeit zum Energiebedarf nicht linear ist?

Edit: doppelte Geschwindigkeit braucht ja mehr als die doppelte Energie. Oder irgendwie so.

 

[isso]

Das einzige mit bekannte System bei dem Reku überhaupt so verbaut ist, dass man das gerne und häufig nutzt sind die letzten BionX Motoren. Da kannst du über nen Reedschalter am Bremshebel die einstellbare Reku auslösen ohne mechanisch zu bremsen. Bisschen fummelig den Schalter zu positionieren.

Das wäre ein lustiges Gimmick. Aber wirklich viel.bringt es nicht. Gemessen habe ich es aber auch nie.

 

[inselino]

So um das ein für alle mal zu klären folgt hier eine ausführliche Rechnung. Wer das nicht lesen will kann es ja überspringen.

Weder die Akkugröße, noch die Geschwindigkeit, noch die Masse haben etwas damit, da sich das wieder rausrechnet zumindest wenn wir vereinfacht sowas wie Erwärmung und Luftwiderstand rauslassen.
Angenommen ich habe ein Fahrrad mit Mensch das 100kg wiegt, das beschleunige ich jetzt in auf 6m/s (rund 20km/h).
Dann brauche ich dafür E=0,5*m*v² also 0,5*100*3²=450 Joule bzw. 450 Ws oder 0,125 Wh. Der Energieverbrauch steigt quadratisch mit der Geschwindigkeit. Aber die Energie bleibt ja erstmal im Fahrrad erhalten. Die Energie sinkt durch Lufwiderstand und Reibung (die wir mal weglassen), Wenn sich die Richtung ändert oder es bergauf geht. Wenn wir auf der Ebene sind und dass dann rekupieren, bekommen wir auch 0,083Wh zurück.
Beim Auto kann man die Rechnung auch machen und setzt halt 30m/s ein (grob 100km/h) und 2500kg Gewicht ein. Dann braucht man für die Beschleunigung eben 0,5*2500*30² = 312,5 Wh.

Und genau diese kinetische Energie kann dann zurückgewonnen werden. Wenn wir auf 0 abbremsen dann erhalten wir beim Fahrrad wieder die 0,083Wh und beim Auto 10,4Wh. Beim Auto bekommen wir eben mehr, weil es schwerer und schneller war aber wir haben ja auch vorher mehr reingeesteckt um das schwere Auto so schnell zu machen.
Klar wenn man jetzt aus der Tür raus den Berg runter fährt dann passt ggf. nichts in den Akku. Ansonsten ist die Kapazität aber egal.

Wenn wir sowas wie Luftwiderstand und Reibung einrechnen, sieht es vermutlich noch schlechter aus fürs Auto.
F (Luftwiderstand) = p(Dichte)*v²*A(Stirnfläche)*c_w (Widerstandskoeffizient).
Für den Koeffizienten habe ich für einen Alfa Romeo 0,32 gefunden. DIe Stirnfläche vom Alfa Romeo liegt bei 1,88, das Produkt c_w*A liegt also bei 0,6. Für Radfahrer habe ich hier mal geschaut http://www.kreuzotter.de/krause_speed.htm, da kommt man auch so auf 0,57, kleinere Fläche aber schlechterer c_W Wert also nehmen wir da einfach für beide 0,6m².
Da es aber mit dem Quadrat der Geschwindigkeit steigt, verliert ein Auto bei 100km viel mehr Energie durch den Windwiderstand als ein Radfahrer.
DIchte der Luft ist 1,2kg/m³ unter Standardbedingungen.

Der Radfahrer muss der folgenden Kraft entgegenwirken:
F= 1,2kg/m³*3²m²/s²*0,6m² = 6,5N
Wenn ich jetzt gegen den Widerstand die Geschwindigkeit für 10m halte, dann brauche ich 6,5N*10m=65Nm=65J = 0,018Wh.
Für das Auto:
F=1,2kg/m³*30²m²/s²*0,6m²= 648N für 10m benötige ich also 648N*10m=6480Nm=6480J = 1,8Wh.
Das ist eben ein Faktor 100 (10²) im Energieverlust.

 

[KalterBach]

Wie groß ist der Akku im E-Auto im Vergleich zum Fahrrad?.....

Viel zu groß, da Mann ja immer mindestens 400 Kilometer elektrisch ohne Nachladen fahren können muss.

 

[Pareto]

So um das ein für alle mal zu klären folgt hier eine ausführliche Rechnung. Wer das nicht lesen will kann es ja überspringen.

Weder die Akkugröße, noch die Geschwindigkeit, noch die Masse haben etwas damit, da sich das wieder rausrechnet zumindest wenn wir vereinfacht sowas wie Erwärmung und Luftwiderstand rauslassen.
Angenommen ich habe ein Fahrrad mit Mensch das 100kg wiegt, das beschleunige ich jetzt in auf 6m/s (rund 20km/h).
Dann brauche ich dafür E=0,5*m*v² also 0,5*100*3²=450 Joule bzw. 450 Ws oder 0,125 Wh. Der Energieverbrauch steigt quadratisch mit der Geschwindigkeit. Aber die Energie bleibt ja erstmal im Fahrrad erhalten. Die Energie sinkt durch Lufwiderstand und Reibung (die wir mal weglassen), Wenn sich die Richtung ändert oder es bergauf geht. Wenn wir auf der Ebene sind und dass dann rekupieren, bekommen wir auch 0,083Wh zurück.
Beim Auto kann man die Rechnung auch machen und setzt halt 30m/s ein (grob 100km/h) und 2500kg Gewicht ein. Dann braucht man für die Beschleunigung eben 0,5*2500*30² = 312,5 Wh.

Und genau diese kinetische Energie kann dann zurückgewonnen werden. Wenn wir auf 0 abbremsen dann erhalten wir beim Fahrrad wieder die 0,083Wh und beim Auto 10,4Wh. Beim Auto bekommen wir eben mehr, weil es schwerer und schneller war aber wir haben ja auch vorher mehr reingeesteckt um das schwere Auto so schnell zu machen.
Klar wenn man jetzt aus der Tür raus den Berg runter fährt dann passt ggf. nichts in den Akku. Ansonsten ist die Kapazität aber egal.

Wenn wir sowas wie Luftwiderstand und Reibung einrechnen, sieht es vermutlich noch schlechter aus fürs Auto.
F (Luftwiderstand) = p(Dichte)*v²*A(Stirnfläche)*c_w (Widerstandskoeffizient).
Für den Koeffizienten habe ich für einen Alfa Romeo 0,32 gefunden. DIe Stirnfläche vom Alfa Romeo liegt bei 1,88, das Produkt c_w*A liegt also bei 0,6. Für Radfahrer habe ich hier mal geschaut http://www.kreuzotter.de/krause_speed.htm, da kommt man auch so auf 0,57, kleinere Fläche aber schlechterer c_W Wert also nehmen wir da einfach für beide 0,6m².
Da es aber mit dem Quadrat der Geschwindigkeit steigt, verliert ein Auto bei 100km viel mehr Energie durch den Windwiderstand als ein Radfahrer.
DIchte der Luft ist 1,2kg/m³ unter Standardbedingungen.

Der Radfahrer muss der folgenden Kraft entgegenwirken:
F= 1,2kg/m³*3²m²/s²*0,6m² = 6,5N
Wenn ich jetzt gegen den Widerstand die Geschwindigkeit für 10m halte, dann brauche ich 6,5N*10m=65Nm=65J = 0,018Wh.
Für das Auto:
F=1,2kg/m³*30²m²/s²*0,6m²= 648N für 10m benötige ich also 648N*10m=6480Nm=6480J = 1,8Wh.
Das ist eben ein Faktor 100 (10²) im Energieverlust.

Ich hab's tatsächlich nicht nachgerechnet, ABER das ist ja schlichtweg der Energieerhaltungssatz: Wenn man Erwärmung, Reibung... weglässt, kann man exakt so viel Energie zurückgewinnen wie man reinsteckt. Ob das nun ein Auto ist, ein Fahrrad oder ein Fußball, ist egal

Ich sehe den Punkt irgendwo anders:
Nabenmotoren bei Pedelecs sind Exoten - oftmals bei Discountern oder so verramscht. Da würde keiner eine Rekuperatuion bezahlen wollen, zumal auch dort ein gewisser technische Aufwand nötig wäre (bspw. Ladeelektronik, die sich normal im Ladegerät befindet).
Ausnahmen und Spezialanfertigungen mal ausgenommen.

Der Standard sind Mittelmotoren, da sind wir uns einig, dass es technisch sehr aufwändig wäre.
Das wäre nicht nur mit Geld, sondern auch mit Gewicht zu bezahlen. Ob die eingesparte Energie ökologisch nachhaltig wäre, bezweifle ich (Material, Produktion).

 

[isso]

Bei einem Mittelmotor müsste man den Freilauf festsetzen können. Hinzu käme weiterer Verschleiß im Antrieb.

Mittelmotoren halte ich für eh für nicht gerade die sinnvollsten Investition.

Bei dem Neodrives System finde ich es schon ärgerlich, dass man zwar eine Reku hat, diese aber nur durch negativ schalten der Unterstützungsstufen aktiviert wird. Willst du von max Unterstützung auf max Reku, kannst du 8mal auf den Knopf drücken.
Da einen Schalter am Bremshebel wäre mir schon einen Aufpreis wert gewesen.

Mit so einer Steuerung fällt halt der Nutzwert ins bodenlose.

 

[cebewee]

was findest du an Mittelmotoren nicht sinnvoll?

 

[KalterBach]

was findest du an Mittelmotoren nicht sinnvoll?

Mich stört vor allem der höheren Verschleiß am Antriebsstrang im Gegensatz zum Nebenmotor. Dazu ist der Nabenmotor quasi flüsterleise.

 

[cebewee]

Wie funktioniert das eigentlich mit der Ermittlung der notwendigen Unterstützung? Der Mittelmotor hat ja direkt Zugriff auf die über die Kurbel aufgebrachte Kraft. Ein Nabenmotor hinten nur nach der die Übersetzung, ein Nabenmotor vorne gar nicht.

 

[inselino]

Ich hab's tatsächlich nicht nachgerechnet, ABER das ist ja schlichtweg der Energieerhaltungssatz: Wenn man Erwärmung, Reibung... weglässt, kann man exakt so viel Energie zurückgewinnen wie man reinsteckt. Ob das nun ein Auto ist, ein Fahrrad oder ein Fußball, ist egal

Jo für den ersten Teil stimmt das. Und im zweiten Teil zeige ich dann, dass ein Auto viel mehr Energie gegen den Wind aufwenden muss da es eben quadratisch mit der Geschwindigkeit wächst.

Die Gründe, warum man soetwas nicht sieht sind andere. Der Mittelmotor ist eigentlich am besten. Man hat einen sehr guten Schwerpunkt, kann direkt an der Pedale unterstützen und kann auch hinten noch ohne großen Mehraufwand eine Schaltung unterbringen. Nachteil ist der etwas höhere Verschleiß der Kette. Es hat ja einen Grund, warum die Bosch Mittelmotoren so weit verbreitet sind.
Wie schon beschrieben lässt sich über einen normalen Mittelmotor mit Freilauf hinten keine Energie zurückgewinnen. Ich bräuchte also relevante anbauten und das ist viel zu teuer in Anschaffung und Wartung und hat nochmal mehr Gewicht.

In Nabenmotorern eben denkbar aber die haben dann andere Nachteile.

 

[isso]

Wie funktioniert das eigentlich mit der Ermittlung der notwendigen Unterstützung?

Inzwischen gibt es Drehmomentsensoren im Tretlager oder es wird im Motor gemessen. Letzteres ist bei meinem und beim BionX so.

Günstig ist einfach ohne Drehmoment die Bewegung der Pedale messen, also an und aus mit etwas Verzögerung.

Ich kenne beide Motortypen, den Neodrives und einen Ansmann Nabenmotor sehr ausgiebig.

Für mich überwiegen ganz klar die Vorteile bei Nabenmotoren.

Einfach der Antrieb, ich tausche einmal im Jahr bei 8-10k und da ginge noch etwas mehr. Dreimal wäre es mit Mittelmotor garantiert. Einmal mit Kassette.

Geräusche sind mir da auch wichtig.

Die meisten wirklich viel fahrenden sind irgendwann von Mittelmotoren genervt, es geht halt einfacher.

Natürlich bringen die etwas weniger Power an die Hinterachse, die volle Unterstützung nutze ich nur noch wenn ich krank bin oder Anhänger ziehe. Wohl gemerkt im Lastenrad und ohne mich als wirklich sportlich zu bezeichnen.

Man könnte mal schauen ob man die Chinasysteme inzwischen mit Drehmomentsensor und Reku über Bremshebel aufgebaut bekommt. Das wäre schön echt spannend!

 

[fried.chycken]

Das hast du auf der vorherigen Seite schon behauptet und es ist immer noch falsch.

Da widerspreche ich. Ich habe es schon mal gesagt und hab auch immer noch recht

Deine Rechnung ist zwar prinzipiell korrekt, legt aber einige zu stark vereinfachte Voraussetzungen zugrunde.
- die Höhe der (negativen) Beschleunigung hat einen starken Einfluss darauf, wie viel Energie zurück kommt. davon ausgehend, dass ein Radfahrer und ein Autofahrer die rote Ampel gleichzeitig sehen, muss der Autofahrer mit 60 km/h dreimal so stark verzögern wie der Radfahrer, der aus 20 km/h abbremst. Weil die Widerstände beim verzögern eben nicht konstant sind, sondern einen dynamischen Prozess beschreiben, ergibt sich da eine Differentialgleichung, die ich mobil beim besten Willen nicht hier rein gehämmert kriege. Aufgelöst ergibt sich jedenfalls (rho * Cw * A * v0^4)/8 a. Gesetzt den Fall, Cw*A und rho ist gleich, das Auto hat 20m/s, der Radfahrer 10m/s, das Auto bremst mit 6m/s² und das Rad mit 2m/s², dann ergibt sich noch ein Faktor 6, um den der Luftwiderstand des Autos höher ist als der des Rades.

Wenn ich dann die Rechnung weitermache (Rollwiderstand, potentielle/kinetische Energie mit den Gewichten...), komme ich beim Fahrrad auf 40% Rückgewinnungspotential, beim Auto auf 60%.

- In der Auslegung spielt nicht nur eine Rolle, um wie viel Prozent ich die Reichweite durch Rekuperation erhöhen kann, sondern auch, was mich das zusätzlich kostet (an Gewicht, an Geld, an Optimierung). Wenn ich beim Auto bei gleichem Akku die Reichweite durch Rekuperation um 10% speichern kann, spare ich mir vielleicht 5kwh Akku. Das ist ein Batzen, das lohnt auch etwas Aufwand. Wenn ich beim Rad die Reichweite um 10% steigern kann, spare ich 50 Wh. das lohnt nicht, da kann ich einfach ein bisschen mehr Kapazität im Akku einbauen und gut ist.

Weitere technische Einschränkungen sind dabei noch nicht betrachtet: Die Leistungselektronik im Auto ist auf einem ganz anderen Level als im Fahrrad, ich kann hier viel effizienter rekuperieren. Das alles im Rad unterzubringen würde vermutlich mehr kosten als ein zweiter Akku, und mehr wiegen. Freilauf kann ich keinen verbauen wenn ich rekuperieren will, also muss sich immer alles mitdrehen. Das bedeutet aber auch, dass ich nur Direktantriebe fahren kann oder immer ein Getriebe mitbewegen muss am Fahrrad. Rekuperation geht deswegen nur bei direktangetriebenen Nabenmotoren. Die sind prinzipbedingt aber nicht so doll für schwere Lasten am Berg, die tun sich schwer mit viel Drehmoment und niedriger Drehzahl. Selbst wenn sie es schaffen, sinkt der Wirkungsgrad am Berg bei niedrigen Geschwindigkeiten immens.

- Letzte Betrachtung, aus meinem täglichen Leben: Wenn ich mit dem Lastenrad den Berg runter fahre, bremse ich nicht auf 15 km/h ab. Ich rolle eher so mit 40... das bedeutet aber, dass ein Haufen Energie, den ich beim hochfahren mit 10 km/h oder 15 km/h in Höhe gesteckt habe, direkt in Luftwiderstand aufgeht. Bei vielen Alltäglichen Anstiegen bremse ich also gar nicht wirklich viel, ich rolle einfach schneller. Hier geht also noch mehr Rekuperationspotential im wahrsten Sinne in Luft auf...


Fazit: regelmäßig Kette ölen bringt mehr als Rekuperation.

wenn man natürlich wie @isso mit einem rekuperationsfähigen Motor (direct drive) fährt, dann ist es doof, wenn der Hersteller es so schwierig macht zu rekuperieren. andererseits würde es auch nicht viel bringen wenn man es einfacher nutzen könnte

 

[Daniboy]

Mir würde ein rekuperationsfähiges Fahrrad gefallen, um die Bremswirkung zu nutzen - wenn es dann auch noch etwas Strom retour gewinnt, wäre das natürlich auch nett.

Als ergonomisch günstigen Bremshebel für gerade Lenker, wünsche ich mir einen wie bei meinem Elektro-Tretroller (links Bremse, rechts "Gas").

Die Hebel werden jeweils mit dem Daumen nach unten gedrückt. Sie behindern auch nicht den Betrieb von zusätzlichen normalen Bremshebeln.

Die Bremswirkung ist bei meinem Roller für meinen Fahrstil so gut, dass ich sie als alleinige Betriebsbremse verwenden kann und nur in Notfällen die zweite Bremse nehmen muss. Das fände ich bei Fahrrad auch nett, da sich die Bremse dadurch nicht abnutzt, da das System quasi verschleißfrei ist.