Akku Technik

Allgemein

Im Akkumulator wird die Energie gespeichert, die Ihnen das Radfahren erleichtert, die Ihnen den gefühlten Rückenwind verschafft, Sie beim Treten unterstützt. Gab es anfänglich noch verschiedene Technologien (Blei, Nickel-Cadmium NiCd oder Nickel-Metall-Hydrid NiMH), so haben sich heute die Lithium-Ionen Akkus durchgesetzt. Die hohe Energiedichte, also viel Energie auf kleinem Raum und wenig Gewicht, machen sie zu den Akkus der Wahl. Li-Ion Akkus haben eine verschwindend geringe Selbstentladung, können jederzeit nachgeladen werden, und sie vertragen bis zu 1000 volle Lade-/Entladezyklen. Der Wartungsaufwand beschränkt sich auf das Nachladen alle 3 Monate auch bei Nichtbenutzung, mehr ist nicht zu tun. Akkus werden montiert zumeist im Rahmendreieck, integriert in den Gepäckträger oder als eine Einheit mit dem Motor in der Nähe des Tretlagers. Speziell bei Mountainbikes ist die Montage im Rahmendreieck vorteilhaft, da sie hilft das „Aufsteigen“ des Vorderrades zu verhindern.

Energieinhalt, Spannung, Kapazität

Eine wichtige Frage beim Kauf eines Elektrorades ist natürlich die Frage nach der Reichweite. Die Antwort hängt von vielen Faktoren ab: Gelände, gewählte Unterstützungsstufe, aber auch das Gewicht des Fahrers und des Gepäcks gehen hier ein. Ein weiterer Punkt ist die Größe des Akkus, je größer, desto mehr Energie kann er speichern, desto länger hält er durch. In Zahlen ausgedrückt wurde dafür lange die sogenannte Akkukapazität, angegeben in Amperestunden (Ah), verwendet. Sie kennen das vom Auto, eine 60 Ah-Batterie hat mehr Reserven als eine 45 Ah-Batterie. Beim Auto ist der Vergleich der Kapazität auch richtig und ausreichend, arbeiten doch alle Autobatterien mit einer elektrischen Spannung von 12 Volt (V).

Bei den Elektrorädern ist das etwas anders, hier gibt es Systeme mit 36 V Systemspannung und welche mit 48 V. Das Vergleichen der Amperestunden reicht daher nicht mehr aus, man muss den Energieinhalt vergleichen. Dieser errechnet sich aus der Multiplikation der Akkukapazität und der Systemspannung, er wird in Wattstunden (Wh) angegeben. Ein Beispiel:

Hersteller A nutzt eine Systemspannung von 36 Volt und bietet einen Akku mit 10 Ah an.
Hersteller B nutzt 48 V und bietet einen 8 Ah Akku an.

Welcher hat mehr Energie? Auf den ersten Blick Hersteller A, aber stimmt das auch? Die Rechnung ergibt:

Hersteller A: Energieinhalt = Spannung mal Kapazität = 36 V x 10 Ah = 360 Wh Hersteller B: Energieinhalt = Spannung mal Kapazität = 48 V x 8 Ah = 384 Wh

Es zeigt sich, der Akku des Herstellers B verfügt über mehr Energie. Damit Sie als Kunde nicht Kopfrechnen müssen, finden Sie natürlich auf allen unserer angebotenen Akkus die Angabe in Wh, somit können Sie einfach vergleichen.

Es sei darauf hingewiesen, dass ein größerer Akku nicht unbedingt immer die bessere Wahl ist. Warum nicht? Weil ein größerer Akku zwar mehr Reichweite bietet, aber auch mehr kostet und auch mehr Gewicht hat. Da stellt sich nun die konkrete Frage nach der Reichweite, wie viele Wh brauche ich denn für meine Strecke? Diese Frage wird im nächsten Punkt beantwortet.

 

Ergebniss zur Reichweite

Es ist schwierig zuverlässig vorauszusagen wie weit man mit einer Akkuladung fahren kann. Das Gewicht des Fahrers, die gewählte Unterstützung und natürlich das Gelände und der Straßenbelag sowie der Luftdruck in den Reifen sind dabei die beeinflussenden Faktoren. Um eine reale Vorstellung zu bekommen, wurde in der Zeit von August bis November 2012 darüber Buch geführt. Das Elektrorad hatte eine BionX 48 V Antrieb mit einer Akkuenergie von 302 Wh. Das Gewicht des Fahrers betrug 65 kg, das des Rades weitere 25 kg. Gefahren wurde in Erlangen und Umgebung, meistens mit einer Unterstützung von 100% (100% bedeutet, der Antrieb unterstützt noch einmal mit der gleichen Leistung die auch schon der Fahrer aufbringt. Kraftmäßig also ein Ein-Mann-Tandem). Nach Auswertung der Aufzeichnungen kann zusammenfassend folgendes gesagt werden:

Eine Akkuladung (302 Wh) war ausreichend für eine Strecke von ca. 60-70km mit noch ein wenig Reserve. Gefahren wurde mit einem BionX-48 V System. Jedoch ergeben sich andere Reichweiten bei anderen Bedingungen wie Gesamtgewicht (Rad, Fahrer, Gepäck), der gewählten Unterstützungsstufe, des Geländes und der Außentemperatur.

Selbstverständlich wurden auch die Stromkosten für das Laden ermittelt, diese sind erstaunlich gering: Für 100 km Fahrt entstehen Kosten für Strom aus der Steckdose in Höhe von 12 Cent (bei 30 Cent pro Kilowattstunde).

Wenn Sie täglich zur Arbeit und zurück 40 km zurücklegen wollen, reichen 300 Wh völlig aus, Sie benötigen keinen Akku mit 500 Wh. Planen Sie jedoch lange Touren mit über 100 km pro Tag, dann ist ein deutlich größerer Akku notwendig, sie wollen ja auch noch etwas Reserve haben.

Nach durchschnittlich 3 Stunden Ladezeit bei halbem Akku war der Ladevorgang beendet. Maximal waren es knapp 5 Stunden. Je länger es dauert, desto schonender wird der Akku behandelt. Daher ist eine Schnellladung (innerhalb einer Stunde) nicht unbedingt immer die beste Wahl. Nutzen Sie die Zeit die sie haben zum Laden. Normalerweise wird das über Nacht passieren, da spielt die Zeit keine so große Rolle.

 

Ladegerät, Ladezyklen

Über das Ladegerät wird er Akku wieder mit Energie versorgt. Im Allgemeinen ist dafür vom Hersteller ein spezielles Ladegerät vorgesehen. Dabei werten diese den aktuellen Ladezustand und die Temperatur aus um den Akku möglichst schonend wieder auf volle Ladung zu bringen. Oft können die Akkus zum Laden am Rad verbleiben falls eine Steckdose in der Nähe ist, immer kann man sie auch von Rad abnehmen und in die Wohnung mitnehmen (das dient auch dem Diebstahlschutz).

Geht es auf eine große, mehrtägige Tour, dann sind Gewicht und Größe des Ladegerätes von Bedeutung, sie müssen es ja mitnehmen. Fragen Sie danach.

Die heute verwendeten Li-Ion Akkus erreichen bis zu 1000 volle Lade-/Entladezyklen. Wird er Akku schon vorher aufgeladen, manche Hersteller empfehlen das bei etwa halb entleertem Akku, so sind auch mehr Ladungen möglich.