Sind e-Bikes unsere Klimaretter? Transportleistung und Akkus auf dem Prüfstand

Vom Standpunkt des Bewusstseins ihrer Nutzer ist es klar: das e-Bike ist das konkurrenzlos effizienteste Hybridfahrzeug - Muskelkraft und Strom aus leistungsfähigen Akkus erzeugen keine Umweltgifte bei einer Radtour oder dem Einkaufen auf kurzen Strecken, das ausgeatmete Kohlendioxid schlägt in der Ökobilanz sogar positiv zu Buche. Dass ein Pedelec oder eBike in der Klimafreundlichkeit einem Kraftfahrzeug überlegen ist, bezweifelt dabei niemand, der PKW ist vor allem deswegen so beliebt, weil die Pedalnutzung Pferdestärken freisetzt, er schnell ist und mit hohen Nutzlasten beladen werden kann. Der Vergleich David gegen Goliath mag verwegen sein, doch das Hauptverkehrsmittel unserer Tage hat einen Konkurrenten der Herzen bekommen
Das Umdenken in der Gesellschaft veranlasst die Automobilherstellen mit dem Slogan „Innovation der Mobilität“ ihre Initiative in der Entwicklung von CO2 reduzierten Antrieben hervorzuheben. Dabei gibt es das Konzept schon längst - es nennt sich Elektrofahrrad oder mit einem Anglizismus e-Bike.

LADE ...
©Bild von Von majeczka/shutterstock_85017865 auf Alterix

Als Beispiel für Energieeffizienz und Klimafreundlichkeit diene folgende Rechnung: nehmen wir den bundesdeutschen Energiemix für Stromerzeugung aus konventionellen Gas- und Kohlekraftwerken, Atomkraft sowie erneuerbaren Energien des Jahres 2014, beträgt der Energieverbrauch durch den Antrieb eines e-Bikes in Benzin umgerechnet ca, 0,2l pro 100 km. Der Anteil der erneuerbaren Energien in 2014 hat sich dabei von knapp 26% auf 46% in 2019 fast verdoppelt. Bei Zugrundelegung eines Benzinpreises aus Januar 2020 von ca. 1,34€ pro Liter ergibt dies einen Preis von 2,7 Eurocent für 10 km Fahrleistung mit einem Elektofahrrad, wenn es einzig durch Motorkraft bewegt wird. Das e-Bike ist demzufolge das im Energieverbrauchsvergleich günstigste Verkehrsmittel. Dabei spielt freilich auch eine Rolle, dass ein Fahrrad erheblich leichter als ein Auto ist und weniger Masse bewegt wird.

Vergleichen wir daher die Effizienz der Gewichts-Nutzen-Verteilung: ein modernes Cityrad, das im Vergleich zu einem Sportgerät wie ein Rennrad schwer ist, wiegt ca. 15 kg. Mit Fahrer und Zuladung erreichen wir im Schnitt etwa 100 kg. Ein PKW der unteren Mittelklasse wiegt leer zwischen 1.000 und 1.500 kg. Hier gelten laut Straßenverkehrsordnung klare Grenzen für die Zuladung, die etwa 400 - 500 kg beträgt. Das Eigengewicht im Verhältnis zur Traglast sieht deutlich schlechter aus; während ein eBike etwa das Siebenfache seines Eigengewichts tragen kann, ist die Traglast eines Autos auf weniger als ein Drittel des Eigengewichts begrenzt. Umgerechnet auf Benzin heißt das: ein Liter Benzin als Äquivalent für die Energieleistung eines e-Bikes ist zwanzig Mal effektiver als für ein Auto. Die Schere geht noch weiter auseinander, wenn wir das Gewicht des Akku allein betrachten: bei einem PKW wiegt er 300 kg, bei einem e-Bike 3kg, also 1 Prozent. 

Wenden wir uns nun kurz dem Wirkungsgrad der eingesetzten zu erhaltener Energieleistung zu. Ein Mensch geht 5 km in einer Stunde bei einem Verbrauch von 50 Watt Muskelenergie, das 10 W pro km ergibt. Ein e-Bike-Fahrer legt mit gleichem Energieaufwand etwa 16 - 20 km zurück. Das ergibt 2,5 - 3 Watt pro km - unerreichbar für jedes andere Verkehrsmittel.

Warum e-Bikes die klassischen Fahrräder nicht ersetzen

Kritiker bezweifeln die Zero-Emission-Argumentation, da e-Bikes die klassischen Räder ersetzen und Emissionen durch die Aufladung der Akkus entstehen. Eine Befragung der Hochschule Luzern aus dem Jahre 2010 belegt tatsächlich, dass unter den e-Bike-Nutzern etwa 20% weniger Rad gefahren wird, aber auch 50% weniger Bus und Bahn. Das e-Bike ersetzt also nicht das Rad, sondern die öffentlichen Verkehrsmittel, die zwar umweltfreundlicher als ein eigenes Auto sind, aber nicht annähernd mit einem e-Bike in Effizienz und Lastpotential vergleichbar sind. Die niederländische Studie „Rapport Electrisch Fietsen“ aus 2009 legt indes dar, dass e-Bikes größtenteils für Strecken über fünf Kilometer verwendet werden, die untrainierten Radlern mit einem nicht elektrisch unterstützten Fahrrad schwerfallen können. Auch hierbei bedeutete die Rückkehr zum eigenen PKW oder ebenfalls zu öffentlichen Verkehrsmitteln eine negative Entwicklung.

LADE ...
©Bild von danielkirsch/Pixabay auf Alterix

Lithium-Ionen-Akkus – besser als ihr Ruf

Die Li-Ion-Akkus für e-Bikes sind weder mit denen aus Smartphones noch aus Autos vergleichbar. Das Marktsegment unterliegt einem geordneten Wettbewerb, sodass weder zugekaufte Billigprodukte, die im Betrieb in Brand geraten, noch Schäden an der Elektrik oder anderen Komponenten auftreten. Der Herstellungsprozess wird sorgfältig überwacht und die Abstimmung auf das zu bestückende e-Bike wird in höchstem Maße beachtet. Die Hersteller geben die Haltbarkeit derzeit zwischen 500 und 1000 volle Ladezyklen an, das heißt also, drei Drittelladungen entsprechen einer Vollladung. Der Mythos des Memory-Effekts, dass die Ladekapazität sich bei einer Teilladung reduziert, gehört längst der Vergangenheit an und tritt bei Li-Ion-Akkus nicht auf. Achte beim Kauf daher darauf, dass kein Nickel-Cadmium (NiCd)- oder Nickelmetallhybrid (NiMH)-Akku angeboten wird. Die Reichweite eines Akku mit 24V und 10Ah beträgt mindestens 30km, im Schnitt eher 40 - 50km, unter besten Bedingungen auch 100km. Die Fahrleistung liegt also, angemessene Handhabung und Nutzung vorausgesetzt, bei mindestens 15.000 km. Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt aus der Schweiz EMPA veröffentlichte 2010 eine Studie zur Ökobilanz von Li-Ion-Akkus für Elektroautos. Dort wird von einem Wert von 54kg CO2 pro kWh ausgegangen. Dies auf die Kapazität eines E-Bike-Akku von 0,24 kWh (24V 10Ah) bei 15.000 km geschätzter Gesamtreichweite umgerechnet ergibt einen Kohlendioxid-Ausstoß der stromerzeugenden Kraftwerke von knapp einem Gramm pro km.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Herstellung eines e-Bike-Akku mit 4,74g CO2 angegeben wird.

Stromverbrauch Haushaltsgeräte und e-Bike im Vergleich

Elektrogerät

Leistungsaufnahme typisch

Nutzung täglich

Tagesverbrauch

Verbrauch

jährlich

Kühlschrank

abh. v. Energieeffizienz

24 h

abh. v. Energieeffizienz

250 kWh

Laptop

50 Watt

8 h

0,4 kWh

146 kWh

Glühfadenlampe

60 Watt

5 h

0,3 kWh

109,5 kWh

LED-Leuchtmittel

9 Watt

5 h

0,045 kWh

16,43 kWh

Dusche Warmwasser

20 l á 2,5 Wh

5 min

0,5 kWh

182,5 kWh

Elektrofahrrad

Akku 240 Wh

15 km

0,12 kWh

43,8 kWh

 

E-Bike fahren verbraucht weniger elektrische Energie als die Arbeit an einem Notebook bei einem achtstündigen Bürojob

Die Elektrisierung der Mobilität ist erklärtes Ziel der Regierungen der Industrienationen; Deutschland schaut nach Skandinavien und den Niederlanden, die weit früher beginnen, Verbrennungsmotoren von den Straßen zu verbannen. Der Ausbau der öffentlichen Verkehrsmittel ist ein guter Schritt, wenn er denn tatsächlich getan wird, von der Senkung der Mehrwertsteuer auf Fahrpreise allein ist allerdings die Zuverlässigkeit und die Infrastruktur nicht verbessert. Jeder hat es in der Hand, seinen eigenen Beitrag zu leisten. Für die Aktivität des Einzelnen, seine lautlose, energie- und ressourcenschonende Mobilität umweltfreundlich zu gestalten, ist das e-Bike die Lösung.