Der Toyota Prius kam erstmals mit einer bahnbrechenden Technologie namens regeneratives Bremsen auf den Markt und ist seitdem bei vielen Fahrzeugen beliebt. Viele Radfahrer, insbesondere diejenigen, die Elektrofahrräder besitzen, gehen davon aus, dass ihre Fahrräder regenerative Bremsen haben würden.
Aber ist das wahr? Ist es logisch, regenerative Bremsen bei Elektrofahrrädern zu verwenden?
Schauen wir uns diese Frage genauer an.
Regeneratives Bremsen ist der Prozess, bei dem E-Bikes kinetische Energie in elektrische Ladung umwandeln, die von den Batterien verwendet werden kann. Der aktuelle Technologiestand sowie die Geschwindigkeiten und Gewichte von Elektrofahrrädern erlauben es nicht, regeneratives Bremsen bei E-Bikes effektiv zu nutzen.
Was Ist Eine Regenerative Bremse Bei E-Bikes? Lohnt Es Sich?
Regeneratives Bremsen oder Regen-Bremsen ist ein bahnbrechendes Konzept für umweltfreundliche Fahrzeuge. Es wurde in den frühen 2000er Jahren populär und ist in Elektroautos und anderen Fahrzeugen weit verbreitet. Es wurde schnell von kleineren Fahrzeugen übernommen und auf E-Bikes ausgeweitet.
Viele E-Bike-Fahrer mögen denken, dass E-Bikes tatsächlich ihre regenerative Bremsung nutzen, um die kinetische Energie während des Bremsens zum Laden der Batterie umzuwandeln. Obwohl Fahrradhersteller versuchten, die Idee bekannt zu machen, hatte sie im Moment keinen großen Erfolg.
Regeneratives Bremsen für E-Bikes, seien wir ehrlich, lohnt sich nicht. Es lohnt sich nicht, bei einem E-Bike ein regeneratives Bremssystem einzubauen.
Easy Fact: Rekuperative Bremssysteme für E-Bikes sind derzeit nicht in der Lage, genug Energie zu produzieren, umzuwandeln oder zu speichern, um solche Systeme für den Einbau in E-Bikes lohnenswert zu machen.
Lassen Sie uns nun einen nach dem anderen untersuchen.
Elektrofahrräder Erzeugen Nicht Genug Kinetische Energie, Um Eine Regenerative Bremse Zu Ermöglichen
Wir müssen die Beziehung zwischen Fahrzeuggröße, kinetischer Energie und Energie verstehen, die für regenerative Bremsen bei Elektrofahrrädern benötigt wird.
Die Summe aus Fahrzeugmasse und Fahrzeuggeschwindigkeit dividiert durch die kinetische Energie wird als kinetische Energie bezeichnet. Schließlich wird die Summe halbiert, was dann das Endergebnis der kinetischen Energie für ein fahrendes Fahrzeug ergibt.
Die Gleichung lautet dann:
KE (Kinetische Energie)= * m * v
m bezieht sich auf die Fahrzeugmasse und v bezieht sich auf die Fahrzeuggeschwindigkeit.
Die Gleichung erklärt, dass ein Fahrzeug mit höherer Masse eine höhere kinetische Energie erzeugt, die als das regenerative Bremssystem in der Batterie speichern kann. Und genau hier kommt das Gewicht des Elektrofahrrads ins Spiel.
Ein E-Bike wiegt beispielsweise deutlich weniger als ein Auto. Autos sind leistungsstärker und können mit Geschwindigkeiten von 60-80 Meilen/h oder 80 Meilen/h (100-130 km/h) fahren.
Es ist klar, dass die kinetische Energie eines E-Bikes im Vergleich zu einem Auto viel geringer sein wird. Ein Standard-E-Bike wiegt zwischen 38 und 32 kg. In Kilogramm umgerechnet, werden es etwa 20 kg bis 35 kg sein. Die Durchschnittsgeschwindigkeit von E-Bikes liegt bei etwa 25-30 mp/h, was 40-50 km/h entspricht.
Ein durchschnittliches Auto, das weit über 1000 kg oder 907 kg wiegt und mit 80 mp/h (130 km/h) fährt, muss über sein regeneratives Bremssystem viel Energie freisetzen.
Regeneratives Bremsen ist für E-Bikes aufgrund fehlender kinetischer Energie keine praktikable Option.
Elektrofahrrädern Fehlt Es An Effizienz Bei Der Umwandlung Von Energie Aus Regenerativem Bremsen
Wir wissen, dass E-Bikes sehr wenig Bewegungsenergie erzeugen. Schlimmer noch, die Effizienz, mit der eine solche erzeugte Energie von mechanisch in elektrisch umgewandelt wird, ist nicht vielversprechend.
Machen wir ein bisschen mehr Mathe.
Da wir die Formel für kinetische Energie kennen, suchen wir die kinetische Energie eines E-Bikes mit einem Gewicht von 25 kg und einer Geschwindigkeit von 25 mp/h. Wir werden auch das Gewicht des Fahrers berücksichtigen.
Wenn Sie sportlich und gut gebaut sind, beträgt Ihr durchschnittliches menschliches Gewicht 75 kg. Das Gesamtgewicht des E-Bikes und seines Fahrers beträgt 100 kg.
Konvertieren wir mp/h in Meter pro Sekunde. Die Fahrradgeschwindigkeit pro Sekunde für 25 mp/h beträgt ungefähr 11 Meter pro Sekunde.
Die kinetische Energie ist also
KE = * 100 * 11
Das Ergebnis sind 6050 Joule Energie pro Bremszyklus.
Ist es erheblich?
Gehen wir noch einen Schritt weiter.
Die 6050 Joule Energie entsprechen 1,68 Wh für einen 36-V-Akku in einem E-Bike. Um die Batteriekapazität im wirklichen Leben um 5 % zu steigern , müssen Sie also auf einer Fahrt von 40 km mindestens 40 bis 60 Mal anhalten/bremsen. Dies berücksichtigt etwa 50 % der Effizienz des regenerativen Bremsens von E-Bikes Technologie.
Um dies in Akkuladezahlen auszudrücken: Wenn Sie während des gesamten Trails 10 Vollbremsungen durchführen und die regenerative Bremse perfekt funktioniert, erhält der Fahrradakku eine Ladungssteigerung von lediglich 1,75 % . Ist es für den Preis machbar, den Sie für diese Technologie zahlen?
Die Schlussfolgerung ist, dass das Fahren auf flachen Straßen und Ebenen nicht die notwendige Energieeffizienz bietet, um die richtige kinetische Energie zu erzeugen. Daher ist der Einsatz von regenerativem Bremsen in solchen Fällen sinnlos.
Urbanes Radfahren auf einem Elektrofahrrad in hügeligem Gelände
Wenn Sie durch hügelige Landschaften fahren, sollten Sie bedenken, dass die regenerative Bremse zumindest diesmal für Ihre bevorzugten E-Bike-Pendelfahrten geeignet ist.
Nicht so schnell, lass uns noch einmal näher ran gehen.
Wir messen jetzt die potentielle Energie. Es wird mit der Formel Schwerkraft * Höhe * Masse berechnet.
Lassen Sie uns das noch einmal in Mathe übertragen.
Lassen Sie uns zunächst klären, wie viel Energie Sie nach einer Bergauf- oder Bergabfahrt benötigen. Nehmen wir an, die meisten von uns werden mit einer Steigerung des Batterieenergieniveaus um 20 % zufrieden sein. Sie benötigen mindestens 2,59.000 Joule, um eine 36-V-Batterie mit 2 Ah Kapazität aufzuladen.
Nehmen wir wieder eine Energieumwandlungsrate von 50 % an.
Wenn die Volllast 120 kg (E-Bike und sein Fahrer) beträgt und der erwartete Abstiegsweg 220 Meter beträgt, muss die tatsächliche Fahrlänge 440 Meter betragen, um genügend Energie zu erzeugen, z. B. doppelt so viel.
Also, hier ist die Antwort. Wenn Sie nicht vorhaben, hauptsächlich bergab zu fahren, und dies während Ihrer Fahrt mehrmals tun (was bedeutet, dass Sie auf Ihrer Fahrt hauptsächlich bergab fahren und häufig bremsen müssen, um Ihre Geschwindigkeit zu verringern, was sehr unwahrscheinlich ist), verwenden Sie des regenerativen Bremsens ist wieder sinnlos. Regeneratives Bremsen ist daher ein Witz für das E-Bike-Konzept.
Ein regeneratives Bremssystem für ein Elektrofahrrad kann beim Bergauffahren nicht effektiv genutzt werden. Regeneratives Bremsen wird in diesen Situationen nicht empfohlen.
Das E-Bike-Bremssystem Wurde Nicht Für Rekuperation Ausgelegt
Regenerative Bremsen werden in Elektroautos verwendet, um dem Fahrer die volle Kontrolle über das Fahrzeug zu geben. Diese Hybridautos vereinen regeneratives und konventionelles Scheibenbremsen in Perfektion.
Die Kombination dieser Technologien kann teuer sein und das System zu schwer machen. Diese Bremstechnik ist bei Vorder- und Hinterradbremsen eines Autos gleichermaßen wirksam.
Elektrische Fahrradbremsen funktionieren jedoch auf eine völlig andere Weise. Das wahre Potenzial von Elektrofahrradbremsen hängt von der Unabhängigkeit zwischen vorderem und hinterem Bremshebel ab. Regenerative Bremsen können jeweils nur eine Bremse (vorne oder hinten) betätigen. Dies macht die Idee des regenerativen Bremsens von E-Bikes weniger praktisch.
Biker nutzen die Vorderradbremse, um ihre E-Bikes auf der Straße zu lenken. Allerdings sind regenerative Bremsmechanismen teurer und schwerer als regenerative. Dies würde die Mobilität von E-Bikes einschränken.
Außerdem wird die Energieumwandlung beeinträchtigt, wenn kein regeneratives Bremssystem für beide Räder vorhanden ist.
Ein Paar Worte Zum Schluss
Wie wir sehen konnten (und die Mathematik bestätigt hat), ist die Verwendung von regenerativem Bremsen bei E-Bikes keine gültige und praktische Lösung zur Steigerung der Batterieleistung.
Erstens erhalten Sie nicht die richtige Menge an kinetischer Energie, und zweitens hat es nicht die Effizienz für die Umwandlung.
Es ist auch wichtig zu erwähnen, dass regenerative Bremsen in einem E-Bike weniger kontrollierbar sind, was den Fahrer möglicherweise an den Rand eines Unfalls bringen könnte. Regen-Bremssysteme sind oft teuer und schwer, was sie für den Einbau in ein E-Bike nicht praktikabel macht.
