Die Lageenergie bei E-Bikes

Fällt ein Glas vom Küchentisch auf den Boden, so zerbricht es meistens. Doch fällt dasselbe Glas statt von einem hohen Tisch nur vom Sofa, kann es den Sturz unbeschadet überstehen. Das liegt an der Lageenergie oder auch potenziellen Energie des Glases. Diese Energie ist bei unterschiedlichen Höhen auch unterschiedlich groß. Doch was hat das mit E-Bikes und Pedelecs zu tun? Zwar fällt ein E-Bike nicht häufig von einem Tisch oder einem Sofa, aber die physikalischen Gesetze eines Glases gelten auch für ein E-Bike. Das können Sie sich zu Nutze machen.

Was ist die Lageenergie?

Gewicht Höhe

Die Lageenergie oder auch potenzielle Energie beschreibt den Energiezustand, den ein Gegenstand oder Körper bei einer bestimmten relativen Lage im Raum hat. Zu Deutsch: Ein Glas, das von zwei Metern Höhe auf den Boden kracht, hatte mehr Energie als ein Glas, das von 50 Zentimetern auf den Boden fällt. Auch verfügt ein 10 Kilogramm schweres Glas in 50 Zentimeter Höhe über mehr potenzielle Energie als ein 500 Gramm schweres Glas in derselben Höhe. Die Lageenergie ist folglich von diesen beiden Faktoren, Gewicht (Masse) und der Höhe, abhängig. Die physikalische Formel zur Berechnung der potenziellen Energie lautet:


Formel zur Berechnung der Lageenergie

Epot = m x g x h | m: Masse | g: Erdbeschleunigung | h: Höhe




Erdrotation

Die potenzielle Energie ist also das Produkt aus der Masse, der Erdbeschleunigung und der Höhe. Die Erdbeschleunigung ist auf der Erde ein im Mittel konstanter Wert (an den Polen ist die Erdbeschleunigung geringer als am Äquator) von 9,81 m/s². Je höher und schwerer ein Körper oder Gegenstand ist, desto mehr potenzielle Energie trägt er in sich. Diese Form von Energie bringt einem Körper aber zunächst nichts. Im Gegenteil – in den Körper muss erstmal Engergie gesteckt werden, um einen höheren energetischen Zustand zu erlangen. Erst die Umwandlung der potenziellen Energie in eine andere Form der Energie, bringt die potenziell gespeicherte Energie zum Vorschein. Zum Beispiel in Form von Bewegung, sprich kinetischer Energie, oder Wärmeenergie. Dies macht man sich beispielsweise bei Wasserkraftwerken zu Nutze:

Ein See oder Fluss wird an einer Stelle durch einen Damm gestaut, dahinter fällt das Wasser einen Hang hinunter. Das oben gestaute Wasser hat eine hohe potenzielle Energie. Fällt das Wasser nun an der vorbestimmten Stelle, wie bei einem Wasserfall herunter, so wandelt sich die gespeicherte potenzielle Energie in kinetische Energie um. Diese wiederum treibt eine Turbine im Wasserkraftwerk an, welche die Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt, die anschließend als Strom zur Verfügung steht.

Wie kann ich die Lageenergie für meine Tour mit dem E-Bike nutzen?

Energie Berg runter Energie bergauf

Die Lageenergie ist beim E-Bike nur an einer Stelle der Tour wichtig: Am Berg, denn hier spielt auch der Rollwiderstand eine große Rolle. Das physikalische Prinzip der Energie lässt sich hier sehr gut veranschaulichen. Fahren Sie mit Ihrem E-Bike oder Pedelec einen Berg hoch, steigern Sie Ihre potenzielle Energie. Sie müssen viel Kraft und Energie aufwenden, um den Berg hochzuradeln. Oben auf der Kuppe haben Sie dann ein Maxuimum für die potenzielle Energie an diesem Berg erreicht. Fahren Sie jetzt den Berg wieder hinab, setzen Sie die gespeicherte potenzielle Energie als Bewegungsenergie frei: Sie rollen den Berg herunter. Dies könnten Sie ganz ohne das Treten in die Pedale tun, da schon die gespeicherte Energie ausreicht, um Sie und Ihr E-Bike zu bewegen.

Gerade an Bergen können Sie aber das volle Potenzial des E-Bikes ausnutzen:

  • Nutzen Sie Ihre Akkuladung, um den Berg möglichst einfach hochzufahren
  • Bergab fahren Sie am besten ohne Unterstützung, damit sparen Sie Akkuladung, die Sie am nächsten Berg gut gebrauchen können
  • Planen Sie Ihre Touren so, dass Sie entweder die Bergseite mit den meisten Höhenmetern oder der größten Steigung hinabfahren
  • Für die Auffahrt wählen Sie bestenfalls die kürzere Strecke oder die mit der geringeren Steigung aus
  • Bei Pedelecs, die sich durch das Treten der Pedale, während der Fahrt aufladen können, sollten Sie bei der Abfahrt möglichst mittreten, da Sie hier ganz einfach eine hohe Trittfrequenz erreichen können

Mit diesen Tipps nutzen Sie die Vorteile Ihres E-Bikes oder Pedelecs optimal aus und können bei differenzierter Anwendung länger und weiter fahren. Nutzen Sie physikalische Gegebenheiten zu Ihrem eigenen Vorteil aus.