E-Bike Rollwiderstand ermitteln

Der Rollwiderstand

Bei dem Kauf eines Pedelecs oder E-Bikes stellt sich in den meisten Fällen zunächst die Frage, welche Entfernungen mit dem Elektrofahrrad zurückgelegt werden können. Bei den Pedelec und E-Bike Akkus wird daher in der Regel eine von...bis... Kilometeranzahl angegeben. Warum dies so ist, möchten wir im folgenden anhand der wichtigsten Kenngrößen erklären. Bei der Entfernung kommen nämlich einige Eigenschaften zum Tragen, die man zunächst nicht oder kaum beachtet. Beginnen möchten wir mit dem Rollwiderstand.

In der Schulphysik wird er aufgrund der Komplexität oft vernachlässigt, doch zur Ermittlung der Reichweite eines E-Bikes oder Pedelecs ist die Bestimmung dieser physikalischen Größe unerlässlich. Aus diesem Grund folgen hier eine Beschreibung des Rollwiderstands und eine Hilfestellung zur Ermittlung dessen bei Ihrem E-Bike oder Pedelec.


Was ist der Rollwiderstand?

Ganz banal erklärt, ist der Rollwiderstand der Energieverlust, der durch die Reibung der Räder mit der Straße verloren geht. Zwischen den Rädern und der Straße entsteht Reibung, die Höhe des Energieverlusts ist dabei von verschiedenen Faktoren abhängig, außerdem kommen zum Beispiel bei Steigungen weitere Kräfte ins Spiel, welche den Widerstand vergrößern oder verkleinern.

Die wichtigsten Faktoren vom Rollwiderstand sind direkt von der Art der Reifen abhängig: Der Reifendruck, die Breite der Pedelec Reifen, deren Aufbau und Profil, sowie der Durchmesser der Räder. Auch spielen natürliche Faktoren wie der Luftdruck, die Steigung und die Beschaffenheit der Straßenoberfläche, sprich ob diese feucht oder trocken, asphaltiert oder ein Waldweg ist, eine maßgebliche Rolle.

Reifendruck Reifenbreite Unterschiedliche Reifenprofile Raddurchmesser

Verformung der Reifen hat Einfluss auf den Rollwiderstand

Der Rollwiderstand kommt durch die stete Verformung der Reifen zustande:
Sie kennen es sicherlich: ein Reifen, der mit zu geringem Reifendruck aufgepumpt wurde, wird platt oder unrund, sobald Sie diesen belasten. Auch ein sehr fest aufgepumpter Reifen verformt sich auf diese Weise, in der Regel ist dies aber mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen.


Physikalisch wird der Rollwiderstand mit dieser Formel beschrieben:


Formel für Rollwiderstand?

In Worten:
Der Rollwiderstand (FR) ist gleich dem Produkt aus dem Rollwiderstandskoeffizient (CR) und der Normalkraft (FN).



Der Rollwiderstandskoeffizient ist eine Materialkonstante, die sich in einem bestimmten Bereich bewegt, diese beschreibt ebenjene Faktoren, wie den Reifendruck, die Breite und generell den Abrieb eines Materials auf einem Untergrund. Die Normalkraft ist die Kraft, die ein Körper, in dem Fall das E-Bike, senkrecht auf den Boden ausübt. Diese ist an einer Steigung, physikalisch schiefe Ebene, größer als an einer ebenen Fläche.

Wie spiegelt sich der Rollwiderstand in meinem E-Bike wider?

Der Kontakt zwischen den Reifen und dem Untergrund ist nicht der einzige Widerstand innerhalb Ihres E-Bikes. In faktisch jedem Teil, das beim Fahren in Bewegung gerät, findet sich ein Widerstand. Angefangen im Kugellager der Pedale, im Motor des E-Bikes,  zwischen der Kette und den Ritzeln und letztendlich auch zwischen Reifen und Straße. Doch sind die Widerstände am Fahrrad selber, zumindest bei einem ordentlich gepflegten und geölten Rad, so gering, dass sie wie in der Schulphysik getrost vernachlässigt werden können.

Der Rollwiderstand wirkt während der gesamten Fahrt wie ein Gummiseil, das sie festhält und nicht merklich aber doch stetig bremst. Physiker stellen sich Bewegungen immer in einem luftleeren Raum ohne Reibung und Widerstände vor, ähnlich den Bedingungen im Weltall, um sich die grundlegende Natur der Dinge zu veranschaulichen. Wenn man dies auf Ihr E-Bike überträgt, so hat der Motor eine grundsätzliche Reichweite von X Kilometern, aber nur wenn Sie im All unterwegs sind. Durch die Reibung und die Widerstände, die auf unserer Erde allgegenwärtig sind, verringert sich diese Strecke X aber deutlich.

Rollwiderstand

Wie kann ich den Rollwiderstand in die Planung meiner Route einbeziehen?

Schon beim Kauf eines E-Bikes oder Pedelecs sollten Sie sich über die Existenz des Rollwiderstands bewusst sein. Die Hersteller geben zwar eine durchschnittliche Reichweite der motorisierten Räder an, aber Sie sollten sich nicht blind darauf verlassen. Generell gilt: Planen Sie immer einen Puffer in Ihrer Route ein. Vor allem bei den E-Bikes ohne Pedale, bei denen allein die Batterieladung für die Reichweite verantwortlich ist, sollten Sie gut aufpassen, dass Sie auf dem Rückweg nicht doch ein Taxi brauchen.

Eine genaue Angabe in Kilometern oder in Prozent, die Sie weniger fahren oder als Puffer einplanen sollten, ist nicht möglich. Doch können die folgenden Angaben bei einem Kauf oder der Planung sehr hilfreich sein, denn diese beschreiben allgemein gültige Gegebenheiten:

  • Bei einem glatten Untergrund sorgt ein hoher Luftdruck für geringere Verformung der Reifen und somit für weniger Rollwiderstand.
  • Bei unebenen Böden, wie Waldwegen und Schotterpisten tritt der gegensätzliche Fall in Kraft, denn Reifen mit geringerem Luftdruck können sich die leicht aufgepumpten Reifen den Unebenheiten besser anpassen als harte Reifen.
  • Richten Sie Ihren Reifendruck also nach dem überwiegenden Streckenprofil und Sie erreichen eine höhere Reichweite Ihres E-Bikes.
  • Je kleiner der Durchmesser eines Reifens ist, desto höher ist der Widerstand im Gegensatz zu einem größeren Reifen, bei gleichem Reifendruck, da sich die Verformungen bei dem kleineren Reifen stärker bemerkbar machen.
  • Breitere Reifen rollen besser als Schmale. Das liegt daran, dass bei schmalen Reifen der Druck auf den Reifen größer ist. Der Druck ist die Kraft pro Fläche: Bei gleicher Kraft ist der Druck also bei kleinen Reifen größer und bringt so eine höhere Materialverformung mit sich, was den Rollwiderstand wachsen lässt.
Rollwiderstand Merkliste

Kaufen Sie folglich ein E-Bike, das auf Ihre Körpergröße passt, aber größtmögliche Reifen hat.