Elektromotor für Fahrräder: Sollten Sie 48 Volt oder 36 Volt wählen?

Energie ist im Wesentlichen die Grundlage für die grundlegende Transformation der Welt durch die Menschheit, auch wenn andere Faktoren wie Wissen ebenfalls eine entscheidende Rolle spielen. Die letzten zwei Jahrhunderte seit Beginn der Industriellen Revolution lassen sich als das Zeitalter der fossilen Brennstoffe bezeichnen. Obwohl die Verfügbarkeit fossiler Brennstoffe mindestens die nächsten zwei Jahrzehnte von zentraler Bedeutung bleiben wird, vollziehen wir – wenn auch langsam – den Übergang ins elektrische Zeitalter. So wächst beispielsweise der Marktanteil von Elektrofahrzeugen in China jährlich (von 2024 auf 2025) um 28,2 %, mit einem Zuwachs von 7,0 Prozentpunkten (von 40,9 % auf 47,9 %). Dies entspricht mehr als 16 Millionen verkauften Elektrofahrzeugen allein im Jahr 2025 in China. In Norwegen liegt der Marktanteil von Elektrofahrzeugen bei 98 %. In Äthiopien ist der Verkauf von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor mittlerweile verboten. Auch E-Bikes haben einen bedeutenden Anteil am Markt für Elektromobilität. Es ist interessant, einige Grundlagen von Elektromotoren genauer zu betrachten, beispielsweise die Bedeutung ihrer Spannung.

Welche Rolle spielt die Spannung von Elektromotoren bei Fahrrädern?

Bis 2010 boten viele Hersteller von Elektrofahrrädern 26-Volt-Motoren an. Mittlerweile sind alle auf 36-Volt-Motoren umgestiegen, und immer mehr entscheiden sich für 48-Volt-Motoren. Auch die Spannung von Elektromotoren in Elektroautos steigt stetig an; die leistungsstärksten Modelle erreichen über 1000 Volt. Betrachten wir die Auswirkungen der Elektromotorspannung genauer.

Volt und Ampere, die beiden Kräfte von Elektromotoren

Die Leistung von Elektromotoren wird üblicherweise in Watt angegeben. Ein Kilowatt entspricht 1,34 PS. Ein Elektroauto mit einem 100-Kilowatt-Motor liefert die gleiche Leistung wie ein Auto mit 134 PS starkem Verbrennungsmotor.

Die Leistung eines Elektromotors bzw. die Kapazität einer Batterie lässt sich berechnen, indem man die Stromstärke (Ampere) mit der Spannung (Volt) multipliziert. Beispielsweise liefert ein 36-Volt-Motor mit 10 Ampere 360 ​​Watt. Eine Batterie mit denselben Spezifikationen hätte eine Kapazität von 360 Wh.

Bei Elektromotoren ist das Drehmoment direkt proportional zur Stromstärke (Ampere), während die Drehzahl (U/min) direkt proportional zur Spannung ist. Drehmoment ist reine Leistung; es korreliert nicht direkt mit der Motordrehzahl (U/min). Beispielsweise liefert ein Traktormotor, der mit 2.000 U/min läuft, mehr Drehmoment als ein Ferrari-Motor, der mit 6.000 U/min läuft.

Ich erkläre es Ihnen.

Warum wird das Drehmoment durch den Strom (Ampere) gesteuert?

In einem Elektromotor entsteht Drehmoment durch sich gegenseitig abstoßende Magnetfelder. Wird mehr Strom (Ampere) durch die Kupferspulen des Motors geleitet, entsteht ein stärkerer Elektromagnet. Je stärker das Magnetfeld, desto größer die Kraft des Motors und desto höher das Drehmoment.

Warum wird die Geschwindigkeit durch die Spannung beeinflusst?

Spannung ist der elektrische Druck, der Strom durch die Leitungen treibt. Jeder Motor hat eine spezifische Drehzahlkonstante ($K_v$), die die Drehzahl bestimmt, mit der er sich bei angelegter Spannung von Volt dreht. Hat ein Motor beispielsweise eine $K_v$ von 10 U/min pro Volt, dreht er sich bei 36 V mit 360 U/min und bei 48 V mit 480 U/min.

Das Drehmoment wird durch den Strom bestimmt; die Spannung bestimmt primär die erreichbare Drehzahl und die Leistungsreserve.

Bei gleicher Batteriekapazität (Wh) ist der Bereich ähnlich; 48 V können bei hohem Strombedarf eine bessere Leistung erbringen.

Kurz gesagt: Die Spannung bestimmt primär die Drehzahl-/Leistungsreserve; der Strom bestimmt das Drehmoment.

Wie lässt sich das auf Elektrofahrräder übertragen?

In der Europäischen Union liegt die zulässige Höchstleistung für E-Bikes bei 250 W. Hersteller haben die Motorleistung auf zwei Arten erhöht: durch ein höheres Drehmoment und eine Spitzenleistung von bis zu 1.500 W. Um die gesetzlichen Vorgaben einzuhalten, ist die elektrische Unterstützung weiterhin auf 25 km/h begrenzt. Daher berechnet sich die Grundleistung eines 36-V-E-Bikes mit 250 W (europäischer Standard) weiterhin mit 36 ​​V × 6,95 A bzw. 48 V × 5,25 A.

Der Unterschied liegt in der Spitzenleistung, die nur bei Bedarf, beispielsweise beim Bergauffahren oder beim Transport schwerer Lasten, zur Verfügung steht.

Vergleich von Elektromotoren für Fahrräder: 36 Volt versus 48 Volt

Je nach Eigenschaften und Verwendungszweck des jeweiligen Elektrofahrrads kann eine höhere oder niedrigere Spannung vorteilhafter sein.

Im Vergleich zu einem 36-Volt-Elektromotor bietet ein 48-Volt-Elektromotor einige deutliche Vorteile und wenige Nachteile, die hauptsächlich die Leistungsabgabe, den Wirkungsgrad und die Systemkosten betreffen.

Vergleich der Leistungskennzahlen von 36 Volt und 48 Volt
Hauptunterschiede (bei ähnlicher Motorkonstruktion und gleichen Leistungs-/Energiezielen):

Vorteile von 48 V

Geringerer Strom bei gleicher Leistung, daher dünnere Leitungen/Steckverbinder, geringere I²R-Verluste, geringere Wärmeentwicklung.
Bessere Effizienz unter hoher Last; geringerer Spannungsabfall, generell etwas größerer Drehzahlbereich bei hohen Lasten.
Höheres Potenzial für maximale Drehzahl (mit geeigneter Wicklung/Steuerung).
Ermöglicht höhere Leistung innerhalb der gleichen Stromgrenze der Steuerung.
Kühlere Betriebstemperatur für Steuerung und Verkabelung; verbesserte Zuverlässigkeit.

Nachteile von 48V

Benötigt einen speziellen 48-V-Akku, ein Ladegerät und einen Controller (weniger kompatibel mit 36-V-Systemen).
Geringfügig höhere Kosten/Komplexität (mehr Zellen in Reihe, BMS/Ladegerät mit höherer Spannung).
Erhöhtes Risiko von Lichtbögen an den Steckverbindern und strengere Spannungsfestigkeiten der Komponenten. Geringfügig höheres Stromschlagrisiko im Vergleich zu 36 V.
Wenn Leistung/Drehzahl begrenzt werden müssen (z. B. aus rechtlichen oder anwendungsbedingten Gründen), sind die Vorteile gegenüber 36 V möglicherweise minimal.

36V Vorteile

Im Allgemeinen günstiger und häufiger bei Einsteigerfahrrädern anzutreffen. Die niedrigere Spannung vereinfacht die Bauteilbewertung und macht die Handhabung etwas sicherer.

36 V vs.

Höherer Strom bei gleicher Leistung: dickere Kabel, höhere Wärmeentwicklung, stärkere Spannungsabfälle unter Last.
Geringere Höchstgeschwindigkeit/Leistung mit herkömmlichen Controllern.
Das Drehmoment wird durch den Strom bestimmt; die Spannung bestimmt primär die erreichbare Geschwindigkeit und die Leistungsreserve.

Bei gleicher Akkukapazität (Wh) ist die Reichweite ähnlich; 48-V-Systeme bieten bei hohem Strombedarf eine bessere Leistung.

Zusammenfassend: Wenn Reichweite, geringes Gewicht, ein günstiger Preis und ein komfortables, entspanntes Fahrgefühl Priorität haben, ist ein 36-V-System oft völlig ausreichend. Benötigen Sie jedoch höhere Geschwindigkeiten, bessere Steigfähigkeit oder transportieren Sie schwerere Lasten, ist das 48-V-System aufgrund seiner überlegenen Leistung und thermischen Effizienz eindeutig die bessere Wahl.

Ein praktisches und aussagekräftiges Beispiel

Um die Bedeutung von Volt und Ampere besser zu verstehen, vergleichen wir zwei beliebte deutsche Motoren mit jeweils 36 Volt:

Der Bosch Performance Line SX mit 60 Nm Drehmoment und 600 W Spitzenleistung
Der Bosch Performance Line CX GEN 4 mit 85 Nm Drehmoment und 600 W Spitzenleistung
Warum bietet der Bosch Performance Line CX GEN 4 85 Nm Drehmoment, der Bosch Performance Line SX aber nur 60 Nm? Der Grund dafür ist, dass der SX seine Spitzenleistung von 600 Watt durch eine höhere Stromstärke erreicht, was das Drehmoment steigert. Der SX hingegen erzielt die gleiche Spitzenleistung durch eine höhere Spannung, ohne das Drehmoment zu verändern. Lastenräder werden daher nicht mit dem SX-Motor ausgestattet sein, da dieser besser für leichtere E-Bikes geeignet ist.

Letztendlich, wofür sollten wir uns entscheiden?

Die obigen Informationen können hilfreich sein, der größte Unterschied liegt jedoch in der Konstruktion des Motors – also in der Qualität und dem Zusammenspiel von Hardware und Software. Beispielsweise wird, basierend auf den obigen Ausführungen, erwartet, dass der leistungsstärkste (in der EU zugelassene) E-Bike-Motor 48 Volt benötigt. Der Avinox M2S hingegen liefert eine Spitzenleistung von 1.500 W und 150 Nm Drehmoment mit nur 36 Volt.