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Timestamp: 2019-02-22 08:21:58+00:00

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Ein wesentlicher Nachteil des Nabenmotors im Vergleich mit dem Mittelmotor, der über Kette und Gangschaltung das Laufrad antreibt, ist das starre Verhältnis zwischen seiner Umdrehungszahl und der Raddrehzahl. Es gibt keine variable mechanische Anpassung an die optimale Motordrehzahl. Bei kleiner Fahrgeschwindigkeit (z. B. an Steigungen) und somit niedriger Motordrehzahl und gleichzeitig hohem Drehmoment ist der Wirkungsgrad geringer, und der dadurch erhöhte Motorstrom vergrößert die Erwärmung. Weil teilweise mit schlechterem Wirkungsgrad gefahren werden muss, ist die Reichweite bei gleicher Akkukapazität bei bestimmten Fahrprofilen kleiner als bei einem Mittelmotor mit nachgelagerter mechanischer Schaltung. In der Regel ist die Steigfähigkeit von Fahrrädern mit Mittelmotor deswegen auch besser als von solchen mit Radnabenantrieben, was insbesondere bei Mountainbikes und Lastenfahrrädernvon Belang ist.
→ Hauptartikel: Ladestation (Elektrofahrrad)
entnehmbarer Pedelec-Akkupackaus Lithium-Ionen-Akkumulatorzellen im Ladegerät
Hersteller, die ihre Pedelecs mit NiCd-Akkus bestückten, lieferten meist ein Ladegerät mit, welches den NiCd-Akku vor dem eigentlichen Ladevorgang vollständig entlädt, um den Memory-Effektzu verringern. NiMH-Akkus haben einen wesentlich geringeren Memory-Effekt. Bei Lithium-Ionen-Akkus fehlt dieser ganz.
Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroantrieb_(Fahrrad)
Spezielle Ausführung eines Elektrofahrrads bei dem der Fahrer von einem Elektroantrieb nur dann unterstützt wird, wenn er pedaliert
Lapierre Overvolt 900 FS Pedelec mit Bosch-Mittelmotor
BionX Pedelec Nachrüstsatz Hinterradnabenmotor
Sunstar Pedelec Nachrüstsatz Tretlagermotor
Die Bezeichnungen Pedelec, E-Bike und Elektrofahrrad werden in Deutschland und in Österreich jedoch oft synonym verwendet, in der Schweiz ist die Bezeichnung E-Bike die verbreitetste. § 39 Abs. 7 der deutschen Straßenverkehrsordnung entfaltet den Begriff E-Bike als einsitziges zweirädriges Kleinkraftrad mit elektrischem Antrieb, der sich bei einer Geschwindigkeit von mehr als 25 km/h selbsttätig abschaltet.[1] Die verkehrsrechtliche Einordnung dieser Fahrzeuge unterscheidet sich in den drei genannten Ländern deutlich.
In Deutschland ist ein Pedelec einem Fahrrad rechtlich gleichgestellt, wenn es erstens mit einem Motor, der maximal 250 Watt dauerhaft leistet, ausgestattet ist, und zweitens die Motorunterstützung konstruktiv auf eine Geschwindigkeit von maximal 25 km/h begrenzt wird (§ 1 Abs. 3 des Straßenverkehrsgesetzes). In diesem Fall besteht keine Kennzeichen-, Haftpflichtversicherungs-, Führerschein- und Helmpflicht. Dagegen ist für Fahrräder mit Elektroantrieb über 25 km/h („S-Pedelec“) die rechtliche Gleichstellung mit dem Kleinkraftrad vorgesehen, sie benötigen somit eine Betriebserlaubnis und sind versicherungs-, kennzeichen- und fahrerlaubnispflichtig.[2][3] Wenn der Motorbetrieb den zusätzlichen Pedalantrieb nicht erfordert, handelt es sich um ein Fahrrad mit Hilfsmotor.[4]
Die ersten Fahrräder, die als Pedelec bezeichnet werden können, existierten bereits vor 1900, allerdings gab es diesen Namen damals noch nicht.
Den Grundstein für das Pedelec-Prinzip legte Egon Gelhard aus Zülpich 1982 mit einer Studie, dem Gelhard-E-Bike. Die Motorunterstützung ist abhängig von der Tretleistung und nur gegeben, wenn die Pedale sich drehen.[Smolik 1] Diese Idee wurde erstmals in einem Rad verwirklicht, mit dem 1990 an der Tour de Solteilgenommen und die entsprechende Kategorie gewonnen wurde. Es stammte von Michael Kutter, der das Schweizer Unternehmen Velocity (heute Dolphin E-Bikes) gründete, ab 1992 Prototypen auf den Markt brachte und 1995 zur Serienfertigung überging.[Smolik 2] Kutter ist der Erfinder der EVO-Steuerung (EVO steht für Electronic Variable Overdrive).
Ab 1993 verschaffte das japanische Unternehmen Yamaha dem Pedelec unter dem Namen Power Assistgrößere Verbreitung in Japan. Yamaha führte die PAS-Steuerung ein (PAS steht für Power Assist System).
Ab 1995 wurden die ersten Flyer des im selben Jahr gegründeten Schweizer Unternehmens BKTech AG (heute Biketec AG) in Kleinserie auf den Markt gebracht.[5] Sie wurden auch außerhalb der Schweiz bekannt. In der Schweiz wurde der Markenname Flyer zu einem Synonym für das Pedelec.
Ende der 1990er Jahre beherrschten wenige große Fahrradhersteller (wie Merida, MKB/Yamaha, Kynast) den Markt. 2005 setzte durch den Einsatz der neuen und leichteren Lithium-Akkus nach einer fünfjährigen Flaute ein neuer Verkaufsboom ein. Dazu trugen auch Designveränderungen bei; die Pedelec wurden schicker[Smolik 3] und wirkten weniger als ein Mittel zur Rehabilitation.[Smolik 4]
Durch einige Hersteller (u. a. Firma Victoria) wurde das ursprüngliche Unterscheidungsmerkmal – nämlich der „Gas“drehgriff – auch in Pedelecs verbaut. Allerdings musste bei diesen Rädern weiterhin getreten werden, damit sich die Motorunterstützung zuschaltet.[6]
in Deutschland hat sich zwischen 2012 und 2016 die Anzahl der Pedelecs von 1,3 Millionen[7][8] auf 2,8 Millionen[9] mehr als verdoppelt, der Anteil der Elektrofahrräder ist damit auf 13 % gestiegen.
Der Begriff Pedelec wurde ursprünglich für jene Elektrofahrräder verwendet, die ausschließlich durchs Treten des Fahrers elektrisch zuschalten. Davon abgegrenzt werden E-Bikes, bei denen sich die Fahrgeschwindigkeit auch unabhängig vom Treten, etwa ausschließlich per Drehgriff am Lenker, regulieren lässt. Landläufig wird diese Definition oft nicht angewendet. Einerseits bezeichnen immer mehr Händler ihre Pedelecs als E-Bikes. Nicht zuletzt deshalb, weil E-Bikes im eigentlichen Sinne, bei denen das Treten also nur eine Nebenrolle spielt, in Europa kaum verkauft werden. Andererseits haben Pedelecs vermehrt auch Anfahrhilfen, die es ermöglichen, auch ohne zu treten, per Drehgriff zu beschleunigen. Damit ist eine Unterscheidung der Begriffe E-Bike und Pedelec oft nicht mehr klar möglich. Außerhalb Europas und Japans dominieren E-Bikes, während Pedelecs unbekannt sind.
E-Bike: ein/aus-schalten mit Handschalter
Pedelecs unterscheiden sich von einem gewöhnlichen Fahrrad durch einen zusätzlichen Elektromotor, eine Traktionsbatterie, eine Steuerelektronik für den Motor sowie einen Sensor für die Kurbelbewegungserkennung. Der Elektromotor kann als Vorderrad-, Hinterrad- oder Mittelmotor verbaut werden. Die meisten Modelle verfügen darüber hinaus über eine Batterieladeanzeige und eine Motorkrafteinstellung, entweder stufenlos oder in Unterstützungsstufen eingeteilt. Je nach Gewicht, Motorisierung und Akkuunterbringung werden auch Komponenten wie Rahmen und Bremsen angepasst, oft werden auch Standard-Fahrradteile verwendet.
In der Entwicklung ist ein Wasserstoffantrieb.[11] Eine Erstserie von 600 Fahrrädern wurde 2017 verkauft.[12]
Pedelecs der Deutschen Bahn mit Nabenmotor im Hinterrad und Akkuim Rahmen, Modell Jetstream von Riese und Müller
Die früher zögerliche Akzeptanz für Elektrofahrräder resultierte vor allem aus der Historie der Akkumulator-Technologie. Gilt die Fahrradtechnik als ausgereift, so galt das lange Zeit nicht für die Akku-Technologie. Akkus mit geringer oder stark nachlassender Reichweite, Memoryeffekt usw. behinderten die Popularität vor allem im Niederpreissegment. Da besonders europäische Hersteller lange die Zielgruppe der über 50-Jährigen im Blick hatten, wurden lange nur entsprechend designte Räder auf dem Markt platziert. Das führte zum anfänglichen „Oma-Rad“-Image der elektrisch unterstützten Räder, welches lokal noch anhält.
Moderne Elektrofahrräder haben heute Traktionsbatterien meistens auf Basis der Lithium-Polymer-Akkumulatoren, seltener auf Basis der Lithium-Eisen-Phosphat(LiFePO4)-Akkumulatoren. Im Gegensatz zu älteren Technologien zeigen moderne Akkus deutliche Vorteile (große Energiedichte, dadurch größere Reichweite bei geringerem Gewicht, längere Lebensdauer, kein Memoryeffekt). Ein Akku muss auf die kurzzeitige maximale Stromaufnahme des Motors ausgelegt sein. Das wird bei modernen Akkumulatoren aber grundsätzlich sichergestellt. Bei älteren Bleiakkus war es nur dann gegeben, wenn man spezielle hochstromfähige Fahrakkus verwendet hat. In der Vergangenheit hielten zahlreiche E-Bike-Batterien die hohe Strombelastung auf Dauer nicht aus, weil die verwendeten Zellen nicht hochstromfest waren, was insbesondere dann zur Überlastung führte, wenn Elektrofahrräder häufig an Steigungen gefahren wurden. Auch dieses Problem wird bei modernen Akkumulatoren durch das sogenannte Batteriemanagement ausgeschlossen, ggf. wird der Stromfluss bei Überlastung bzw. Überhitzung unterbrochen.
Ein Akku mit einer Leistung von beispielsweise 36 V und 10 Ah (Masse 1,9–5,1 kg)[13] hat einen Energieinhalt von ca. 36 V × 10 Ah = 360 Wh (zum Vergleich: 1 kg Benzin liefert 11.500 Wh). Die Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Arbeit erfolgt, abhängig vom Wirkungsgrad des Motors und der Motorsteuerung, unter Wärmeverlust. Typischerweise entstehen dabei Verluste von circa 25 Prozent. Somit könnte ein Pedelec mit einem 70-kg-Fahrer (Gesamtmasse ≈100 kg) rein rechnerisch bei 1,4 % Steigung 21 km weit mit Batteriestrom fahren – wobei dieses Rechenbeispiel in der Praxis niemals relevant wird, da der Fahrer bei einem Pedelec stets selber mittreten muss. Die gesamte Reichweite ist von sehr vielen Faktoren (Gewicht, Steigung, Größe des Akkumulators, Reifendruck, gewählter Unterstützungsmodus usw.) abhängig, es ist daher fast nicht möglich, eine allgemeingültige Reichweite anzugeben. Grob überschlagen liegt diese beim aktuellen Stand der Technik in Abhängigkeit all dieser Faktoren zwischen unter 40 bis hin zu über 120 km. (Selbstverständlich gilt diese Einschränkung des Aktionsradius nur für jenen Fahrbetrieb, in dem eine Motorunterstützung zur Verfügung steht). Bei einigen Modellen sind standardmäßig zwei nacheinander zuschaltbare Akkus in Gepäcktaschen untergebracht.
Nur bei Radnabenmotoren mit Direktantrieb (ohne Freilauf) ist eine Rückspeisung, die sog. Rekuperation möglich. Hier wird wie bei einem Dynamo die kinetische Energie beim Bremsvorgang in elektrische Energie zum Laden genutzt. Dadurch kann im Stadtverkehr oder Hügelgebiet die Reichweite deutlich erhöht werden. In unabhängigen Tests wurde die Reichweite um 11 % vergrößert.[14] Sowohl in Testberichten als auch in Betriebsanleitungen einiger Herstellermodelle wird darauf hingewiesen, dass auch die Außentemperatur die Reichweiten um ähnlich hohe Faktoren beeinflusst. Insgesamt werden die Einflüsse (bei gleicher Akku-Kapazität) als so vielfältig beschrieben, dass z. B. laut Derby Cycle „die grösste erzielte Reichweite bis zu 7x größer als die niedrigste Reichweite sein kann“.[15]
Die Kapazität des Akkumulators ist nach einer bestimmten Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen erschöpft, so dass die Reichweite zu weit absinkt. Wie viele Zyklen er ermöglicht, hängt von der Chemie des Akkus, der Qualität der verwendeten Steuerungs- und Ladeelektronik so wie vom Nutzungsverhalten des Benutzers ab. Der meist verwendete Lithium-Cobaltdioxid-Akkumulator wird mit rund 500 Zyklen angegeben. Beim eher selten verwendeten Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulator sind Zyklenzahlen bis über 1000 möglich; danach hat sich die Kapazität auf ca. 60 % verringert. Fortgeschrittene Batteriemanagementkonzepte mit Konditionierung einzelner Zellen im Betrieb erhöhen die Lebensdauer der Akkus. Sie sind insbesondere bei hochwertigen lithiumbasierten Akkus zu finden. Mehreren Untersuchungen zufolge haben Li-Ionen-Akkus eine wesentlich längere Lebensdauer, wenn sie öfters zwischendurch nachgeladen werden, statt einen Akku stets komplett zu leeren und ihn danach wieder vollständig zu laden. Durch regelmäßiges Teilladen bei weitestgehender Vermeidung von Komplett-Entladungen lässt sich die angegebene Zahl der Ladezyklen in etwa verdoppeln. Mehrere Teilladungen zählen dabei aber nur anteilig als Ladezyklus. Weiterhin spielt die Umgebungstemperatur beim Laden und Lagern der Akkus eine nicht unbedeutende Rolle. In der Regel gilt hier Zimmertemperatur als Richtlinie; ideal sind 10 °C. Auch sollten Li-Ionen-Akkus weder im voll geladenen noch im leeren Zustand längere Zeit ungenutzt gelagert werden. Ideal ist ein etwa 50%iger Ladezustand.[16]
Die „Richtlinie 2002/24/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 18. März 2002 über die Typgenehmigung für zweirädrige oder dreirädrige Kraftfahrzeuge und zur Aufhebung der Richtlinie 92/61/EWG des Rates“[17] trat gemäß Artikel 23 am 9. Mai 2002 in Kraft.
„h) Fahrräder mit Trethilfe, die mit einem elektromotorischen Hilfsantrieb mit einer maximalen Nenndauerleistung von 0,25 kW [250 Watt] ausgestattet sind, dessen Unterstützung sich mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit progressiv verringert und beim Erreichen einer Geschwindigkeit von 25 km/h oder früher, wenn der Fahrer im Treten einhält, unterbrochen wird[.]“[17]
Durch Änderung des Straßenverkehrsgesetzes mit Wirkung zum 21. Juni 2013 (§ 1 Abs. 3) wurde definiert, dass Pedelecs, deren Motorunterstützung sich bei spätestens 25 km/h abschaltet, keine Kraftfahrzeuge im juristischen Sinne sind. Eine verschuldensunabhängige Haftung des Pedelec-Fahrers für betriebsbedingte Schäden gem. § 7 Abs. 1 StVG, wie das bei Kraftfahrzeugen der Fall ist, kommt daher nicht in Betracht. Damit sind Pedelecs rechtlich wie Fahrräder zu behandeln.[18]
Eine Reihe von Herstellern bietet ein Fahrzeugtuning an, das die Drosselung ausschaltet. Derart veränderte Fahrzeuge genügen nicht der StVO und dürfen in Deutschland nicht auf öffentlichen Straßen verwendet werden.[19]
Die Rechtslage für S-Pedelecs mit einer Motorunterstützung über 25 km/h, die anfangs laut Kraftfahrtbundesamt als Leichtmofas klassifiziert wurden,[20] ist unklar. Nach der Straßenverkehrsordnung (StVO) vor dem 1. September 2009 galt § 42 Abs. 2 Nr. 5 StVO: „Wer ein Mofa durch Treten fortbewegt, muss den [ausgeschilderten] Radweg benutzen“. Das galt auch für S-Pedelecs, jedoch war unklar, ob das auch bei Motorunterstützung galt oder nur bei alleinigem Pedalantrieb. In der StVO-Novelle 2009 wurde die Sonderregelung für das Fortbewegen durch Treten aufgehoben, jedoch war die Rechtswirksamkeit dieser Novelle aufgrund eines Formfehlers umstritten. So sah das Bundesverkehrsministerium diese Novelle für nichtig an und hatte auf seiner Homepage eine Version der StVO veröffentlicht, welche Änderungen von 2010 (bezüglich Winterreifen) beinhaltet, die Änderungen von 2009 jedoch nicht.[21] Nach dieser Fassung musste mit einem Mofa/S-Pedelec (zumindest bei ausgeschaltetem Motor) der ausgeschilderte Radweg benutzt werden, nach der vom Bundesjustizministerium veröffentlichten Fassung darf der Radweg jedoch nicht benutzt werden, wenn er innerorts liegt und nicht explizit für Mofas freigegeben wurde. Die Neufassung der StVO von 2013 folgte hier der Novelle von 2009 und enthält ebenfalls nicht mehr den Satz zur Fortbewegung durch Treten. Lediglich der Satz „Außerhalb geschlossener Ortschaften darf man mit Mofas Radwege benutzen.“ ist in § 2 Abs. 4 enthalten.
Ob dies generell noch gilt bzw. auch für neuere, nicht mehr als (Leicht-)Mofa zugelassene S-Pedelecs gilt, ist auch unklar: Das Bundesverkehrsministerium veröffentlichte am 30. November 2012 im Verkehrsblatt eine Rechtsauffassung, nach der sie als Kleinkrafträder zuzulassen sind und so nie auf Radwege dürften.[22]
„Schnelle Pedelecs“ (mit Tretunterstützung bis zu 45 km/h) sind als Fahrräder in Österreich nicht zulässig. Ob sie allenfalls als Kleinkraftradnach Art. 1 Abs. 2 lit. a) Richtlinie 2002/24/EG (bzw. als Motorfahrrad nach § 2 Abs. 1 Z. 14 KFG) typisierbar sind und angemeldet als Kraftfahrzeug gefahren werden dürfen, ist bisher (Oktober 2010) nicht überliefert.
In Hinblick auf die Regeln im schweizerischen Straßenverkehr werden E-Bikes und Pedelecs den Fahrrädern gleichgestellt; dennoch gilt eine Führerausweispflicht der Kategorie M. Jedoch können Leicht-Motorfahrräder bei einem Mindestalter des Benutzers von 16 Jahren auch ohne Führerausweis gefahren werden.[23] Eine Helmtragepflicht gilt für jene E-Bikes, die der Kategorie Motorfahrrad zugeordnet werden, für Leicht-Motorfahrräder wird lediglich eine Empfehlung ausgesprochen.[24] Das Motorfahrrad („Mofa“) ist in Art. 175 VTSgeregelt. Das Mindestalter zum Fahren eines Motorfahrrads beträgt nach Art. 6 VRV 14 Jahre.
Eine tabellarische Zusammenfassung der komplizierten Schweizer Regeln zu Elektrofahrrädern hat die bfu – Beratungsstelle für Unfallverhütung in ihrem bfu-Faktenblatt Nr. 4 herausgegeben.[25]
Für Pedelecs gelten vorgegebene technische Voraussetzungen, um rechtlich weiter als Fahrrad zu gelten und entsprechende Sicherheitsansprüche zu erfüllen. Bei schnellen Pedelecs (Unterstützung bis maximal 45 km/h) ergeben sich durch die höheren Geschwindigkeiten zusätzliche Risiken. So kann es z. B. bei Überholmanövern zu Fehleinschätzungen der Geschwindigkeit kommen. Um die Folgen solcher kritischen Situationen zu verdeutlichen, hat die Unfallforschung der Versicherer (UDV) ein Forschungsprojekt mit Fahrversuchen, technischen Prüfungen und Crashtests durchgeführt.[26][27] Andererseits berichten viele Nutzer, dass sie mit Elektro-Zusatzantrieb defensiver fahren, weil es leichter fällt, nach einem Abbremsen wieder die Fahrgeschwindigkeit zu erreichen.
Im Jahr 2016 (2014) verunglückten in Deutschland 3901 (2223) Personen bei einem Unfall, an dem ein Pedelec oder E-Bike beteiligt war, davon 62 (39) tödlich.[28]
In einem kritisierten Test[29][30] untersuchte die Stiftung Warentest 2013 zusammen mit dem ADAC die Qualität von 16 Pedelecs. Dabei wurden bei neun Pedelecs größere Mängel festgestellt: Zweimal brach der Rahmen, dreimal der Lenker, bei drei Modellen waren die Bremsen zu schwach, und vier Modelle verwendeten Motoren ohne ausreichende Entstörung.[31] Die Kritik am Test richtet sich vor allem gegen die panikartige Berichterstattung, die in den Medien[32] mit Schlagzeilen wie „Elektroschrott auf zwei Rädern“[33] umgehend aufgegriffen wurde, sowie die intransparenten Testbedingungen, die als realitätsfern eingestuft werden.[29][34]
Zum Sommer 2014 prüfte die Stiftung Warentest erneut Elektrofahrräder, diesmal jedoch ohne Beteiligung des ADAC, und kam zum Ergebnis: „Die aktuell geprüfte Generation ist deutlich besser“.[35]
Quelle: https://de.m.wikipedia.org/wiki/Pedelec

References: § 39
 § 7
 § 42
 § 2
 Art. 1
 § 2
 Art. 175
 Art. 6