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Der Dynamo am Fahrrad gehört zur europäischen Kultur. In Amerika nämlich sind Dynamos noch Seltenheit – da befestigt man eher eine Akkulampe, wenn man auch mal abends mountainbiken möchte. Die Amerikaner nutzen das Fahrrad nämlich größtenteils als Hobby-Gerät. Für uns Europäer aber geht das Fahrrad weiter über das Hobby hinaus. Das Fahrrad ist mindestens noch ein Fortbewegungsmittel, mit dem man verlässlich und schnell zur Schule, zur Uni oder zur Arbeit kommt, mit dem man immer spontan den Kumpel besuchen kann und mit dem man nicht an Straßen oder Uhrzeiten gebunden ist wie mit dem Auto oder dem Bus. Deswegen findet man an den allermeisten Straßenrädern Dynamos. Außerdem tut das der Umwelt gut!
Kompatibilität – Vorsicht vor dem Kauf
Fahrradteile sind selten standardisiert, nicht jeder Bremsgriff passt an jeden Lenker. Nicht jeder Lenker an jeden Vorbau. Deshalb unsere Tipps zu Nabendynamos – darauf musst Du achten:
- Was die Kompatibilität zum Scheinwerfer angeht, solltest Du nur darauf achten, dass der Scheinwerfer einen Ein/Aus-Schalter hat.
- Du benötigst neue, kürzere Speichen, da der Nabendynamo größer als eine gewöhnliche Nabe ist.
- Die Speichenanzahl des Nabendynamos sollte zur Speichenanzahl deiner Felge passen.
- Die Einbauart muss zum Rahmen passen. Die meisten Rahmen sind kompatibel zu Standard-Schnellspanner. Doch Du musst auch darauf achten, dass die Breite zu deinem Rahmen passt. Neuere Rahmen können Steckachsen anstelle von Schnellspannern verwenden, in welchem Fall Schnellspanner-Naben nicht passen.
- Falls Du außerdem eine Scheibenbremse verwenden möchtest, benötigt der Nabendynamo eine entsprechende Aufnahme, um die Disc zu befestigen.
Die meisten alten Fahrräder auf der Straße fahren noch mit dem klassischen Seitenläuferdynamo, der durch die Reibung des Reifens betrieben wird. Dabei geht offensichtlich viel Energie verloren und deswegen verbindet man den Dynamo traditionell mit geringerer Fahreffizienz. Der Nabendynamo hingegen nimmt kaum Energie in Anspruch und hat den Seitenläuferdynamo deshalb an Neurädern komplett verdrängt (wenn man mal von Fahrrädern aus dem Baumarkt absieht). Weshalb der Nabendynamo so viel besser funktioniert, Produktübersichten und mehr in unserem Nabendynamo-Ratgeber.
Kaufberatung – Auf Nabendynamo umrüsten
Wenn man auf Nabendynamo umrüsten möchte, hat man verschiedene Optionen zur Auswahl. Die meisten Freizeitradler kaufen sich einfach irgendwann ein Neurad, das einen Nabendynamo hat. Wer sein altes Rad weiterfahren möchte, kann sich auch ein Laufrad mit eingebautem Nabendynamo kaufen – das heißt, man zahlt für ein ganzes Rad mit Felge, Speichen und Nabendynamo. Das hat den Vorteil, dass der Umbau auch als Laie locker und schnell vonstatten geht. Man sollte sich bloß damit verstehen, Kabel zu verlegen – denn das Verbinden von Dynamo und Scheinwerfer kann sonst kompliziert sein. Manchmal bekommt man auch ein Komplettset von Laufrad mit dazupassendem Vorder- und Rücklicht – da wird man also ohne große Kabelarbeit auskommen.
Man kann diese Arbeit natürlich auch im Fahrradfachgeschäft erledigen lassen. Wer sich näher mit den Daten befasst, macht es oft so, dass er nur den einzelnen Nabendynamo bestellt und den im Vorderrad einbauen lässt. Dabei sollte man aber wissen, dass man dann auch für neue Speichen zahlen muss – der Nabendynamo (genauer gesagt die Nabenflansch) ist schließlich größer als eine gewöhnliche Nabe und benötigt kürzere Speichen.
Nabendynamos im Überblick
Beim Nabendynamo kommt es vor allem auf die Energieeffizienz an (Verlust der Energie im Vergleich zur tatsächlich erzeugten Energie als elektrischer Strom). Die Daten stammen größtenteils aus aktuellen Testberichten – trotzdem handelt es sich immer um Richtwerte, da es innerhalb verschiedener Modelle der gleichen Serie schon kleine Schwankungen geben kann. Für die elektrische Leistung gingen wir von einem Scheinwerfer mit 12 Ohm Widerstand an. Teilweise berechneten wir Wirkungsgrad und elektrische Leistung selber anhand der Testberichte.
Letzte Aktualisierung am 9.05.2024 / Affiliate Links / Bilder von der Amazon Product Advertising API
Glossar:
- Leerlaufverlust: Verlust der Energie bei ausgeschaltetem Licht.
- Energieverlust: Verlust der Energie bei eingeschaltetem Licht. In den meisten Testberichten wird dieser Wert als Antriebsleistung bezeichnet.
- elektrische Leistung: Die elektrische Energie, die entsteht und die vom Scheinwerfer genutzt wird.
- Wirkungsgrad: Nun teile man elektrische Leistung durch Energieverlust. So weiß man, wie viel Prozent der Energie, die man in den Nabendynamo steckt, als Strom wieder rauskommt. Dieser Wert gibt also die Energieffizienz an.
Wie funktioniert der Nabendynamo?
Viele Leute fragen sich, was ein Nabendynamo überhaupt ist. Der altmodische Seitendynamo tut’s ja auch, mehr oder weniger. Und man sieht ihn immer noch häufig an den Straßenrädern. Schließlich sind Fahrräder Konstrukte, die Jahrzehnte überdauern. Die meisten Räder auf der Straße sind Gebrauchträder – wenn nicht sogar Erbstücke.
Der Umstieg zum Nabendynamo macht sich aber allemal bezahlt. Die neuere Technologie bringt geringeren Energieaufwand und höhere Spannungsleistungen mit sich.
Dynamo Hub – eigentlich eher Dynamonabe
Der Begriff „Nabendynamo“ ist irreführend. Es handelt sich weniger um einen Dynamo, der in einer Nabe befestigt wird. Im Englischen bezeichnet man ihn als „Dynamo Hub“ – übersetzt „Dynamonabe“. Das macht mehr Sinn, da es sich immer um eine ganze Nabe handelt, die die Dynamo-Funktion erfüllt. Das heißt, man ersetzt die gewöhnliche Nabe eines Laufrads mit dem Nabendynamo.
Was passiert im Nabendynamo?
Wenn man nach dieser Frage googlet, bekommt man gemeinhin Erklärungen von Permanentmagneten und Statorspulen, lauter Fachterminus. Einfach ausgedrückt: Im Nabengehäuse des Nabendynamos sitzen mehrere Magnete. In der Mitte der Nabe sitzt eine Spule, meistens aus Kupferdraht oder Aluminium, die fest verankert ist und sich beim Fahren nicht dreht. Beim Fahren dreht sich also das Gehäuse mit den Magneten um diese Spule. Dadurch entsteht ein rotierendes Magnetfeld, in dem eine ständig wechselnde Magnetkraft auf die Spule einwirkt. Dabei entsteht eine Wechselspannung auf der Spule, die stärker wird, je schneller sich das Rad dreht. So erhält man Strom.
Ferner kommt es zu einem Leerlaufverlust. Das heißt, selbst wenn das Licht nicht eingeschaltet ist, verliert man durch den Nabendynamo ein wenig Leistung. Das liegt daran, dass eben ein Magnetfeld in der Nabe entsteht, auch wenn die Spannung nicht genutzt wird. Dieses Magnetfeld hält sich selber ständig aufrecht und wirkt damit minimal dem Drehmoment entgegen. Das ist vergleichbar mit einem Reibungsverlust – doch wie hoch ist dieser Leerlaufverlust?
Nabendynamo Wirkungsgrad
Natürlich macht man sich als Radfahrer nun Sorgen, dass ein Dynamo den Fahrer ausbremst. Klassische Seitenläufer-Dynamos waren so zäh und laut, dass man es teilweise noch gewohnt ist Energie zu verlieren. Doch mit dem Nabendynamo ist der Verlust in Geschwindigkeit kaum spürbar! Das zeigen diverse Tests und folgende Beispielrechnungen.
Tests: Energieverlust beim Nabendynamo
Labortests von fahrradzukunft.de mit Nabendynamos verschiedener Marken zeigen, wie viel Spannung sie erzeugen und wie hoch der Energieverlust im Leerlauf ist.
Energieverlust durch Nabendynamos
- Bei ausgeschaltetem Nabendynamo (Leerlaufverlust!) ist man, je nach Gewicht, Leistung und Dynamo, zwischen 0,1% und 1,7% langsamer (0,5W – 4,75W). Auf 100km verliert man zwischen 20 Sekunden und drei Minuten Zeit.
- Bei eingeschaltetem Nabendynamo ist man, je nach Gewicht, Leistung und Dynamo, zwischen 1,5% und 2,7% langsamer (4W – 6,6W). Auf 100km verliert man zwischen sechs und neun Minuten Zeit.
→ Der Leerlaufverlust ist unbedenklich und der Verlust im eingeschalteten Zustand ist sehr gering! Nur für Rennsportler ist das problematisch. Nicht ohne Grund hat der Nabendynamo den Seitendynamo vom Markt verdrängt. Andererseits sieht man, dass sich hochwertige Dynamos vor allem wegen der Effizienz im Leerlauf bezahlt machen.
Widerstandsverluste und Wirkungsgrad
Natürlich kommt der elektrische Strom nicht von irgendwoher. Sondern wird aus der Kraft gewonnen, welche ihr auf die Pedale und das rotierende Vorderrad wirkt. Man kann drei Abstufungen bei diesem Energie-„Verlust“ zeigen:
- Dynamo mechanisch abgeschaltet:
Es wird kein Strom erzeugt und die Nabe dreht sich innen wie außen, ohne den Widerstand im inneren zu überwinden. Ihr habt jetzt nur Wirkungsverluste, welche bei jeder Nabe anfallen würden. Die meisten Nabendynamos können nicht mechanisch abgeschaltet werden.
Energie - Dynamo mechanisch eingeschaltet aber ohne Verbraucher:
Meist kann man an den Lichtern, die am Dynamo angeschlossen sind, einen Aus-Schalter betätigen. Um keinen Strom zu ziehen. Alternativ könnte man auch den Stecker einfach ziehen. Im Ergebnis bewegt sich die Mechanik im Inneren der Nabe, aber es gibt einen geringeren Verlust als mit Verbrauchern. Nicht alle Lichter haben einen Ein-/Aus-Schalter, aber Stecker ziehen geht immer. - Dynamo aktiv mit Verbrauchern:
Jetzt zieht ihr Strom, die Mechanik rotiert im Inneren auch wie erwartet. Nun zieht der Dynamo die meiste Energie aus eurem Vortrieb, ihr werdet minimal langsamer.
Wie stark fallen diese drei Effekte auf? Oder besser gesagt: wie viel Meter Vortrieb verliere ich auf eine Stunde Fahrtzeit?
Verluste und Gewinne
Das Licht ist ein echter Sicherheitsgewinn. Aber das kommt eben zu Kosten eures Vortriebs, da ein paar eurer erzeugten Watt bzw. kJ nicht darauf eingezahlt haben sondern zu Licht wurden. Hier eine genaue Aufstellung.
Den Wirkungsgraden aus dem Nabendynamo-Beitrag, welche wiederum aus einem Test von fahrradzukunft.de entnommen sind, kann man für gängige Dynamos (zB. SONdelux, ShutterPrecision-SV8, etc.) etwa einen Wirkungsgrad von 50-60% zusprechen. Nehmen wir also der Einfachheit an es wären genau 55%.
Bei 20km/h wandeln wir 5,5 Watt aus dem Vortrieb in Strom. Davon wiederum landen, bei 55% Wirkungsgrad, etwa 3 Watt beim Licht, oder einer per USB Ladekabel betriebenen Powerbank.
Nach etwa 5 Stunden mit dieser Durchschnittsgeschwindigkeit haben wir 5h*5,5W Energie umgewandelt. Also etwa ein Vortriebsverlust von 27,5 Wattstunden. Eine Wattstunde entspricht 3,6 Kilojoule, wir haben also einen Energieaufwand für diese Fahrt von 99kJ (für das Licht). Setzen wir das Mal ins richtige Verhältnis…
Direktvergleich – Mit und ohne Dynamo
Die durchschnittliche Arbeit um diese Arbeit (5 Stunden Radfahren und 100km) liegt in einem relativ großenzügig zu schätzenden Bereich. Ein aerodynamischer und leichter Rennradfahrer wird weniger Arbeit verrichten müssen. Aber nehmen wir mal folgende Schätzung für einen „durchschnittlichen“ Fahrer (m):
- 85kg Fahrergewicht
- 15kg Fahrradgewicht
- 20km/h
- Normale (aufrechte) Fahrposition, ohne Gegenwind
Die benötigte Kraft um diese Leistung (20km/h) mit diesem Profil zu halten liegt etwa bei 90Watt. Nach 5 Stunden hat dieser 450Wh Arbeit verrichtet, bzw. 1.620kJ.
Fahren zwei gleiche Fahrer (von diesem Profil) los, dann erreicht der Fahrer ohne Nabendynamo das Ziel (100km) in exakt 5 Stunden.
Der Fahrer mit mit Dynamo wird die gleiche Arbeit verrichten (1.620kJ), aber davon 99kJ in den Dynamo „stecken“. Damit kommt man auf knapp 3km Unterschied in 5 Stunden! Das ist wirklich nicht viel, diese Strecke hat der Fahrer mit Nabendynamo in 9 Minuten wieder aufgeholt.
Im Verhältnis sind die 99kJ für das Licht etwa ein Verlust von 6% der Energie!
Man muss beachten, dass der Windwiderstand im Quadrat zur Geschwindigkeit berechnet wird. Wodurch man nicht Pauschal 6% der Gesamtzeit umrechnen darf auf den langsameren Fahrer, die verlorene Wattzahl (5,5W durch den Dynamo) senkt die Geschwindigkeit nur um etwa 3%.
Diese Zahlen könnt ihr in folgendem Rechner gut nachvollziehen: http://bikecalculator.com/
Vorteile vom Nabendynamo
Nachdem wir aufgeklärt haben, dass die Nachteile des Nabendynamos gering sind, hier die Vorteile des Nabendynamos gegenüber Seitendynamo:
- Er funktioniert auch bei Regen tadellos, während Seitendynamos sich wegen der geringeren Reibung schwer tun.
- Der Nabendynamo funktioniert geräuschlos.
- Der Nabendynamo benötigt weniger Wartung und ist weniger anfällig für Verschleiß.
FAQ
Der Nabendynamo ist eine spezielle Fahrradnabe, die die gewöhnliche Vorderradnabe ersetzt. Im Nabengehäuse sind mehrere Dauermagnete verbaut, die sich beim Fahren drehen. In der Mitte des Nabendynamos sitzt eine Statorspule, also eine Spule, die statisch ist und sich bei der Radumdrehung nicht dreht. Diese Spule sitzt in einem Blechkäfig mit Polklauen, die sich ebenfalls nicht drehen. Beim Fahren drehen sich die Magnete und bewegen sich dicht an den Polklauen vorbei. Außerdem ist ein Kabel mit der Spule verbunden, in das die Wechselspannung gespeist wird, die bei der Umdrehung der Magnete erzeugt wird.
Scheinwerfer für Nabendynamos besitzen meistens einen Schalter, der am Scheinwerfer zu finden ist. Manche Scheinwerfer besitzen einen Sensor, über den sie sich automatisch anschalten. In diesen Fällen sollten sie aber auch einen Schalter haben, der drei Einstellungsstufen hat: Aus, Dauerlicht und Automatik. Wenn man einen älteren Scheinwerfer ohne Schalter verwendet, sollte das Licht immer angehen, wenn man in die Pedale tritt.
Sollte trotz angeschaltetem Scheinwerfer nichts passieren, überprüfe die Verbindungsstellen zum Nabendynamo.
Beim Nachrüsten auf Nabendynamo kommen leider einige Kosten auf den Radfahrer zu. Schließlich ersetzt der Nabendynamo die gewöhnliche Nabe des Vorderrads und weil der Nabendynamo größer ist, muss man die Speichen durch kürzere ersetzen. Wer es in der Werkstatt erledigen lässt, zahlt schon um die 100€ (inklusive neuer Lichter). Online bekommt man auch ganze neue Laufräder mit bereits verbautem Nabendynamo ab 50€. Damit kann man das alte Vorderrad ersetzen, was meistens recht einfach geht. Man sollte aber beachten, dass der Scheinwerfer einen Ein/Aus-Schalter haben sollte bzw. gegebenenfalls einen solchen Scheinwerfer ebenfalls nachrüsten!
Jede Fahrradbeleuchtung funktioniert sowohl mit Seiten- als auch mit Nabendynamo. Das einzige Problem besteht darin, dass gewöhnliche Scheinwerfer keinen Schalter besitzen für An/Aus. Beim Seitendynamo schaltet man das Licht an, indem man den Dynamo in die richtige Position bringt. Der Nabendynamo jedoch läuft immer mit. Wenn der Scheinwerfer also keinen Schalter hat, wird er auch immer “mitlaufen”, was Kraft kostet! Deshalb sollte man gleichzeitig in einen neuen Scheinwerfer mit Schalter investieren. Manche Scheinwerfer schalten sich bei Dunkelheit auch automatisch an. Eine Auswahl verschiedener Fahrradlampen für den Nabendynamo findest Du hier: Nabendynamo Licht.
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