Wenn man Prognosen glauben darf, gehören die Straßen von morgen dem Roboter-Auto. Google, Daimler und andere Technikkonzerne schrauben fleißig an Algorithmen, mit deren Hilfe wir eines Tages ohne die Hände am Lenker durch den Alltag kutschieren sollen. In den düstereren Zukunftsentwürfen aus Hollywood balgen sich die Menschen um die letzten Tropfen Benzin, um mit ihren Karossen in freundlichere Gefilde zu fliehen. Wer kein Benzin findet, läuft.

Das ist verrückt. Denn in beiden Visionen fehlt eine der größten Erfindungen der letzten 150 Jahre: das Fahrrad. Liebevoll als "Drahtesel" verspottet, ist es eigentlich ein phänomenales Fortbewegungsmittel. Der Wirkungsgrad seines Pedalantriebs liegt bei 95 Prozent. Es ist die effizienteste Art, menschliche oder tierische Muskelkraft in Bewegung umzusetzen. Es fährt emissionsfrei. Es tankt gewissermaßen Nudeln statt Erdöl, wenn als Energiequelle für eine vierstündige Radtour zwei große Portionen Spaghetti bolognese genügen. Und es boomt.

Stefan Rickmeyer merkt das. "Wir haben zehnmal so viele Bestellungen wie letztes Jahr", sagt der Gründer der Fahrradmanufaktur Radkutsche in Mössingen. Ihr Renner ist das Modell Musketier. Auf den ersten Blick ein Lastenrad, lässt es sich in mobile Verkaufsstände und Mini-Lkw verwandeln. Mit einem eigenen Hänger wird schon ein kleiner Lastzug daraus. Verstärkt durch einen Elektromotor, bewegt ein Radfahrer so zwei Europaletten mit einer Nutzlast von einer halben Tonne.

An vielen Orten experimentieren begeisterte Radfahrer mit pedalgetriebenen Transportern. Sie setzen auf eine hinter dem Sattel liegende Lastenplattform gar Zeltkabinen auf. Angenommen, das Benzin wird knapp, weil der Ölpreis durch die Decke geschossen ist: Wären auch größere Radlaster möglich, die von der Muskelkraft mehrerer Fahrer angetrieben werden? Das hängt von der Leistung ab, die ein Mensch erbringen kann. Physiker messen die Leistung – aufgewendete Energie pro Sekunde – in Watt. Die meisten Menschen rechnen heute noch in PS, in Pferdestärken. Ein PS entspricht rund 736 Watt. Tour-de-France-Profis bringen es auf bis zu 400 Watt, sportliche Radfahrer auf bis zu 200 Watt. Ohne zu ermüden, kann ein Mensch über eine lange Zeit mit 75 Watt in die Pedale treten – das sind gut 0,1 PS.

Schaut man zunächst auf die PS und vergleicht sie mit den Leistungen gängiger Kleinlaster, ergibt sich ein skurriles Bild: Für die 88 PS des Mercedes-Benz Vito 109 CDI beispielsweise wären 880 gemächliche oder 330 geübte Radler nötig – eine derartige Konstruktion würde eher an eine antike Galeere erinnern. Andererseits: Ein Lastenrad wie das Musketier transportiert, inklusive Fahrer, das 1,7-Fache seines Gewichts – der Kleinlaster nur ein Drittel. Geschickt kombiniert, wären durchaus Radlaster mit mehreren Fahrern denkbar, die eineinhalb Tonnen bewegen könnten.

In diese Richtung geht der Little Pedibus aus London, ein Kleinbus, in dem neun Fahrer gleichzeitig strampeln, je drei nebeneinander in drei Reihen. Das ergibt ein PS; und doch kommt der Pedibus gut durch die Stadt. "Weil wir Busspuren nutzen können, sind wir schneller als der Autoverkehr, der sich mit 20 Kilometern pro Stunde durch London bewegt", sagt sein Erfinder Luke Roberson. Er kann sich vorstellen, die Konstruktion auf bis zu 20 Fahrer auszuweiten.

Geht das? "Kombiniert mit einem elektrischen Antrieb kann ich mir das vorstellen", sagt Michael Vielhaber, Ingenieur für Konstruktionstechnik an der Universität des Saarlandes. Für viele Fahrer, die alle unterschiedlich in ihre Pedale treten, ließe sich bei einem reinen Kettenantrieb nicht der richtige Gang mit optimaler Drehzahl für das Fahrzeug einstellen. Besser ist es, die Tretlager zu entkoppeln und sie zur Stromproduktion zu nutzen. "Da kann dann jeder so viel strampeln, wie er will und kann", sagt Vielhaber. Von der Kombination aus Elektromotor und Tretlager erwartet er in den nächsten Jahren einiges: "Es wird viele neue Konzepte zwischen klassischem Fahrrad und Auto geben, eine Art Mini-Smart mit elektrisch unterstützten Tretlagern."

Allerdings eignen sich nicht alle Elektromotoren gleich gut. "Standardmotoren benötigen für einen ordentlichen Wirkungsgrad viel zu hohe Drehzahlen", sagt Vielhabers Professorenkollege Matthias Nienhaus. Bei heutigen Elektrorädern werden die Tret- und Raddrehzahlen mithilfe eines Nabengetriebes oder einer Kettenschaltung angepasst. Dabei sinkt die Effizienz des Antriebs, und die Kosten steigen mit der Anzahl der Gänge.

Dieser Text stammt aus dem Magazin ZEIT WISSEN Nr. 5/2015, das online oder am Kiosk erhältlich ist.

Nienhaus hat mit seiner Gruppe ein anderes Konzept im Sinn, in dem zwei Motoren in einem Kasten um das Tretlager herum sitzen. Es sind sogenannte Synchronmotoren, die mit Permanentmagneten arbeiten. Ihre Drehzahl bezogen auf den Wirkungsgrad ist niedriger als bei Standardmotoren, ihr Drehmoment – das über die Kraftübertragung auf die Kette entscheidet – jedoch höher. "Damit erreichen sie einen höheren Wirkungsgrad auch bei den kleineren Drehzahlen des Elektrorads", sagt Nienhaus. Der eine Motor lässt sich bei höherer Geschwindigkeit zudem als Stromgenerator nutzen, der den zweiten Motor speist. Die Pedale treiben dann nur noch den Generator an, und eine Gangschaltung wird überflüssig.

Zusammen könnten Fahrrad und Elektromotor den Weg in die "Räderrepublik" weisen. Die wäre ein Segen für die Gesundheit. "Beim Radfahren haben Sie einen hohen Energieumsatz bei minimaler orthopädischer Belastung des Bewegungsapparats: ein idealer Sport", sagt Harald Lange, Sportwissenschaftler an der Universität Würzburg. Skeptisch ist er jedoch, ob viele Menschen Lust hätten, zu mehreren in Radbussen oder -lastern in die Pedale zu treten. "Der Einzelne spürt hier nicht mehr das Erlebnis, die Kraft selbst auszuüben." Es sei aber gerade auch dieses "Bewegungserleben", was die Faszination des Radfahrens ausmache.

Das Fahrradprinzip kann aber noch mehr. Kombiniert man es mit Antriebswellen für Maschinen, wird der Mensch auch zur Energiequelle. Der indische Ingenieur Jayant Modak hat es seit 1979 zu einem leistungsfähigen Motor für Agrarmaschinen weiterentwickelt. Modak verbindet ein Tretlager mit einem 150 Kilogramm schweren Schwungrad. Das beschleunigt sich auf 240 Umdrehungen pro Minute. Koppelt man es in eine Antriebswelle ein, kann es Mühlsteine, Ziegelsteinextruder, Strohhäckselmaschinen und andere Geräte antreiben. Der Clou: Eine Person muss nur mit gemächlichen 75 Watt oder 0,1 PS in die Pedale treten, um das Schwungrad auf eine kurzzeitig abrufbare Leistung von sechs PS zu bringen.

Auch in westlichen Ländern verbreitet sich die Idee inzwischen. Mit Stromgeneratoren verbundene Räder treiben etwa DJ-Pulte auf Open-Air-Veranstaltungen an. Welches Potenzial steckt darin? Kris de Decker, Gründer des Low-Tech Magazine, hat ausgerechnet, wie viele Menschen in zwei Schichten zu acht Stunden auf Radgeneratoren verbringen müssten, um den täglichen Strombedarf Großbritanniens zu decken. Antwort: 1,2 Milliarden. Da stößt die Räderrepublik dann doch an ihre Grenzen.