Junge Forscher entwickeln E-Bike-Antrieb aus Bioabfällen

Akkus Junge Forscher entwickeln E-Bike-Antrieb aus Bioabfällen

07.05.2018 | Redakteur: Katharina Juschkat

Drei junge Forscher entwickeln E-Bike-Antriebe mit Superkondensatoren, die aus Tee, Kaffee oder Äpfeln hergestellt werden. E-Bike-Antriebe sollen damit leistungsfähiger und umweltfreundlicher werden. Nun arbeiten die drei Jungforscher an der Patentanmeldung.

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Kuraray Europe GmbH

ARKU Maschinenbau GmbH

SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH

Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics

TÜV Süd AG

Die Nachwuchsforscher (v.l.) Tony Oehm, Sebastian Durchholz und Tom Hinzmann entwickeln mit Unterstützung des Spezialchemie-Herstellers Kuraray einen besonderen Akku aus Bioabfällen, der für längere E-Bike-Reichweiten sorgt.
(Bild: Kuraray)

CO₂-Emissionen reduzieren und E-Bike-Antriebe noch umweltfreundlicher produzieren: Das ist das Ziel der jungen Forschergruppe „Mobilität“, unterstützt von Spezialchemie-Hersteller Kuraray als Sponsor. Die drei Forscher Sebastian Durchholz, Tony Oehm und Tom Hinzmann wollen die Ladeeffizienz von E-Bikes vergrößern und deren Reichweite erhöhen. Dafür entwickeln sie Superkondensatoren, hergestellt aus biologischen Abfällen wie Tee, Kaffeesatz oder Apfelschalen.

Bessere Reichweite mit Supercaps

„Wir nutzen Superkondensatoren, auch Supercaps genannt, für unser E-Bike-Projekt, weil sie weitaus umweltfreundlicher und effizienter sind als klassische Akkus“, sagt Sebastian Durchholz aus Frankfurt und ergänzt: „Sie besitzen eine zehn- bis hundertfach größere Leistungsdichte als Akkus und ermöglichen damit eine deutlich schnellere Aufladung der E-Bike-Antriebe.“ Im praktischen Gebrauch zeigt sich laut der Forscher, dass E-Bikes mit Supercaps-Antrieb eine wesentlich höhere Reichweite erzielen können – wegen der Aktivkohle, die als Elektrodenmaterial zum Einsatz kommt.

Zusätzlich untersuchten die Forscher, ob sich Supercaps noch schneller und effizienter laden lassen, wenn die Aktivkohle für die Supercaps aus recycelbaren Materialien wie Tee, Kaffee oder Äpfeln kommt.

Kuraray unterstützt die Nachwuchsforscher (vorne v.l.) Tom Hinzmann, Sebastian Durchholz und Tony Oehm bei ihren Forschungen an E-Bike-Akkus aus Bioabfällen: (hinten v.l.) Robert Fuss, Leiter New Business Development PVB, Doris Dörsam, Fachbereichsleiterin Freiherr-vom-Stein Schule, Marco Leon Wehner, Fachlehrer Freiherr-vom-Stein Schule.
(Bild: Kuraray)

Supercaps aus Kaffee oder Äpfeln herstellen

Für das E-Bike-Projekt testeten die Forscher im Batterieforschungszentrum der Universität Münster „Ökocaps“. Das sind spezielle Supercaps mit Aktivkohle aus biologischen Abfällen wie Tee, Kaffee, Äpfeln und Kartoffelschalen. Für den Sponsor Kuraray ein interessanter Ansatz, da das Unternehmen ein recyclebares Produkt vertreibt, das sich zur Herstellung von Supercaps eignet: Aktivkohle aus Kokosnussschalen, die das Unternehmen den jungen Forschern zur Verfügung stellt.

„Im Vergleich zu gewöhnlichen Akkus wird bei der Produktion von Supercaps deutlich weniger CO₂ freigesetzt“, erläutert Robert Fuss, Leiter New Business Development PVB. „Deshalb unterstützt Kuraray das junge Forscherteam gerne bei der Entwicklung von nachhaltigen Energiespeichern.“

Ein entscheidender Nachteil der Ökocaps ist die geringe Reichweite von E-Bikes mit Ökocaps-Antrieb. Um ihre Resultate dennoch sinnvoll für die E-Mobilität einzusetzen, forschen die drei Forscher hier weiter.

Bremsenergie wird gespeichert

Auch ohne biologische Abfallreste aus Kaffee oder Äpfeln sollen Supercaps eine umweltfreundliche und effiziente Lösung zur Energiespeicherung sein: Sie lassen sich für die Energierückgewinnung während der Fahrt nutzen, die Rekuperation. Bei diesem Verfahren wird die Bremsenergie des E-Bikes zurückgewonnen und gespeichert. Herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus können die dabei entstehenden, großen Energiemengen nicht in der kurzen Zeit verarbeiten. Deswegen werden die Akkus mit Supercaps kombiniert.

Der Vorteil von Supercaps ist, dass sie deutlich schneller laden. Deshalb nehmen sie die zurückgewonnene Energie effizienter auf als der Lithium-Ionen-Akku des Rads. Tom Hinzmann erklärt: „Die Batterie des E-Bikes wird stärker geschont. Normalerweise muss sie bei einem E-Bike alle zwei Jahre getauscht werden. Dieser Zeitraum lässt sich bei der Kombination aus Akku und Supercap erheblich verlängern.“

Nächster Schritt: Marktreife

Die Jungwissenschaftler wollen als nächsten Schritt ihr Projekt möglichst bald zur Marktreife bringen. Robert Fuss, Leiter New Business Development PVB bei Kuraray, sieht dabei großes Potenzial: „Die Ergebnisse des Forscherteams sind bereits sehr vielversprechend. Wir unterstützen dieses besonders umweltfreundliche E-Bike-Projekt gerne weiterhin.“ Eine Patentanmeldung für die Entwicklung von Hinzmann, Oehm und Durchholz ist bereits in Vorbereitung.