Tee, Kaffee und Äpfel für längere Reichweite

Junge Forscher entwickeln „grünes E-Bike“

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

„Wir nutzen Superkondensatoren, auch Supercaps genannt, für unser E-Bike-Projekt, weil sie weitaus umweltfreundlicher und effizienter sind als gewöhnliche Akkumulatoren, also klassische Akkus. Sie besitzen eine zehn- bis hundertfach größere Leistungsdichte als Akkus und ermöglichen damit eine deutlich schnellere Aufladung der E-Bike-Elektroantriebe.“

Sebastian Durchholz, Frankfurt

Im praktischen Gebrauch zeigt sich zudem, dass E-Bikes mit Supercaps-Antrieb eine wesentlich höhere Reichweite erzielen können – dank der Aktivkohle, die als Elektrodenmaterial zum Einsatz kommt. Doch diese Erkenntnis reicht Sebastian Durchholz und seinen beiden Forschungskollegen Tony Oehm aus Lütau und Tom Hinzmann aus Haßfurt nicht. Das Trio will wissen, ob sich Supercaps noch schneller und effizienter laden lassen, wenn die Aktivkohle für die Supercaps aus recycelbaren Materialien wie Tee, Kaffee oder Äpfeln kommt.

Doppelter Klimaschutz dank Superkondensatoren

Eigens für das E-Bike-Projekt testete das junge Trio im Batterieforschungs-zentrum der Universität Münster „Ökocaps“, das sind spezielle Supercaps mit Aktiv¬kohle aus biologischen Abfällen wie Tee, Kaffee, Äpfeln und Kartoffelschalen. Ein spannender Ansatz für Kuraray, denn die Spezialchemie-Experten bieten ein recycelbares Produkt an, das sich zur Herstellung von Supercaps eignet: Aktivkohle aus Kokosnussschalen, die das Unternehmen den jungen Forschern zur Verfügung stellt. Sebastian Durchholz, Tom Hinzman und Tony Oehm wollen die Aktivkohle aus Kokosnusschalen in Zukunft auch für weitere Experimente und Entwicklungen nutzen. „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.“

Neben den vielen Vorteilen weisen die Forschungsergebnisse des Trios auch auf einen entscheidenden Nachteil von Ökocaps hin: die geringe Reichweite von E-Bikes mit Ökocaps-Antrieb. Um ihre Resultate dennoch sinnvoll für die E-Mobilität einzusetzen, forschen die drei jungen Männer hier weiter.

Großer Schritt für nachhaltigere E-Mobilität

Auch ohne biologische Abfallreste aus Kaffee oder Äpfeln sind die Supercaps bereits eine umweltfreundliche und effiziente Lösung zur Energiespeicherung: 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: „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.“

Siegerteam bei ‚Jugend forscht‘

Das Forscherteam erreichte bei „Jugend forscht 2017“ in der Kategorie Physik den 1. Platz im Regionalwettbewerb Frankfurt und den 3. Platz im Landes-wettbewerb Hessen. „Jugend forscht“ ist der größte wissenschaftliche Nachwuchswettbewerb Europas. Zudem erhielten Tom Hinzmann, Tony Oehm und Sebastian Durchholz für ihr von Kuraray gefördertes Projekt einen Sonderpreis in der Kategorie „Alternative und elektrische Antriebe“. Zusammen mit ihrem Industriesponsor Kuraray  feilen sie nun an der Marktreife ihrer Technologie „Ökocaps“. 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.“

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