Während Elektroautos noch auf den Durchbruch warten, gehören Fahrräder mit E-Unterstützung in vielen Märkten bereits zu den meistverkauften Zweirädern. Im Projekt „LiteFCBike“ arbeitet das Fraunhofer ISE an einer Innovation, bei der ein kompaktes Brennstoffzellensystem die bisher eingesetzten Pedelec-Fahrradakkus ersetzt.
Die Basis für das Projekt ist ein nachrüstbarer Antrieb, der mit einer speziellen Antriebsrolle das Hinterrad bewegt. Ziel ist laut den Forschern die Entwicklung eines leichten und für Nutzer praktikablen Systems. Zum Einsatz kommen Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC), die auch für automobile Anwendungen eingesetzt werden. Um Gewicht und Volumen zu sparen, werden zwei Brennstoffzellenstacks mit offener Kathode verwendet – ein flüssiger Kühlkreislauf entfällt.
Um alle Bauteile zu verbinden, entwickelten die Fraunhofer-Forscher ein kompaktes Fluidik-Modul, an das alle Komponenten angeschlossen sind, was Rohre und Verbinder überflüssig macht. Als „Tank“ werden Metallhydrid-Kartuschen verwendet, die sich mit einem geeigneten Klein-Elektrolyseur befüllen lassen. Um deutlich größere Reichweiten bei kurzen Betankungszeiten zu erzielen, wäre bei mehr Raumangebot – etwa einem Lastenrad – auch ein Drucktank möglich.
Die Brennstoffzellen produzieren im Nennbetrieb etwa 70 Watt elektrische Leistung und laden den Pufferakku nach. In den Unterstützungsphasen stehen bei Pedelec übliche 250 Watt zur Verfügung. Die Gesamtmaße des kompletten Systems mit Tank und Steuerelektronik betragen 348 x 153 x 47 mm, der Netto-Energieinhalt einer Betankung etwa 270 Wh. Das System kann mit bis zu 30 bar betankt werden, dabei werden alle 12 Kartuschen gleichzeitig gefüllt.
Der E-Fahrrad-Gepäckträger mit Brennstoffzellensystem wiegt 3,3 kg inklusive Wasserstofftanks und kann den Entwicklern zufolge auf nahezu jedes Fahrrad montiert werden. Ob und wann sie ihre Erfindung in die Serie bringen, ist noch offen.
Swissli meint
Mein uralt Akku von Bosch (mit 18650er Zellen bestückt) beim E-Bike hat 288 Wh und wiegt 2.4 kg.
State of the art sind heute 500 Wh bei 2.6 kg.
Zudem gibt es heute auch recht günstig Akku Bottles als „Range Extender“ oder als Upgrade für ältere E-Bikes.
Bosch bietet bei neuen E-Bikes optional DualBattery an: also 2×500 Wh=1000 Wh on board.
Für eine 8 h Tour im flachen Gelände reicht 500 Wh locker aus.
1000 Wh bei topographisch anspruchsvoller Tour von Vorteil. Allerdings macht wohl 99% der Tourenfahrer nach 4 h eine längere Mittagspause, bei der notfalls rund 50% nachgeladen werden könnte.
Also ich sehe den Anwendungsbereich von FC Bike nicht wirklich. Wer will, kann sich heute schon genug Reichweite mit (Zusatz-) Akku kaufen. Und die H2-Kartuschen werden preislich wohl 10x teurer sein als Strom?!
Wenn das ganze leicht, günstig und hohe Energiedichte hätte, dann vielleicht.
nilsbär meint
Da gibt es für Fraunhofer noch viel zu erforschen: BZ bei Automower zum Beispiel, nur 1x pro Tag an der nächsten H2-Tankstelle nachfüllen. Auch bei elektrischen Zahnbürsten und E-Zigaretten sehen ich (und die H2-Lobby) Anwendungsgebiete:-)
Ralf meint
Alles neue fängt klein an ,nur weiter so mit der Wasserstofforschung ,mal sehen wie praktisch, das ganze in einigen Jahren ist , ohne Forschung kein Fortschritt, auch kleine Ergebnisse lassen sich dann schnell ins Große uebertragen
Andreas meint
@Ralf: Dir ist aber klar, dass man schon seit 1838 an Brennstoffzellen arbeitet?
Uwe meint
Warum Brennstoffzelle auf dem Fahrrad?
Nehmt doch den Atom-Antrieb:
Da war man schon Mal wesentlich weiter:
https://www.next-mobility.news/vor-90-jahren-opel-startet-das-raketen-zeitalter-a-717505/
Ford hatte 1958 den Kernreaktor im Nucleon als Antrieb für das Auto serienreif:
https://www.next-mobility.news/atomantriebe-fuer-die-mobilitaet-von-morgen-a-646334/
2009 stellte Cadillac den Atom-Antrieb auf der in Chicago vor, und 2011 baute Audi den F-Tron.
Man kommt mit nur 8 gr. Thorium rund eine Million Kilometer weit (ohne Wasserstoff-Tankstelle oder Flaschentausch).
Das Fahrrad könnte mehrere Generationen an Fahrern transportieren.
Ich beantrage schon Mal die Forschungsgelder. Vielleicht kann ich es ja als Anschlussprojekt für den Ausstieg aus den Kraftwerken formulieren.
Andreas meint
+1 Prima recherchiert.
Bei 9 Milliarden Forschungsgelder von Scheuer für „alternative Antriebe“ findet sich sicherlich der ein oder andere Forscher, der etwas vom Geld haben möchte.
Auch Forscher haben hungrige Mäuler zu stopfen.
Und zack, hat die Politik wieder die nächste bahnbrechende Entwicklung fast schon bald irgendwie.., na gut, erst übermorgen.
Aber dann bestimmt.
Michael meint
Ein kleiner Fahrradakku mit 300wh reicht etwa für 50km und wiegt 2,4kg. Und läd vermutlich schneller nach als das Metallhydrid.
alupo meint
Dann braucht dirses Fahrrad annähernd soviel Prinärenergie wie mein sparsam gefahrener Tesla.
Prima, bin stolz auf euch.
frax meint
Eigentlich bin ich großer Fan vom ISE – aber das ist ja wirklich eine absurde Energieumwandlungsmaschine:
270 Wh mit 3,3 kg
70 W Leistung mit denen ein Pufferakku geladen wird
Metallhydrid-Kartuschen als Speicher (Welches Hydrid?)
geeignete Klein-Elektrolyseure zum Nachladen
Was soll das Ganze? Das wird viel zu aufwendig und zu teuer.
Wieviele Zyklen funktioniert das?
usw. usf.
Erich meint
Achtung (wie höchstwahrscheinlich dieser Beitrag ist dieser Kommentar auch) Satire:
Schade, dass nirgends steht wieviele kM ich damit endlich am Stück radeln kann!
Die 100-140kM pro Ladung mit meinem alten LiIo-Fahrrad-Akku sind mir schon lange viel zu wenig. Also so 600-1000kM sollten es schon sein bevor ich anhalten und absteigen muss.
Selnim meint
Der Witz ist ja. Ein Lastenrad könnte problemlos mit Akkukapazität von 7 Kwh ausgestattet werden und würde damit mindestens 500 Km fahren. Aber niemand fragt danach.
Swissli meint
Also erfahrungsgemäss ist bei einer „flachen“ Tagestour von 8 h (8 hx20 km=160 km) eher das Sitzfleisch das Problem, als zuwenig Strom im Akku :)
Ausser man fährt den ganzen Tag nur bergwärts… was selbst in den Alpen schwierig wird.
jomei meint
Wie viele Ebiker haben entsprechende Fragen gestellt, auf die hier eine „Lösung“ als Antwort erfolgte?
Oder war der Zweck die Generierung von Forschungsgeldern?
Tesla-Fan meint
+1
Remo meint
Es ist das Wesen der Forschung neue Wege zu gehen und auch Produkte zu entwickeln, welche es noch nicht gibt. E-Bikes mit Akku gibt es ja schon im Industriellen Maßstab. Da macht es schon Sinn an Technologien zu Forschen, die nicht so weit verbreitet sind.
jomei meint
Ja, wenn es denn um neue Wege geht und nicht um aufpolierte alte Sackgassen. An dem hier beschriebenen Gegenstand wird seit über 40 Jahren herumgeforscht, einziger Fortschritt ist eine gewisse Miniaturisierung. Das Speicherprinzip wurde schon in den 1970ern vorgestellt.
Remo meint
Das ist richtig, aber sei da bitte fair. Die gesamte E-Mobilität, also Akku, H2, Flusszelle usw. Erfahren erst jetzt wirkliche Investitionen zu deren Entwicklung. Bisher waren es nur ungeliebte Scheinprojekte. Das sich auch bei der Brennstoffzellen was tut, kann man an den Entwicklungen der letzten Jahre sehen. So ist es Mercedes gelungen den Platin Bedarf in der Brennstoffzelle um 99% in den letzten 10 Jahren zu senken.
Jetzt, wo in H2 endlich auch im großen Maßstab investiert wird, werden auch die Fortschritte kommen.
jomei meint
In Ordnung, blickt man nur auf die wasserstoffbasierte Technik allein und ihre internen Fortschritte, ist Ihr Einwand logisch.
Nun stelle ich mir vor, als Nutzer eines solchen Fahrzeugs nachtanken zu müssen. Mein Weg führt zu einer entsprechenden Wasserstofftankstelle oder zu einem entsprechenden Shop, in dem ich die Wasserstoff-Speicherkartuschen austauschen (oder als Bewohner der ländlichen Peripherie von Amazon schicken lassen) kann. Kann man so handhaben, ist denkbar.
Aber in der Anwendungs-Ökonomie stelle ich es mir wesentlich einfacher, praktischer und weniger aufwändig vor, bei einem rein batteriebetriebenen Pedelec oder E-Roller den Akku herauszunehmen (bei entsprechender Konstruktion natürlich) und über Nacht in der eigenen Wohnung aufzuladen.
Andreas meint
@Remo:
Wenn Du über Fairness redest, dann müßte es Dir aufstoßen, dass Artikel pro-H2 als Energiespeicher nicht auf due Effizienz und Lebensdauer von Brennstoffzellen eingehen. Es wird nicht dargestellt, bei welchen Temperaturen der Prozess ablaufen muß und eine Bilanz von Windrad bis zum gefahrenen Kilometer suchst Du auch vergebens.
Zu deiner Hoffnung bezüglich der Entwicklung: Die Entwicklung der letzten 100 Jahre Brennstoffzelle pauschal als „Scheinprojekte“ abzuqualifizieren, führt dazu, falsche Hoffnungen zu haben.
Die Reaktion von Wasserstoff zu Wasser hat thermodynamische Limitierungen, die keine Forschung wegwischen kann. Politik kann man immer viel fordern und wünschen, aber die technische Realität wird von den physikalischen Gegebenheiten definiert.
Und die sind bei Wasserstoff sehr ungünstig.
BB meint
Das Ding könnte nur dann in Zukunft einen Sinn machen, wenn man sich mit einem „Klein-Elektrolyseur“ mit eigenem PV-Strom Wasserstoff selbst herstellen könnte. Das ist aber sehr aufwendig und gefährlich, außerdem müsste der Wasserstoff auch verlustfrei sicher gelagert werden können. Dann wäre es einem vorhandenen E-Bike von der Praktilibität her zumindest nahezu gleichwertig. Alle Komponenten zusammen sind aber viel zu umständlich, zu aufwendig, zu gefährlich und zu teuer sodass sich sowas im Massenmarkt nie durchsetzt….
Tesla-Fan meint
Wie wäre es, den Strom für den „Klein-Elektrolyseur“ direkt durch ein Ladegerät in den Akku des e-Bikes zu leiten? (und sich den ganzen Wasserstoff-Quatsch zu sparen)
Kriege ich jetzt den Nobel-Preis?
LMausB meint
Von mir aus gerne! Aber nur, wenn es eine Verbindung zum Herzschrittmacher mit up-down-charging gibt. ;-)
Stefan Ripp meint
Ich dachte schon du hättest schon einen Nobel-Preis
bei deiner genialen Idee :-)
Aber verrate das nicht dem Scheuer ( er wird die die Idee klauen und sotun als wäre es seine gewesen)
(nun hör‘ ich aber auf)
viernullvier meint
Aber… Warum? Welches Problem wird damit gelöst? Was genau ist an der aktuellen Akkutechnologie so unzureichend, dass diese Variante besser ist?
Ich kann mir jedenfalls keinen Grund vorstellen, warum jemand diese Brennstoffzellenlösung einer Akkulösung vorziehen sollte.
Hans Meier meint
Die Brennstoffzellenlösung wird nicht für den Kunden entwickelt, sondern für die Industrie.
Mit Batterien wäre alles einfach. Aber man will es kompliziert haben, damit der H2O (warscheinlich ex Öl Multi) Hersteller verdient, die Brennstoffzelle ab und zu getauscht werden muss und der Brennstoffzellenhersteller verdient etc. da verdienen alle wieder dran, weil alles kaputt geht und der Kunde brav abhängig bleibt. Und NUR um das geht es.
Die Industrie, die Aktionäre, Koch Brüder etc. puschen, weil die um ihre Pfründe fürchten. Aber wer weiss, wenn die Batterieforschung schneller ist, wird H2O nie wirtschaflich sein und Leute kaufen dank GiG lieber das Biligere, der Kapitalist schlägt sich selber, gut so. :)
Remo meint
Da gebe ich dir recht, zur Zeit sind die Vorteile nur gering.
Ein kleiner Markt könnte sich erschließen für Menschen, die Radtouren über mehrere Wochen planen und dabei keine hotels/hostels, sondern nur Zeltplätze und in Skandinaviens nicht einmal dies ansteuern. Da ist es dann cool fix an der Tanke die nächsten 100km im 5 min nachzukaufen.
Also, ausser für Extremtourenbikes ist der Markt zur Zeit eher beschränkt.
OnlyAFoolUsesGoogleAndroid meint
„Aber… Warum? Welches Problem wird damit gelöst? Was genau ist an der aktuellen Akkutechnologie so unzureichend, dass diese Variante besser ist?“
@vienullvier: Bei Fraunhofer, den Unis und vielen anderen mit öffentlichen Geldern geförderten Projekten benötigt es kein Problem das gelöst werden muss. Es benötigt nur eine innovative Idee, die im Antrag mit ausreichend Prosa untersetzt werden muss. Im großen und ganzen geht es halt um das Abgreifen von Fördergeldern. Ich will damit nicht verallgemeinern, dass es immer so ist. Es gibt auch genug geniale Ideen die wichtige Grundlagen liefern, teilweise eher zufällig und sonst nie erforscht werden, wenn man sie nur nach Aspekten sinnvoll, wirtschaftlich etc. bewertet. Bei dem Projekt klingt es aber einfach wieder nach einer sinnfreien Selbstbeschäftigung und akademischen Spielerei. Daher meine Prognose zum letzten Satz im Artikel: „Nie“
nilsbär meint
1+
Selnim meint
Also für E-Bikes ist wohl schon heute der Akku in den meisten Disziplinen völlig ausreichend und sogar mehr. Reichweite ist kein Problem, Leistung ist mehr als ausreichend, Lebensdauer könnte mit einer Spannungsbegrenzung erhöht werden, Gewicht ist kein Problem. Wer schnallt sich da freiwillig Hochdruckbehälter an das Fahrrad die zudem teuer und umständlich befüllt werden müssen. Die wenigsten fahren mit ihrem E-Bike grosse Touren. Und selbst dann ist ein Zweitakku für die Tagesetappe ausreichend.
Selnim meint
Habe gerade gelesen, das Metallhydridspeicher zum Einsatz kommen. Es sind nur 30 Bar Druck. Der Energiegehalt liegt bei 270 WH bei 3.3 Kg Gewicht. Eine Akku-Lösung hätte mindestens den doppelten Energiegehalt.
Alex meint
Oh mein Gott, was für eine Geld Verschwendung
Diese Wasserstoff Propaganda nervt gewaltig
Peter W meint
Geht mit genau so …
Remo meint
Ich will dir ja nicht zu nahe treten, aber das Frauenhofer Institut macht keine Wasserstoff Propaganda, dort wird geforscht.
Ich sage nur home of mp3..
Die Tatsache, dass du dies als Propaganda bezeichnest, lässt tief blicken, was dein Verständnis dessen betrifft, was man am Fraunhofer Institut so macht.
nilsbär meint
Die Mp3 Entwicklung war vor 35 Jahren…
stoner meint
Entfernt. Bitte bleiben Sie sachlich. Danke, die Redaktion.