Ungewöhnliches E-Bike nutzt Superkondensatoren statt Batterien

Im Allgemeinen gelten Lithium-Ionen-Batterien derzeit als alternative Energiespeicher bei E-Bikes. Es gibt auch andere Ansätze. Zum Beispiel gibt der PI-POP solche Batterien vollständig aus. Die Energie für dieses E-Bike bietet Superkondensatoren. Sie speichern die Energie, die in den Bremsen, in Abfahrten und auf der flachen Route entsteht und sie loslassen, sobald sie bergauf geht. Der Bereich eines solchen E-Bikes scheint theoretisch unbegrenzt zu sein. Wir sehen uns genauer an, warum es in der Praxis anders aussieht.

1. Was ist ein Superkondensator?
2. Wie funktionieren Superkondensatoren?
3. Vorteile von Superkondensatoren im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien
4. Vorteile von Batterien im Vergleich zu Superkondensatoren
5. Warum Superkondensatoren kaum akzeptiert werden
6. Pi Pop in einem kurzen Porträt
7. Welche Lösung ist besser – Superkondensator oder Batterie?
8. Unsere Schlussfolgerung

1. Was ist ein Superkondensator?

Superkapensatoren absorbieren statische Elektrizität für die spätere Verwendung. Ähnlich wie bei Lithium-Ionen-Batterien sind sie eines der Geräte für die Aufbewahrung von Energie. Sie verwenden ein Isoliermaterial zwischen ihren Elektroden, um positive und negative Ladungen voneinander zu trennen, die sich auf beiden Seiten der Elektroden aufbauen.

E-Bike Pi-Pop

2. Wie funktionieren Superkondensatoren?

Superkondensatoren liefern schnell Energiemengen für Leistungsspitzen, speichern schnell Energie und absorbieren überschüssige Energie, die ansonsten verloren geht. Sie ergänzen eine Batterie effizient, weil sie sich schnell entladen und aufladen.

Im Gegensatz zu Superkondensatoren eignen sich Batterien gut als kontinuierliche Quellen für niedrige Leistung. Wenn Sie mit wettbewerbsfähigen Tipps oder der Wiederherstellung der Energie umgehen, erreichen Sie jedoch schnell Ihre Grenzen, da Sie Ihre Leistung nur verlangsamen und aufladen.

Darstellung der Wechselwirkung zwischen der primären Energiequelle und den Superkondensatoren

Aufgrund ihrer Eigenschaften werden Supercapsatoren derzeit häufig als Ergänzung zu einer primären Energiequelle verwendet.

3. Vorteile von Superkondensatoren im Vergleich zu Batterien

Um dieses Thema besser zu veranschaulichen, orientieren wir uns auf einer Batterie mit einer Kapazität von rund 500 Wattstunden eines Herstellers wie Shimano, Bosch, Riesen oder Yamaha.

Vorteile von Superkondensatoren:

Superkapensatoren haben eine viel höhere Leistungsdichte, die auch als spezifische Leistung bezeichnet wird. Dies bedeutet, dass Sie bis zu 10.000 W pro Kilowatt liefern können. Calcus hingegen erhält nur bis zu 3.000 W pro Kilowatt. Ein Effekt davon beim Fahren von E-Bike beschleunigt sich schnell aus dem Stillstand und auf Gradienten.
Im Vergleich zu Batterien verschlechtern sie viel langsamer und halten durchschnittlich 20 Jahre. Dies sind etwa 1.000 vollständige Ladezyklen einer Lithium-Ionen-Batterie.
Die Batterie verliert etwa fünf Prozent ihrer maximalen Kapazität pro Jahr – auch wenn Sie sie nicht verwenden. Superkondensatoren bewahren im Laufe der Jahre die gleiche Energiedichte.
Superkapensatoren verstehen sich mit extremen Temperaturen besser. Sie können beladen und von -40 Grad Celsius bis 65 Grad Celsius verwendet werden. Der Arbeitsbereich der Batterien liegt normalerweise zwischen -20 Grad Celsius und 60 Grad Celsius. Sie sollten sie nur bei Temperaturen zwischen 0 Grad Celsius und 45 Grad Celsius laden. Dies ist wahrscheinlich vielen vertraut. Das Laden einer Batterie bei 7 Grad Celsius, beispielsweise in einer unbeheizten Garage, kann bis zu einem dritten Zeit mehr als bei 20 Grad Celsius dauern.
Im Allgemeinen sind Superkondensatoren weniger umweltschädlich. Etwa 35 Kilogramm Kohlendioxid werden bei Lithium für unsere 500 WH -Batterie ausgestoßen. Darüber hinaus gibt es durchschnittlich weitere 15 Kilogramm von bis zu 25 Kilogramm für die Produktion, abhängig von der Energieerzeugung Mischung aus dem Landeland. Die Summe davon durchschnittlich 50 Kilogramm bis 60 Kilogramm entspricht den Emissionen eines kleinen Autos mit einer Fahrt von 400 Kilometern.
Superkapensatoren können viel schneller aufgeladen werden als Batterien. Darüber hinaus benötigt es keine Verbindung zum Stromnetz. Schließlich können Sie während des Auftretens elektrische Energie aus der Bremsenergiewiederherstellung oder dem Dynamo absorbieren. Bis eine E-Bike-Batterie vollständig aufgeladen ist, vergehen mehrere Stunden. Darüber hinaus sind die Stromkosten fällig.
Praktischerweise können Superkondensatoren weder fangen noch explodieren. Da sie keine gefährlichen Güter repräsentieren, können Sie sie ohne Einschränkungen in Zügen, Flugzeugen und Bussen mitnehmen.

Superkapensator auf dem Gepäckregal des E-Bike Pi Pop

Superkapensator in das Gepäckregal integriert

4. Vorteile von Batterien im Vergleich zu Superkondensatoren

Lithium-Ionen-Batterien haben eine viel höhere Energiedichte, auch als spezifische Energie bezeichnet. Dies bedeutet, dass viel mehr Energie mit ihnen eingespart werden kann. Bei Batterien können Sie 180 Wattstunden pro Kilogramm erwarten. Im Gegensatz dazu erhalten Superkondensatoren nur 20 Wattstunden pro Kilogramm. Unsere Probenbatterie speichert 500 Wattstunden mit einem Gewicht von 2,8 Kilogramm. Ein Superkondensator mit dem gleichen Gewicht würde nur 56 Wattstunden sparen – also neunmal weniger.
Batterien sind in der Lage, auch mit sehr geringer Leistung über einen sehr langen Zeitraum Strom zu liefern. Sobald eine Route länger als drei Kilometer ist, machen Batterien wirklich einen Unterschied, da sie den E-Bike-Motor bis zu 100 Kilometern für Strom liefern.
Superkapensatoren ziehen Strom aus regenerativen Bremsen. Dies führt zu kleinen Mengen. Die Energieerzeugung aus den Schritten mit Dynamos erschwert auch das Radfahren. Batterie -Tapfel konstanter Strom aus dem Netzwerk und in keiner Weise das Fahrvergnügen reduzieren.
Eine leere oder gespeicherte Batterie verliert etwa fünf Prozent seiner maximalen Kapazität pro Jahr, während ein Supercapsator in wenigen Minuten seine gesamte Kapazität verliert.
Calcus benötigt keinen Dynamo auf dem E-Bike, während dies bei E-Bikes mit Superkondensatoren der Fall ist.
Zusätzlich zum E-Bike-System können Sie zusätzlich zum E-Bike-Systembeleuchtungssystem, Bell und möglicherweise mobile Geräte über den Akku laden. Superkondensatoren entlasten zu schnell, um dasselbe zu ermöglichen.

Rubrik	Superkondensator	Lithium-Ionen-Batterie
Ladezeit	1 s Bus 10 s	2 h bis 5 h
Lebenszyklus	durchschnittlich 20 Jahre	durchschnittlich 1.000 Ladezyklen
Energiedichte (WH/kg)	Durchschnitt 5	Durchschnittlich 200
Spezifische Leistungsdichte (W/kg)	Maximal 10.000	1.000 bis 3.000
Ladetemperatur	-40 ° C bis 65 ° C0 ° C bis 40 ° C	0 ° C bis 40 ° C
Betriebstemperatur	-40 ° C bis 65 ° C0 ° C bis 40 ° C	-5 ° C Bus 40 ° C

5. Warum werden Superkondensatoren kaum in E-Bikes verwendet?

Wenn ein E-Bike bremst, entsteht beispielsweise relativ wenig Energie, da sie viel langsamer und leichter sind als Autos. Oft reicht die gesammelte Menge nicht aus, um längere Entfernungen zu unterstützen. Früher fuhren wir mit einer Matra -Gezeitenkraft. Bei einer 300-Meter-Abstieg wurde die 300-WH-Batterie durch regenerative Bremsen um etwa fünf Prozent aufgeladen. Auf dem Rückweg nutzte die Fahrt auf derselben Route etwa 20 Prozent der Kapazität, weil sie bergauf ging. Aufgrund des Profils waren die Superkondensatoren auf dieser Route den herkömmlichen E-Bike-Batterien immer unterlegen.

Die andere Möglichkeit, Superkondensatoren zu laden, sind Dynamos, die sie durch Pedaling treiben. Dies erfordert natürlich mehr Aufwand von Ihnen.

Grafiken zum Vergleich des Energieverbrauchs in E-Bike-Batterien und in Superkondensatoren

Die Grafik zeigt, wie sich die Kapazität einer E-Bike-Batterie allmählich reduziert, während sie in Superkondensatoren schnell schwanken kann.

6. Pi Pop in einem kurzen Porträt

Pi-Pop ist ein E-Bike, das in Frankreich hergestellt wird. Die Batterie ersetzt sie durch Superkondensatoren, die durch Bremsen und Schritte aufgeladen werden. Nach seinen eigenen Aussagen möchte der Hersteller seinen Umsatz im nächsten Jahr von 1.200 auf 12.000 unangenehme Zeiten verkaufen. Bei 2.450 Euro ist der PI-Pop etwas teurer als ein vergleichbares E-Bike mit einer herkömmlichen Batterie. Die Komponenten sind mehr auf dem Niveau eines entsprechenden E-Bikes, das zwischen 1.600 Euro und 2.000 Euro kostet. In Bezug auf ihr Gewicht nehmen beide nicht viel.

7. Welche Lösung ist besser – Superkondensator oder Batterie?

Obwohl Pi-Pop ausschließlich Superkondensatoren in seinen E-Bikes ist, wäre aus unserer Sicht eine Kombination aus beiden ideal. Maxwell Technologies, weltweit führender Hersteller von Superkondensatoren, macht auf seiner Website deutlich, dass Superkondensatoren eine Ergänzung zu Primärergiequellen sind – ob Batterien oder Verbrennungsmotoren. Auf der anderen Seite ist Pedaling eine primäre Energiequelle, daher könnte PI-POP mit seinem Konzept recht erfolgreich sein.

8. Unsere Schlussfolgerung

Insbesondere für kurze Reisen in der Stadt könnte PI-Pop ein sehr interessantes E-Bike werden, das nachahmischen Konzepten sogar mit ähnlichen Konzepten findet. Es bleibt abzuwarten, wie stark E-Bikes mit Superkondensatoren beweisen. Besonders im Umgang mit Gradienten oder das Angebot einer ausreichenden Unterstützung für längere Strecken.