Das Ultracap-HPV

 

Das Ultracap-HPV - eine Konzeptvorstellung

 

Am 16.03.2019 telefonierte ich mit Michael Hänsch, und redete mit ihm über verschiedene Themen. Irgendwann liefen meine Gedanken bei dem Gespräch über das Pod-Bike etwas nebenher, und mir kam die Idee, in dem Podbike könnten anstelle von Batterien Ultra-Caps eingebaut sein.

Die Überlegung: Der Supercap wird nur durch die Energie des Fahrers, der Fahrerin, gespeist , und ist somit eine Ergänzung des Antriebs, aber es wird keine Energie zugeführt. Damit sollte das Fahrzeug weiter hin als reines Fahrrad gelten.

Narürlich, ein langer Anstieg oder Erschöpfung sind dann eine grössere Herausforderung als mit Akku, aber als Fahrrad entfällt die Diskussion um eine Höchstgeschwindigkeit, womit der Fahrer und der Hersteller für Deutschland eine wichtige Sorge weniger hätte. Denn für den Hersteller ist eine Typzulassung nur bei höheren Stückzahlen interessant, und für den Radler ist jedes Hemmnis gerade bei Auslandsfahrten weniger eine Erleichterung.

Was wäre gerade bei dem Podbike oder dem 3d von 3dengineering der Nutzen? Bei solchen schweren Fahrzeugen ist es besonders lohnend, und das kettenlose Antriebskonzept vereint und prädestiniert diese Neuentwicklungen: Jedes starke Bremsen ist eine unlösbare Rekuperationsaufgabe. Noch mehr als bei leichteren Fahrzeugen, wird eine relativ grosse Energiemenge in kürzer Zeit aus der Bewegungsenergie abgezogen. Nur bei moderatem Bremsen lässt sich die gewonnene elektrische Energie zum Laden der Akkumulatoren verwenden, so dass in der Regel nur 10-20% der kinetischen Energie zurückgewonnen werden. Die restliche Energie wird über die Bremsen in Wärme überführt. Die Ultra-Caps sind ein Game-Changer, weil sie viel schneller aufgeladen werden können. Allerdings speichern sie nicht so grosse Energiemengen wie die Akkus. Wieviel Energie zurückerhalten werden kann, bleibt den Praxistests überlassen. Die Tendenz spricht jedoch dafür, dass der Fahrer nach einem erzwungenen Stopp, wie typischerweise im Stadtverkehr, auch nach häufigen Stopps wieder ähnlich schnell in Fahrt kommt, während die vorgesehene Batterielösung nur eine durch die Akkugrösse begrenzte Zahl an Anfahrten unterstützt. in anderen Ländern könnten die Ultra-Caps somit auch die Batterie unterstützen, um so bei Stadtverkehr dennoch die Reichweite zu schonen. Aber wie Per Hassel Sørensen in dem Artikel in der IB 205 bereits ausführt, sollte das Gewicht des Fahrers, der Fahrerin, nie vergessen werden.

Ein anderer Weg wäre die Pedelec-Vorgaben zu erfüllen, indem die Batterieunterstützung wird ab 25km/h unterbrochen wird. Im Falle von Podbike und 3d wäre eine Geschwindigkeit oberhalb von 25km/h nur mit starkem Einsatz oder bergab möglich. Auch hier könnten Ultra-Caps wohltuend sein, sofern sie dann nicht doch als zugehörig zur Batterie und ihrer Funktion betrachtet werden.

Alternativen?

Vergleichbare Lösungsansätze könnte man im Schwungrad finden. Das Prinzip wird bei alten Fahrräder nur unterschwellig genutzt: Sie haben häufig 28"-Räder mit relativ viel Masse im äusseren Bereich durch Stahlfelgen, schwere Reifen und Schläuche. In Verbindung mit dem grösseren Durchmesser reicht der Schwung, um spürbar besser über unebene Wege zu kommen und mehr Ruhe im Fahrrad zu haben. Eine Lösung mit separatem Schwungrad ist mir aber nicht bekannt. Es gibt Fahrzeugkonzepte mit horizontalem Schwungrad, durch das ein Einspurer beim Halten durch den Kreiseleffekt noch stehen bleibt. So ich weiss wird dies bei manchen Staplern mit Pendelachse verwendet, um sie vor dem Kippen zu bewahren.

Im hohen Gewichtsanteil des Menschen am Gesamtsystem liegt auch der Grund, warum muskelgetriebene Flugzeuge nur selten abheben. In der Regel ist der Fahrer zu schwer und zu schwach. Mit den Supercaps könnte ein Segler mit Muskelkraft eine Starthilfe erhalten, die sonst wie bei Segelflugzeugen üblich über Seilwinden erfolgt. Hier geht es also nicht um die Rückgewinnung von Bremsenergie, sondern um ein Aufladen eines Energiespeichers vor dem Start.

Für die Wasserfahrzeuge fällt mir keine Anwendung ein.

Zuletzt taucht vielleicht die Frage auf, warum solche Ideen nicht früher gekommen sind? Die Antwort ist, dass Ultra-Caps bei ähnlicher Baugrösse viel mehr Energie speichern können als frühere Kondensatoren.

Aufsehenserregend war der Kauf von Maxwell durch Tesla Anfang dieses Jahres. Dadurch ging eine Welle der Verwunderung zum Strand der tausend Möglichkeiten, die diese neuen Superkondensatoren bieten, nicht nur für die Rekuperation von EVs, sondern auch für die Pufferung von Energiespitzen bei regenerativen Energiequellen.

Lasst Euch inspirieren und anspornen, vielleicht ein altes Pedelec umzubauen. Auf die ersten Ergebnisse freuen sich bestimmt die vielen Fahrradfahrer, die ihre meisten Fahrten im Stadtverkehr zählen.

Dazu meine ersten Überlegungen: Vermutlich müsste man den Motor auskuppeln können, also nur dann Rekuperieren, wenn man die Bremse betätigt. Die sollte zwei Stufen haben: Zuerst wird die Motorbremse aktiviert, und bei starker Bremsung dann auch die vorhandene Bremse. Dazu könnte man im Bremshebel einen Federschalter einbauen, der mit dem Zugwiderlager verbunden ist. Hier ist der verwendete Motortyp relevant. Und dann wäre ein Aktivierungstaster, eine Art Startknopf, nötig, um die Energie aus dem Puffer wieder abzurufen.

Eine erste Reaktion kam von Podbike. Hier wird in Hinblick auf die hohen Kosten eine Verwendung der Ultracaps für das Podbike abgelehnt. Auf meine eigentliche Intention wurde noch nicht eingegangen.

Damit möchte ich schliessen, dass meine Konzepte eines Fahrrads mit Rekuperation der Bremsenergie in Supercaps und eines Startens mit zuvor selbst eingespeister Energie mir bisher noch nicht anderweitig bekannt wurden, und sie eine gute Grundlage für weitere Überlegungen und Versuche sein sollen. Ultracap-Bike! Auf die Plätze, fertig und...ich bin gespannt auf das erste Ultracap-Bike!

Autor: Andreas Hertting