Jugend-forscht-Projekt: E-Bike mit Brennstoffzellenantrieb

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Von den ersten beiden Ausbildungsgehältern als Elektroniker für Systeme und Geräte habe ich mir ein Elektrofahrrad gekauft, mit dem ich jeden Tag zur Schule und Ausbildung fahre. Doch mich faszinierte die Möglichkeit eines wirklich umweltfreundlichen Kraftstoffes und so kam mir die Idee, mein Elektrofahrrad zu einem Elektro-Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrrad umzubauen, das dann zu 100 Prozent CO₂-neutral mit "grünem" Wasserstoff betrieben wird. Als "Abgas" kommt nur Wasser heraus – ein Traum.

Gleichzeitig versprach der Umbau auch noch eine größere Reichweite und deutlich schnelleres Betanken als der Ladevorgang beim herkömmlichen Lithium-Ionen-Akku an der Steckdose.

Kurzinfo

• Umbau eines handelsüblichen Pedelec auf Wasserstoff und Brennstoffzelle als Energiequelle
• Selbst entwickelte Steuerung auf Basis von Arduino Mega
• Große Reichweite bei kurzer Ladezeit

Checkliste

• Zeitaufwand: vier bis fünf Wochen, 52 Stunden 3D-Druckzeit
• Kosten: Brennstoffzelle ab 2500 Euro, Wasserstofftank ca. 1500 Euro, Puffer-Akku, Sensoren, 3D-Druckmaterial zusammen etwa 320 Euro
• Löten: gute Grundkenntnisse
• Programmieren: mit der Arduino-IDE
• 3D-Druck: größere Teile aus PLA
• Konstruieren: mit Tinkercad

Komponenten (Auswahl)

• E-Bike (Pedelec), hier Fitifito FT26
• Brennstoffzelle (PEMFC) mit Luftkühlung, etwa von Duralite Power oder Horizon H300
• Wasserstofftank Metallhydrid, hier Ovonic @ Metal Hydride
• 2 Ventile 12V etwa Spider Microventile 7mm von Staiger GmbH
• Verschraubungen und Gaskupplung etwa von Swagelok
• Druckminderer 10 bar auf 2 bar
• Wasserstoff-Sensor MQ-8
• Li-Ion Battery Management System (BMS) mit Load-Balancer-Anschluss, 48V
• 26 Li-Ion-Akkus 18650, 3,6V/2900mAh, hochstromfähig, hier Panasonic NCR18650PF
• Arduino Mega
• Arduino Prototyping Shield
• Stromsensor ACS712, 30 A
• Lüfter

Das Rad

Genau genommen handelt es sich bei meinem Rad um ein Pedelec (Pedal Electric Cycle), also ein Elektrofahrrad, das den Fahrer nur dann elektrisch unterstützt, wenn er selbst in die Pedale tritt (rein elektrisch ist nur eine Fahrt von maximal 6km/h erlaubt, als Anfahr- oder Schiebehilfe). Diese Räder sind in der deutschen Straßenverkehrsordnung Fahrrädern gleichgestellt. Durch die Energie-Einspeisung aus der Brennstoffzelle in den Puffer-Akku ändert sich rechtlich nichts: Mein Rad bleibt durch den Umbau ein Pedelec.

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