E-Bike-Technologie: Pi-Pop ersetzt Lithium-Akku durch Superkondensatoren – Autarkie mit Reichweitenlimit

Der Begriff „E-Bike ohne Akku“, wie er in der allgemeinen Berichterstattung häufig verwendet wird, ist technisch präziser zu fassen. Das französische Start-up Pi-Pop verzichtet nicht auf einen Energiespeicher, sondern ersetzt den üblichen chemischen Akkumulator, der Energie über elektrochemische Prozesse speichert, durch einen Superkondensator. Dieser auch als Ultrakondensator bekannte Speicher nutzt elektrostatische Prinzipien zur Ladungsspeicherung, was fundamental andere Eigenschaften in Bezug auf Lade- und Entladeverhalten sowie Speicherdichte mit sich bringt. Das Ergebnis ist ein sogenanntes Vélo à Assistance Autonome (V.A.A.), ein autonomes E-Bike, das laut Pi-Pop niemals an eine externe Stromquelle angeschlossen werden muss.

Das Pi-Pop E-Bike gewinnt die notwendige elektrische Energie vollständig über einen Mechanismus der Energierückgewinnung (Rekuperation). Der im Hinterrad verbaute Motor fungiert beim Treten, in Bergabpassagen und insbesondere bei Bremsvorgängen als Generator. Die so erzeugte kinetische Energie wird in den Superkondensatoren gespeichert und bei Bedarf, beispielsweise beim Anfahren oder an Steigungen, wieder als Motorunterstützung freigegeben.

Die technischen Vorteile dieser Speichertechnologie sind evident: Superkondensatoren zeichnen sich durch eine extrem hohe Zyklenfestigkeit aus, welche laut Pi-Pop eine Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren ermöglicht – ein Wert, der die typischen 500 bis 1.000 Zyklen konventioneller Lithium-Ionen-Akkus bei Weitem übersteigt. Zudem ist der Speicher frei von kritischen Rohstoffen wie Lithium, Kobalt und seltenen Erden. Er basiert auf recycelbaren Komponenten wie Aluminium und Kohlenstoff, was dem Produkt eine überlegene Umweltbilanz attestiert.

Das E-Bike wird von einem Aikema Electric Drive Systems AKM100SX Motor angetrieben, der eine Nenndauerleistung von 250 Watt und ein Drehmoment von 50 Newtonmetern bereitstellt. Die Superkondensator-Einheit ist optisch präsent auf dem Gepäckträger montiert und ersetzt dort den extern entnehmbaren Akku.

Die entscheidende technische Beschränkung ergibt sich aus der systembedingten, geringen Energiedichte von Superkondensatoren. Während moderne E-Bike-Akkus typischerweise Kapazitäten von 400 bis 750 Wattstunden (Wh) aufweisen und eine Energiedichte von etwa 180 Wh pro Kilogramm erreichen, liegt die spezifische Energiedichte von Superkondensatoren lediglich bei etwa 5 bis 20 Wh pro Kilogramm. Das Pi-Pop-System selbst weist laut Sekundärquellen eine Kapazität von nur etwa 8 Wattstunden auf. Diese geringe Speichermenge bedingt eine klare Limitierung der verfügbaren Unterstützungsdauer und -stärke.

Die geringe Speicherkapazität führt dazu, dass das Pi-Pop E-Bike primär auf den flachen Stadtverkehr ausgerichtet ist. Das System ist darauf ausgelegt, kurzfristige Leistungsspitzen zu glätten und die Energie für Stop-and-Go-Szenarien bereitzuhalten. Für längere, konstante Belastungen ist der Speicher ungeeignet. Pi-Pop selbst kommuniziert, dass das Rad nach dem Aufladen in der Ebene lediglich in der Lage sein soll, einen Anstieg von maximal 50 Höhenmetern mit Motorunterstützung zu bewältigen. Bei weiterführenden Steigungen muss der Fahrer die volle Masse des E-Bikes, welches rund 21,5 Kilogramm wiegt, ohne nennenswerte elektrische Hilfe bewegen.

Selbstentladung von Superkondensatoren

Ein weiterer kritischer Punkt ist die deutlich höhere Selbstentladung von Superkondensatoren im Vergleich zu Lithium-Akkus. Das bedeutet, dass die gespeicherte Energie über Wochen der Nichtnutzung abnimmt, was vor Antritt einer Fahrt über die „Aufladung“ durch Pedalieren kompensiert werden muss, falls eine sofortige Unterstützung benötigt wird. Das Pi-Pop wird laut Pi-Pop ab einem Preis von 2.690 Euro angeboten. Es bleibt abzuwarten, inwiefern der ökologische Vorteil und die Langlebigkeit die eingeschränkte Geländetauglichkeit für die breite Masse der E-Bike-Käufer aufwiegen können.