Wasserstoff-E-Bikes: Eine innovative Alternative mit Vor- und Nachteilen

In Zeiten steigender Energiepreise und des wachsenden Bewusstseins für Umweltschutz erlebt Wasserstoff einen regelrechten Boom. Nie zuvor wurde so intensiv an klimaschonenden Treibstoffalternativen geforscht. Eine der neuesten Errungenschaften im Bereich der elektrischen Fahrräder ist das Wasserstoff-E-Bike. Doch welche Vor- und Nachteile birgt diese Technologie?

Technologische Grundlagen und Funktionsweise

Motorisierte Fahrräder erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Das innovative Fahrrad soll, wie jedes andere E-Bike auch, grundsätzlich zur Trittunterstützung dienen. Vor allem optisch ist an dem Wasserstoff-Pedelec nichts Ungewöhnliches zu erkennen. Im Hinblick auf die Erzeugung des Stroms sind die Unterschiede allerdings gewaltig: In dem fortschrittlichen E-Bike mit Brennstofftechnologie ist keine herkömmliche Lithium-Ionen-Batterie, sondern eine spezielle Wasserstoffbatterie verbaut.

Die Speicherung erfolgt schließlich im Inneren des E-Bikes in einem Zwei-Liter-Gaszylinder. Bei Gebrauch des Antriebs wandelt die im Bike integrierte Brennstoffzelle den Wasserstoff mit Luft in den benötigten Strom und Wasserdampf um. Auf diese Weise versorgt die innovative Wasserstoffbatterie den Motor also mit elektrischer Energie. Lediglich für den Weg zu einer geeigneten Wasserstofftankstelle ist das Rad zusätzlich mit einem herkömmlichen Akku ausgestattet, ansonsten wird dieser Akku nicht benötigt.

Die französische Firma „Pragma Industries“ ist ein Pionier auf diesem Gebiet und plant, ihr Wasserstoff-Rad in Serie zu produzieren. Dem auf Brenn- und Wasserstoffzellen spezialisierten Unternehmen ist es gelungen, die aus der Autoindustrie stammende PEM-Batterie (Proton Exchange Membran) so zu verkleinern, dass sie in ein Fahrrad passt. Herausgekommen ist das Modell „Alpha“, das über eine Brennstoffzellenleistung von 150 Watt, einen 36-Volt-Motor und einen 2-Liter-Gasbehälter verfügt. Seine Höchstgeschwindigkeit soll bei 25 km/h, die Reichweite bei 100 Kilometern liegen.

Das Linde H2-Bike

Auf den ersten Blick sieht es aus wie ein ganz normales E-Bike - beziehungsweise Pedelec. Sie ersetzt die sonst übliche Batterie und erzeugt den zur Unterstützung des Fahrers benötigten Strom aus Wasserstoff und Sauerstoff aus der Umgebungsluft. Das spart eine große Menge Energie und ist dazu noch sehr umweltschonend.

Vorteile von Wasserstoff-E-Bikes

• Schnellere Ladezeiten: Während herkömmliche Batterien bis zu elf Stunden an einer Steckdose laden müssen, lassen sich die Wasserstofftanks innerhalb von ein bis zwei Minuten auffüllen.
• Höhere Reichweite: Wasserstofftanks ermöglichen eine Reichweite von 100 Kilometern und mehr.
• Lange Lebensdauer des Tanks: Da der Wasserstofftank in der Theorie laut Hersteller keine Energieverluste erleidet, muss er auch nicht ausgewechselt werden.
• Umweltfreundlichkeit: Im Gegensatz zu Akkus muss kein Lithium abgebaut, verarbeitet und recycelt werden.
• Benutzerfreundlichkeit: Die Bedienung des Bikes erfolgt intuitiv und besitzt nur minimale Unterschiede zu herkömmlichen Pedelecs.

Nachteile von Wasserstoff-E-Bikes

• Mangelnde Infrastruktur: Es gibt bisher keine Alternative, um ohne Infrastruktur auszukommen, sodass die Wasserstoff-Bikes vorerst weniger für die breite Masse und nur als Flottenfahrzeuge geeignet sind.
• Hohe Anschaffungskosten: Ein E-Bike soll 5.000-7.500 Euro und die dazugehörige Ladestation ca. 75.000 Euro kosten.
• Kostenintensive Befüllung: 100 Kilometer würden derzeit 9,50 Euro kosten.

Die Problematik der Wasserstofferzeugung

Obwohl Wasserstoff ein extrem weit verbreitetes Element ist, existiert es nicht natürlich, sondern muss aus Wasser gewonnen werden - und das benötigt seinerseits wieder Energie. Viele kennen das Experiment zum Thema Elektrolyse noch aus der Schule. Dabei werden zwei Metallstäbe, die Elektroden, mit den beiden Polen einer sogenannten Spannungsquelle verbunden. Die Elektroden werden dann in ein Gefäß mit Wasser getaucht und schon zerlegt das Wasser sie in Wasserstoff und Sauerstoff. Mittels der Elektrolyse lässt sich Wasserstoff gewinnen, aber der Wirkungsgrad ist nicht besonders hoch. Aus wirtschaftlicher Sicht gesehen ist das Ganze unattraktiv, es sei denn, die benötigte Energie kann preiswert hergestellt werden.

Ein Pedelec aus Marbach setzt auf Wasserstoff. Dieser muss nicht getankt, sondern kann selbst hergestellt werden. In einen Becher füllt er 200 Milliliter destilliertes Wasser und drückt dann auf einen Knopf. Fünf Stunden später hat die Maschine das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Elektrolyse nennt man das.

Der Wasserstoff befindet sich dann in einer Flasche, die an eine Kohlendioxid-Kartusche erinnert, die in Privathaushalten zum Herstellen von Sprudel genutzt wird. Die vollgefüllte Wasserstoff-Kartusche entnimmt David Wang dem hinteren Teil des Wasserstoff-Erzeugers und befestigt sie am Fahrrad - an einer Stelle, wo sich meist ein Fahrradflaschenhalter befindet. Der Inhalt reicht laut Hersteller für eine Strecke von rund 50 Kilometern.

Vergleich mit herkömmlichen E-Bikes

Herkömmliche, batteriebetriebene Fahrräder haben den Vorteil, dass jede Steckdose als Tankstelle dienen kann. Da die meisten Verbraucher Interesse an einem Pedelec in Privatbesitz haben, ist es also fraglich, ob die Fahrräder mit Brennstofftechnologie überhaupt wettbewerbsfähig sind.

Benjamin Winter setzt weiter auf den Verkauf von batteriebetriebenen E-Bikes. Der Fahrradhändler aus Ludwigsburg findet das Wasserstoff-Fahrrad zwar "technisch interessant", doch auf den ersten Blick zu komplex. Wer wolle schon selbst Wasserstoff erzeugen, wenn man einen Fahrrad-Akku einfach in die Steckdose stecken könne. Außerdem müssten Räder zu denen passen, die sie fahren. In seinem E-Bike Zentrum stehen Räder in unterschiedlichsten Größen, Ausstattungen und Preisklassen. Das Fahrrad mit dem Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antrieb wird hingegen bislang nur in einer Größe und mit Standardausstattung angeboten.

Aktuelle Entwicklungen und Ausblick

Mehrere Städte in Frankreich haben bereits die zweirädrigen Weltneuheiten für den öffentlichen Gebrauch vorbestellt. Der Herstellers Pragma Industries soll das Wasserstoff-Fahrrad im Jahr dann tatsächlich auf dem Markt gebracht haben. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, der deutsche Gasproduzent Linde und andere Unternehmen betreiben ebenfalls Forschungs- und Entwicklungsarbeiten für wasserstoffbetriebene Fahrräder. Allerdings befinden sich diese noch nicht im gleichen Forschungsstadium wie Pragma Industries.

Das Unternehmen Pragma Industries soll mit dem Alpha 2.0 das erste frei verkäufliche Wasserstoff-Rad Europas planen. Nach eigenen Angaben soll das Zukunftsrad innerhalb von zwei Minuten vollgetankt sein und dann eine Reichweite von 150 Kilometern bieten. Ein Brose-Mittelmotor soll für die entsprechende elektrische Unterstützung sorgen. Wie teuer das Alpha 2.0 sein soll und wann es genau auf den Markt kommt, ist noch nicht bekannt.

Youon plant die Produktion einer Großserie und möchte bis 2025 eine jährliche Produktionskapazität von 200.000 Rädern erreichen.

Tabelle: Vergleich von Wasserstoff- und herkömmlichen E-Bikes

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