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Wasserstoff-Fahrrad: das Bike der Zukunft?

14.08.2019

Wasserstoff Fahrrad
Wie funktioniert ein Wasserstoff-Fahrrad? (Foto: stock.adobe.com)

 

Klimawandel, CO2-Emissionen, Endlichkeit von Rohstoffen und steigende Energiepreise – es gibt jede Menge guter Gründe, auf umweltfreundliche und günstige Treibstoffe umzusteigen. Wäre Wasserstoff vielleicht eine Alternative? Auf jeden Fall ist er, mithilfe von regenerativen Energiequellen gewonnen, eine ausgesprochen „saubere“ Treibstoffvariante. Mit Wasserstoff betriebene Autos gibt es bereits, aber wie sieht es mit dem Wasserstoff-Fahrrad aus? Kann man das E-Bike schon umweltfreundlich mit entsprechenden Brennstoffzellen ausrüsten? Wo können Sie ein Wasserstoff-E-Bike kaufen? Welche Reichweite hat es und welche Kosten entstehen? Ist ein Wasserstoff-Fahrrad aufgrund seiner technischen Ausstattung nicht extrem schwer? Gibt es in Deutschland entsprechende Tankstellen? Sind E-Bike-Brennstoffzellen gefährlich und eignet sich ein Wasserstoff-Fahrrad überhaupt für Sie? Fragen über Fragen... hier finden Sie Antworten.

 

Wasserstoff-Fahrrad: Welche Technik steckt dahinter?

Vielleicht kennen Sie das Elektrolyse-Experiment noch aus der Schule: Man verbindet zwei Metallstäbe (Elektroden) mit den beiden Polen einer Spannungsquelle, taucht erstere in ein Gefäß mit Wasser und – voilá! – zerlegt das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Mit Elektrolyse lässt sich also Wasserstoff gewinnen, wobei ihr Wirkungsgrad nicht sonderlich hoch ist und sich wirtschaftlich gesehen nur dann lohnt, wenn die benötigte Energie ausgesprochen preiswert genutzt werden kann. Und wie wird das Wasserstoff-Fahrrad angetrieben? Natürlich benötigt es einen Motor, eine Brennstoffzelle zum Erzeugen der Energie und einen Akku, um diese zu speichern. Angedacht und partiell realisiert sind bislang die Varianten der Wasserstoffzufuhr an der Tankstelle oder der Speicherung in einem am Fahrrad angebrachten Gasbehälter.

 

Wasserstoff-Fahrrad: Wann kommt es auf den Markt?

Tatsächlich gibt es bereits Wasserstoff-E-Bikes, allerdings noch nicht für den Normalverbraucher. Die französische Firma Pragma Industries, aber auch die deutschen Unternehmen Linde und Gernweit haben Protoypen eines Wasserstoff-E-Bikes entwickelt. Besagte Firmen verkaufen ihr Wasserstoff-Fahrrad bereits – bislang jedoch ausschließlich an Flottenbetreiber und nur als Paketlösung: Die passende Wasserstoff-Tankstelle muss gleich miterworben werden. Grund dafür ist unter anderem die noch fehlende Infrastruktur von geeigneten Wasserstoff-Tankstellen, sodass als Käufergruppe zurzeit hauptsächlich Bike-Sharing-Anbieter dienen. Das soll aber bereits in Kürze anders werden: Pragma Industries beispielsweise hat sich das Ziel gesetzt, 2020 groß in Serie zu gehen. Die ersten Prototypen des Unternehmens wurden allerdings bereits 2015 vorgestellt. Inwieweit es also beim angepeilten Termin der Markteinführung bleibt, ist schwer vorherzusagen.

 

Wasserstoff-Fahrrad: die bekanntesten Prototypen

Bereits im Jahr 2001, gab es einen Wasserstoff-Fahrrad-Protoypen der Firma Aprilia mit einer Reichweite von knapp 75 Kilometern, einer Höchstgeschwindigkeit von 32 Stundenkilometern und einem Gewicht, das etwa 20 Prozent unter dem eines herkömmlichen E-Bike liegen sollte. Als Kaufpreis waren $ 2.300 im Gespräch. Die Markteinführung war für 2003 geplant, allerdings ging der Prototyp nie in Serie. Generell gab es schon mehrere Ankündigungen zum Release eines Wasserstoff-Fahrrads für alle, bislang jedoch wurden diese Einführungen immer wieder nach hinten verschoben. Zu sehen gibt es allerdings bereits einige Prototypen, von denen wir Ihnen folgende kurz vorstellen möchten:

 

„Alpha“ von Pragma Industries

Das auf Brenn- und Wasserstoffzellen spezialisierte Unternehmen hat es geschafft, die von der Autoindustrie verwendete PEM-Batterie (Proton Exchange Membran) auf ein Maß zu verkleinern, das für ein Wasserstoff-Fahrrad verwendet werden kann. Das Modell Alpha wurde bereits an Flottenbetreiber verkauft und verfügt über folgende Eigenschaften: Als Antrieb dient ein 36-Volt-Motor von Brose, die Leistung der Brennstoffzelle des Fahrrads beträgt 150 Watt und der Gasbehälter hat ein Volumen von 2 Litern. Energiespeicher ist ein 150 Wattstunden starker Lithium-Ionen-Akku. Das Alpha soll eine Reichweite von 100 Kilometern haben und eine Höchstgeschwindigkeit von 25 Stundenkilometern. Die Länge des Tankvorgangs soll bei diesem Wasserstoff-E-Bike nur 2 Minuten betragen.

 

Wasserstoff Fahrrad
Das Wasserstoff-Fahrrad "Alpha" von Pragma Industries (Foto: pragma-industries.com)

 

Das h2-Bike von Linde

Auch Linde, der deutsche Technologiekonzern mit langjähriger Erfahrung in der Mobilitätsforschung, hat unter dem Motto „I run on hydrogen“ bereits ein Wasserstoff-Fahrrad präsentiert, dessen Batterie durch eine Brennstoffzelle ersetzt wurde. Auch hier soll die Reichweite 100 Kilometer betragen, bei einem Verbrauch von 34 Gramm Wasserstoffgas, der Tankvorgang soll 6 Minuten dauern. Der fahrbereite Prototyp des h2-Bikes wurde in limitierter Serie entwickelt, ein Termin für eine Markteinführung liegt bislang nicht vor.

 

„Ped-Hy-lec“ von Gernweit

Das Wasserstoff-Fahrrad des eher kleinen Unternehmens Gernweit aus Neuss sollte eigentlich schon auf dem Markt sein. Wie bei den anderen Firmen im Bereich Wasserstoff-E-Bike scheint sich der Launch jedoch zu verzögern. Eine Besonderheit des Ped-Hy-lec: Es soll über zwei Behälter für Wasserstoffgas verfügen, die man unabhängig voneinander nutzen kann, sodass man immer eine Flasche in Reserve hat. Wie bei herkömmlichen E-Bikes unterstützt der 250-Watt-Motor den Fahrer bis zu einer Geschwindigkeit von 25 Stundenkilometern.

 

Wasserstoff-Fahrrad: Wo könnten Sie tanken?

Selbst für mit Wasserstoff betriebene PKW gibt es noch kein flächendeckendes Netz von Tankstellen, weder in Deutschland noch im Ausland. Deswegen haben sich die Unternehmen Air Liquide, Linde, OMV, Shell und Total zu der Initiative H2-Mobility zusammengeschlossen, mit dem Ziel, bis 2023 mindestens 400 Wasserstofftankstellen bereitzustellen. Solche Tankstellen könnten die Option bieten, entsprechende Kartuschen für das Wasserstoff-Fahrrad zu tauschen, beziehungsweise über spezielle Tanksäulen für E-Bikes mit Brennstoffzellen verfügen. Bislang sind Tankstellen auf die deutlich größeren Wasserstofftanks von PKW eingestellt: Vor dem eigentlichen Betanken wird initiativ ein 440 bar starker Druckstoß ausgelöst, der bereits ausreichend wäre, um ein Wasserstoff-Fahrrad aufzutanken. Dieses Problem hat ein Schweizer Abiturient mittels eines von ihm konzipierten Druckreglers gelöst. Dieser reduziert den Druckstoß auf 275 bar und ein integriertes Rückschlagventil verhindert, dass das Gas zurück in die Zapfsäule strömt. Theoretisch wäre es also möglich, auf Wasserstofftankstellen auch das E-Bike mit Wasserstoff zu befüllen. Um zu gewährleisten, dass Ihr Pedelec flächendeckend Wasserstoff tanken kann, müsste aber zuerst die generelle Dichte solcher Tankstellen erhöht werden.

 

Wasserstoff-Fahrrad: Welche Vorteile bietet ein solches Bike?

Generell verfügt ein Wasserstoff-Fahrrad über eine Vielzahl positiver Aspekte:

 

  • Es hat eine hohe Reichweite von etwa 100 Kilometern.
  • Es ist überragend umweltfreundlich: keine schädlichen Emissionen, keine aufwändige Entsorgung von Akkus.
  • Keine Selbstentladung.
  • Es ist sehr schnell befüllbar, lange Ladenzeiten erübrigen sich.
  • Die Lebensdauer der E-Bike-Brennstoffzellen wird auf etwa 5 Jahre geschätzt.

 

Wasserstoff-Fahrrad: Mit welchen Nachteilen müssen Sie rechnen?

Auch hier gibt es einige Punkte zu bedenken:

 

  • Hohe Anschaffungskosten (die bisherigen Angaben schwanken zwischen 7.000 und 8.000 Euro).
  • Bislang kostenintensive Befüllung: Der Preis für ein Kilo Wasserstoff, festgesetzt von der CEP (Clean Energy Partnership) beträgt zurzeit 9,50 Euro. Mit dieser Menge E-Bike-Kraftstoff kommt man etwa 100 Kilometer weit. Die Kostenbilanz fällt also im Vergleich zu einem herkömmlichen E-Bike extrem schlecht aus.
  • Hohes Gewicht: Schätzungen zufolge muss man bei einem Wasserstoff-Fahrrad bislang mit etwa 23 Kilogramm rechnen.
  • Kostenunsicherheit: Bislang sind viele Angaben zum Wasserstoff-Fahrrad eher vage. Was beispielsweise der Austausch der Brennstoffzelle kostet, ist nicht bekannt.

 

Wasserstoff-Fahrrad: Wie gefährlich ist die Technologie?

Auch zu dieser Frage soll ein Chemie-Experiment aus der Schulzeit herangezogen werden: Dass Wasserstoff in Verbindung mit Sauerstoff brennbar und in einem bestimmten Mischungsverhältnis sogar explosiv ist, wissen wir dank des Knallgasversuchs. Andererseits ist Wasserstoff ausgesprochen flüchtig und seine Verwendung als Treibstoff daher wahrscheinlich weniger gefährlich als herkömmliche Treibstoffe – zumindest in Bezug auf Wasserstoff-PKW, deren Tanks speziell konzipiert und gesichert sind. Glaubt man den Entwicklern des Wasserstoff-Fahrrads, gibt es keine primäre Gefahr, solange man beim Befüllen einen Sicherheitsabstand von mindestens anderthalb Metern zu offenem Feuer einhält, beim Tanken nicht raucht und zuvor sicherstellt, dass Wasserstofftank und Brennstoffzelle nicht beschädigt sind – also im Prinzip ähnlich wie beim Betanken eines Autos.

 

Wasserstoff-Fahrrad: zu schön für diese Welt?

Es mag sein, dass das Wasserstoff-Fahrrad das Bike der Zukunft sein wird – momentan ist es allerdings leider noch Zukunftsmusik. Das ist eigentlich schade, denn Wasserstoff-E-Bikes könnten grundsätzlich eine emissionsfreie, grüne Form der Mobilität bieten, welche die scheinbar unerschöpflichen Reserven an Sauerstoff und Wasserstoff nutzt. Um das Wasserstoff-Fahrrad zu einer erschwinglichen Alternative zu machen, muss definitiv noch viel geschehen, wobei namhafte Institutionen wie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das Fraunhofer-Institut bereits zu optimierter Brennstoffzellentechnologie fürs Fahrrad beziehungsweise zu Umrüstungsmöglichkeiten vom normalen Bike zum Wasserstoff-Fahrrad forschen. Viele der oben genannten Nachteile hängen direkt damit zusammen, dass es noch keine ausreichende Infrastruktur für das h2-Bike gibt. Wenn das Wasserstoff-Fahrrad in Massenproduktion ginge, sänken automatisch auch die momentan noch ausgesprochen saftigen Anschaffungskosten. Mit Spannung wird die für 2020 von Pragma Industries geplante generelle Markteinführung des Wasserstoff-Fahrrads Alpha erwartet, und wer weiß, vielleicht ist das der Beginn eines umweltfreundlichen h2-Bike-Zeitalters für alle?

 

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