Feature: Eine Brennstoffzelle am Fahrrad

Dresden (dapd-bwb). Das Fahrrad der Zukunft wird womöglich eine Tankstelle benötigen, zumindest, wenn der Fahrer sich nicht allein auf muskulöse Oberschenkel verlassen will. Wie viel Kraft er jedoch mit gefülltem Tank sparen kann, zeigt ein elegantes, weißes Gefährt, mit dem Wissenschaftler aus Dresden und Freiburg derzeit durch ihre Städte fahren. Die Rikscha, in der neben dem Fahrer auch zwei Fahrgäste Platz finden, zieht allerdings keine Abgasfahne hinter sich her.

Schließlich befindet sich im Tank kein Benzin, sondern Wasserstoff. Weil das chemische Element auch als "Hydrogenium" bezeichnet wird, haben die Erfinder das Fahrzeug auf den Namen Hydrogenia getauft. Das Herzstück von "Hydrogenia", das die Rikscha von üblichen Elektrofahrrädern unterscheidet, ist von außen nicht zu sehen. Hinter der Sitzverkleidung befinden sich eine Brennstoffzelle und der Tank. Er enthält Wasserstoff, der in der Brennstoffzelle mit Sauerstoff aus der Luft reagiert. Dabei wird Strom erzeugt, der einen Elektromotor antreiben kann; zudem entsteht Wasserdampf.

Das 250 Watt starke Aggregat erleichtert dem Fahrer die Arbeit stark. Dennoch ist die Luft im Windschatten nicht verpestet, sondern höchstens etwas feuchter. Brennstoffzellen könnten für Fahrräder eine gute Alternative zum heute schon verbreiteten Elektroantrieb sein, sagt Lars Röntzsch vom Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Dresden. Die derzeit in E-Bikes verwendeten Akkus haben nur eine geringe Reichweite; ihre Aufladung benötigt zudem viel Zeit.

Hydrogenia aber kann in wenigen Minuten betankt werden; die dabei aufgenommenen rund 1,2 Kubikmeter Wasserstoff treiben das Gefährt bis zu 200 Kilometer weit. Damit, sagt Röntzsch, könne zum Beispiel ein Rikscha-Taxi einen ganzen Tag unterwegs sein.

Noch ist das Prinzip freilich nicht serienreif; bei Hydrogenia handelt es sich vielmehr um eine Modellanwendung dafür, wie Kleinfahrzeuge per Brennstoffzelle angetrieben werden können. Fünf Forscher aus Dresden und vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg haben dafür ein Jahr lang an der Anpassung der Brennstoffzelle, der Entwicklung eines speziellen Tanks und einer Steuerung für deren Zusammenspiel gearbeitet. Bis zu einer Serienfertigung werde noch Zeit vergehen, sagt Röntzsch.

Allerdings würden Betreiber von Rikscha-Taxis gern schon bald in den Testbetrieb gehen. Zu den Herausforderungen für die Forscher gehörte es, einen kompakten und sicheren Tank mit großem Fassungsvermögen zu entwickeln. Ein Hohlbehälter, in den der Wasserstoff gepresst wird, wäre bei der angestrebten Füllmenge viel zu groß gewesen - auch wenn das Gas unter einem Druck von vielen hundert Bar stünde.

Röntzsch und seine Kollegen setzten dagegen auf einen Metallhydrid-Tank. Bei diesem Prinzip werden Wasserstoff-Atome in die Gitterstruktur einer Metalllegierung eingebaut. Auch wenn es für Laien erstaunlich klingt: Die gleiche Menge Wasserstoff passt dabei in einem viel kleineren Behälter. "Die Speicherdichte ist um das Fünf- bis Achtfache höher", sagt Röntzsch. Der mit Pellets aus gepressten Metallflocken gefüllte Tank ist denn auch nicht viel größer als ein Sixpack. Der Wasserstoff wird lediglich mit einem Druck von 20 Bar eingepresst. Das Prinzip, sagt Röntzsch, sei damit sicher und robust.

Bis die Muskeln der Fahrrad- und Rikschafahrer auf die Unterstützung einer Brennstoffzelle bauen können, wird allerdings noch einige Zeit vergehen - nicht zuletzt, weil es bisher an den entsprechenden Tankstellen für Wasserstoff fehlt. Zwar gibt es in Ballungszentren wie Berlin, München oder Frankfurt am Main bereits derlei Zapfstellen; insgesamt sind es aber erst 15.

Die "Clean Energy Partnership" (CEP), in deren Rahmen sich Politik und Industrie zum Aufbau einer entsprechenden Infrastruktur in Deutschland verpflichtet haben, verkündete kürzlich das Ziel, die Zahl der Tankstellen bis 2015 auf immerhin 50 zu erhöhen. Sie sollen sich in den Metropolen und entlang wichtiger Verkehrskorridore in Deutschland finden. Ein Fahrzeug wie "Hydrogenia" immerhin wäre auch jenseits dieses noch dünnen Netzes mobil: Wenn der Tank leer ist, kann man schließlich auf ganz traditionelle Weise einfach in die Pedale treten.