Elektromobilität

Lastenrad mit Brennstoffzelle: Mehr Reichweite dank Wasserstoff

von Peter Michaely

Lastenräder sind in – vor allem als E-Bikes. Doch Logistiker rechnen mit spitzem Stift. Kann Wasserstoff eine effiziente Alternative sein?

Ein Lastenrad steht angekettet vor einem Schiff. Das DLR will die E-Lastenräder nun mit Wasserstoff antreiben.
Lastenräder werden immer beliebter – auch als elektrische Variante. Das DLR will die E-Lastenräder nun mit Wasserstoff antreiben. Foto: Shutterstock / Patricia Hofmeester

Das erfahren Sie gleich:

  • Wie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt die Reichweite von Lastenrädern mithilfe einer Brennstoffzelle erhöhen will
  • Welche Vorteile Wasserstoff als Antrieb für das Lastenrad mit sich bringt
  • Wie der Wasserstoffantrieb des DLR funktioniert

Wir kennen das Problem: Last kann zur Last werden, vor allem in der Stadt. Paketdienste kommen mit ihren Lieferwagen kaum noch ans Ziel, Parken in zweiter Reihe wird zum Ärgernis. Vor allem große Logistik-Konzerne wie DHL denken in Sachen Fahrzeug daher um: Rad und E-Bike werden als Alternative vor allem da immer attraktiver, wo Lieferwagen nicht mehr durchkommen. Nicht zuletzt auch deshalb, weil elektrisch angetriebene Lastenräder vielerorts finanziell gefördert werden.

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DLR setzt beim E-Lastenrad auf Wasserstoff

Forscher des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt (DLR) setzen im Bereich E-Cargo und urbane Mobilität auf Wasserstoffantrieb für E-Cargobikes. Die DLR-Forscher haben zu diesem Zweck eine Brennstoffzelle entwickelt, die herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien überlegen sein soll. Ein passendes Logistikkonzept für die Zukunft wollen die DLR-Forscher ebenfalls konzipieren. So soll dem Lastenrad mit Brennstoffzelle schneller zum Durchbruch verholfen werden.

Ziel ist es wie bei normalen E-Bikes, mit Wasserstoff und Brennstoffzelle schneller und flexibler als Autos und Transporter unterwegs zu sein – und das, ganz im Sinne der Elektromobilität, nicht nur emissionsfrei, sondern auch leise.

Elektromobilität: Wasserstoff als Antrieb der Zukunft

"Fuel Cell Power Pack" (FCPP) hat das DLR seine Brennstoffzelle fürs Lastenrad getauft. Das Modul soll bei vergleichbaren Kosten wie bei batteriebetriebenen Cargo-Bikes nicht nur eine höhere Reichweite, sondern auch eine doppelt so lange Lebensdauer haben. In einer solchen Brennstoffzelle wird Wasserstoff in Sauerstoff und Wasser aufgespalten. Dabei wird Energie freigesetzt, die einen E-Motor antreiben kann. Übrig bleibt unschädlicher Wasserdampf. Deshalb ist Wasserstoff als Energieträger für Mobilitätslösungen so interessant.

DLR: Hybridsystem als Lösung beim H2-Bike

Die DLR-Forscher setzen beim Wasserstoffantrieb allerdings auf eine Hybridlösung: Bei ihrem Lastenrad wird eine Brennstoffzelle mit einer kleinen Lithium-Ionen-Batterie kombiniert. Das mit Wasserstoff im Tank angetriebene Lastenrad ist momentan auf eine Leistung von 250 Watt ausgelegt, damit alle Fahrrad-Vorteile (Radwegnutzung, keine Versicherungs- und Führerscheinpflicht) erhalten bleiben. Laut DLR soll das Lastenfahrrad bis zu 200 Kilometer Reichweite schaffen.

Was die Zuladung betrifft, fehlt es derzeit noch an Normen. Bis zu 300 Kilo sind in der Diskussion. Auch der Preis steht noch nicht fest. Zum Vergleich: Normale E-Bike-Motoren leisten zwischen 250 und 500 Watt und ermöglichen Distanzen zwischen 50 und 200 Kilometern.

Akku kann beim Fahren zugeschaltet werden

Die Brennstoffzelle soll die Batterie, die beispielsweise beim Beschleunigen zugeschaltet wird, während der Fahrt und in Pausen wieder aufladen. Vorteil: Lange Ladezeiten wie bei vielen E-Bike-Antrieben entfallen.

Unser Rad lässt sich in Sekunden mit Wasserstoff betanken. Außerdem funktioniert das Fahrzeug auch bei tiefen Temperaturen zuverlässig.

Dr. Mathias Schulze, DLR-Institut für Technische Thermodynamik

Da gewerbliche Flottenbetreiber die Zielgruppe sind, können sich die Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt auch vorstellen, dass die benötigten Wasserstofftankstellen zukünftig auf deren Betriebsgelände stehen könnten.

DLR entwickelt Kaltstartmodul für Wasserstoff-Bikes

Das geplante Brennstoffzellen-Fahrrad wird laut DLR zudem voll wintertauglich sein. Möglich macht das ein vom DLR entwickeltes Kaltstartmodul. Mit ihm wird der Brennstoffzellen-Antrieb des Motors vorgeheizt, ohne dass dem Prototyp des Wasserstoff-E-Bikes Energie entnommen wird. Dadurch büßt das E-Lastenrad nicht an Reichweite ein.

Das DLR verspricht außerdem, dass sich das Fuel Cell Power Pack durch seine modulare Bauweise in bestehende Konzepte für Fahrräder und E-Bikes integrieren lässt. Es könne flexibel angepasst werden.

Schnelles Tanken anstatt lange Ladezeiten

Ein Lastenrad mit Brennstoffzelle hat im Vergleich zu konventionellen E-Bikes laut DLR weitere Vorteile. Das Tanken mit Wasserstoff funktioniert nämlich problemlos. Fahrer können ähnlich schnell und vergleichbar teuer tanken wie bei Autos mit Verbrennungsmotoren. Die Technik ermöglicht es zum Beispiel bei Brennstoffzellenautos, binnen drei Minuten für Reichweiten von 500 bis 800 Kilometern nachzufüllen. Lange Ladezeiten und umständliche Akkuwechsel wie bei normalen E-Lastenrädern und E-Bikes entfallen somit. Selbst Schichtbetrieb mit dem Fahrzeug wäre möglich – wichtig, wenn Logistikunternehmen ihre Zusteller mit E-Lastenrädern fahren lassen.

Lust auf Last: neuer Markt für neue E-Motion

"Der Fokus in der Nutzung liegt auf der letzten Meile, also der Strecke zwischen Verteilzentren und Kunden. Diese gewinnt durch den zunehmenden Online-Handel stark an Bedeutung, denn immer mehr kleine Sendungen müssen immer schneller an dezentrale Empfänger verteilt werden", erklärt Dr. Christian Rudolph vom DLR-Institut für Verkehrsforschung in Berlin.

Dadurch entstünden bis zu 50 Prozent der straßenverkehrsbedingten Emissionen in europäischen Städten. Mit Brennstoffzellen-Fahrzeugen wie Wasserstofffahrrädern könnten vor allem kleinere Lasten wie Dokumenten- und Paketsendungen befördert werden.

Brennstoffzellen-Technik: Pro und Contra

"Bestehende Konzepte für den gewerblichen Einsatz erfüllen nicht die Anforderungen der Logistikindustrie hinsichtlich Reichweite, Lebensdauer und Winterbetrieb. Hier sehen wir das Alleinstellungsmerkmal unseres Ansatzes mit dem Rad", sagt Christian Rudolph. Was er nicht sagt: Noch sind die teuren Wasserstoff-Tankstellen dünn gesät. In Deutschland gibt es derzeit weniger als 50, 2019 soll Wasserstoff an 100 öffentlichen Stationen erhältlich sein.

Brennstoffzellenantriebe sind außerdem teuer in der Herstellung, die Wasserstoffspeicherung ist aufwendig. Noch ist deshalb nicht klar, welche Technik sich durchsetzen wird: Akkus, die doppelt so effizient sind wie Brennstoffzellen, aber wertvolle Ressourcen verbrauchen.

Updates

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Oder Brennstoffzellen für den Wasserstoff-Antrieb – zumal Wasserstoff derzeit noch überwiegend aus fossilen Energieträgern erzeugt wird. Das ist nämlich günstiger als die Gewinnung mithilfe von Strom aus regenerativen Quellen. Das Verfahren nennt sich Wasserelektrolyse, weil Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten wird.

Wie Sie das passende Elektro-Lastenrad für ihre individuellen Zwecke finden, erfahren Sie übrigens hier: Elf Tipps für den richtigen Kauf.

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