Wasserstoff – der gefragte Allrounder

15.12.2020

Ob für das Fahrrad, im Auto, Motorrad oder Müllwagen – der Energieträger Wasserstoff, kurz H2, sorgt für Antrieb. Hier Teil 1 zum Tausendsassa.

Mobilität: Der Papst fährt Wasserstoff

Der Heilige Vater setzt auf Wasserstoff: Jüngstes Mitglied im Fuhrpark des Papstes ist ein umgebauter Toyota Mirai mit Wasserstoff-Antrieb. Die Limousine wurde dafür eigens zum Papamobil umgebaut. Wie alle Autos des Pontifex ist der Spezial-Mirai komplett weiß lackiert. Das Dach wurde durch eine rechteckige Konstruktion mit Glasscheiben ersetzt. Darunter kann der Papst im Stehen fahren. Wegen des hohen Gestells ist der Mirai stattliche 2,70 Meter hoch. Allerdings soll das Auftanken problematisch sein. Mit dem Modell setzt der Vatikan auf Altbewährtes: Der Mirai kam 2014 auf den Markt und war das erste Brennstoffzellen-Serienauto. Jetzt kommt die Nachfolgegeneration. Während die Fahrzeuge der ersten Generation noch weitgehend in Handarbeit entstanden, basiert die zweite Generation auf Plattform „Toyota New Global Architecture“. Weltweit verwendet Toyota derzeit mehr als 100 unterschiedliche Plattformen und Unterplattformen. Durch die TNGA sind künftig nur noch fünf verschiedene Layouts für die gesamte Fahrzeugpalette notwendig. Das senkt den Preis, der bei Wasserstoffautos noch hoch ist. Für weniger Geld bekommt man auch mehr: Toyota stockt beim neuen Mirai die Wasserstofftanks von zwei auf drei auf, wodurch sich die Kapazität auf sechs Kilogramm erhöhen wird. Und die Reichweite soll um gut 30 Prozent steigen, womit eine Wasserstoff-Tankfüllung für 650 Kilometer reicht.

Fahrt mit dem Wasserstoff-Papamobil durch Rom ©Toyota

Mobilität: Zweirad auf Wasserstoff

Die Deutschen lieben ihr Auto. Danach kommt gleich das Fahrrad. Der bundesweite Fahrradbestand ist nach Einschätzung des Zweirad-Industrie-Verbandes (ZIV) auf fast 76 Millionen Stück angewachsen. Insbesondere E-Bikes boomen und sind mittlerweile weltweit ein alltägliches Bild im Straßenverkehr – egal ob in San Francisco, Peking oder Tel Aviv. Jetzt könnte die Konkurrenz mit Wasserstoff kommen: 2015 stellte Linde Gas sein H2-Bike vor. Eine kompakte Brennstoffzelle erzeugt Strom aus Wasserstoff und Sauerstoff mittels Umgebungsluft. Die elektrische Energie fließt in die Pufferbatterie und lädt diese auf, die dafür sorgt, dass bei Bedarf Strom zum Hilfsantrieb fließt. Das Antriebssystem ermöglicht eine Reichweite von über 100 Kilometern. Dafür genügen 33 Gramm mitgeführtes Wasserstoffgas mit einer Energie von rund 3,6 Megajoule. Das entspricht laut Linde der Energiemenge, die in fünf Feuerzeugen enthalten ist. Danach muss es ohne Unterstützung weitergehen. Das Volltanken dauert maximal sechs Minuten. Ein weiteres Highlight: Der Wärmetauscher der Brennstoffzelle ist in den Fahrradrahmen integriert, sodass die freigesetzte Wärme die Hände am Lenkrad an kühlen Tagen wärmt. Nachteil: Falls die Außentemperatur weniger als minus 20 Grad oder mehr als 40 Grad beträgt, darf die Brennstoffzelle nicht eingeschaltet werden. Und aus Sicherheitsgründen ist das Rauchen während der Fahrt und beim Tanken verboten. Es droht Explosionsgefahr. Die französische Firma Pragma Industries hat auf der CES 2019 „Alpha 2.0“ präsentiert: Herzstück ist ein Antrieb mit 250 Watt, ein Zweiliter-Gaszylinder für den Wasserstoff und eine 150-Watt-Brennstoffzelle. Der Clou: Statt Strom fließt hochkomprimiertes Gas durch die Leitungen. Das Nachladen dauert lediglich zwei Minuten. Geplant ist allerdings vorerst nur ein Flottenkonzept für Kommunen oder Unternehmen. Ein Paket besteht aus zehn Fahrrädern und einer Ladestation.

Ein voll ausgestattetes Wasserstoff-Bike von Linde ©Linde

Mobilität: Blub statt Gebrüll

Was das Auto kann, sollte doch auch das motorisierte Zweirad können: Ganz neu ist die Idee nicht, ein Motorrad mit Wasserstoff anzutreiben – aber doch neu genug, dass sie noch nicht zur Serie gebracht wurde. Suzuki zeigte 2007 mit dem Prototyp „Crosscage“ das weltweit erste Motorrad mit einem luftgekühlten Brennstoffzellen-Antriebssystem. Die integrierte Brennstoffzelle erzeugt Energie aus dem Sauerstoff der Umgebungsluft und dem im 35-Megapascal-Tank mitgeführten Wasserstoff. Gekoppelt ist das System mit einer Lithium-Ionen-Batterie. Die Reichweite wurde mit 200 Kilometer angegeben. Dann hörte man lange nichts mehr. Honda ist anscheinend der Einzige der „Big Four“ der Motorradbranche (mit Yamaha und Kawasaki), der ein H2-Bike ernsthaft weiter vorantreibt. In den vergangenen Jahren machten Fachblätter mehrere Patenteinreichungen von Honda publik. Das letzte stammt aus 2019: Dort geht es um das Luftansaugsystem, das die Brennstoffzelle mit Sauerstoff versorgt. Der Ansaugkanal ist dabei so gestaltet, dass angesaugte Schmutzpartikel und Wasserpartikel sich ablagern und so nicht bis zur Brennstoffzelle durchdringen. Nachdem die Luft durch die Brennstoffzelle geströmt ist, wird sie mit Hilfe eines Lüfters nach hinten ausgestoßen.

Nutzfahrzeuge: Müll zu grünem Wasserstoff

Erstmals kommt ein elektrisch angetriebener Müllwagen mit Brennstoffzellentechnik im Alltag zum Einsatz. Der Hersteller Faun feilt seit Jahren an einer Wasserstofflösung, um konventionelle Müllfahrzeug zu ersetzen. Der Wagen „Bluepower“ kombiniert ein System aus Batterien und Brennstoffzellen als Energiespeicher. Hauptstromquelle ist ein im Fahrgestell integrierter Lithium-Ionen-Akku, der sich innerhalb von 30 Minuten mit genügend Power für zwei Touren mit jeweils zehn Tonnen Abfall füllen lässt. Als Range-Extender kommt eine Brennstoffzelle mit Wasserstofftanks an Bord zum Einsatz. Die Brennstoffzelle stellt Energie für 180 Kilometer Reichweite bereit. Bereits im Jahr 2021 will das Unternehmen in die Serienproduktion einsteigen. Der Clou dabei: Grüner Wasserstoff kann aus der Verbrennung biogener Abfälle, wie Speisereste und Gartenabfälle gewonnen werden. Die Energie aus Wasserstoff wird dann wiederum für den Antrieb der Fahrzeuge genutzt. Der Tankvorgang soll nur vier Minuten dauern.

Vollelektrisches Fahrgestell mit Batterie und Wasserstoff-Brennstoffzelle bei den Nutzfahrzeugen von Faun ©Faun

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