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Das Potenzial alternativer Antriebe im Schienenverkehr

| Redakteur: Benjamin Kirchbeck

Wie kann der Bahnverkehr effizienter sowie umweltfreundlicher gestalten werden? Und wie müssen die Züge von Morgen beschaffen sein?

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Triebzüge mit Hybridantrieb sind auf Bahnlinien ohne Oberleitung eine Alternative zu Dieselfahrzeugen.
Triebzüge mit Hybridantrieb sind auf Bahnlinien ohne Oberleitung eine Alternative zu Dieselfahrzeugen.
(Bild: DLR )

Im regionalen Schienenverkehr sind Oberleitungsstrecken am leistungsfähigsten, daher werden wichtige Hauptverbindungen vorrangig elektrifiziert. Oberleitungen zu planen, zu genehmigen und zu errichten kann durchaus aufwändig sowie zeit- und kostenintensiv sein. Meist müssen auch Gleisanlagen, Bahnsteige oder Brücken umgebaut und auf den aktuellen technischen Stand gebracht werden, um Fahrleitungen installieren zu können. Daher sind besonders Nebenstrecken oft nicht oder nur teilweise mit Oberleitungen ausgebaut. Auf solchen Linien stellen Hybridtriebzüge eine Alternative zu Dieselfahrzeugen dar: Die elektrisch angetriebenen Hybridtriebwagen beziehen ihren Strom entweder aus der Oberleitung oder eben fahrdrahtunabhängig aus Batterien oder Brennstoffzellen.

Bundesweit bis zu 2.500 Hybridtriebzüge

Auf über 400 Bahnlinien des deutschen Schienennahverkehrs sind heute Dieseltriebwagen im Einsatz, die meisten davon in den Flächenländern Baden-Württemberg, Bayern und Nordrhein-Westfalen. Für diese Liniennetze haben die DLR-Forscher ermittelt, wie viele Schienenfahrzeuge mit alternativen Antrieben einsetzbar wären: „Wir sehen bis 2038 ein bundesweites Marktpotenzial von bis zu 2.500 Hybridtriebzügen, je nach künftigem Oberleitungsanteil des Streckennetzes“, erläutert Johannes Pagenkopf, Projektleiter der Studie.

Ob Batterie oder Brennstoffzelle zum Einsatz kommen, hängt nicht nur von linienspezifischen Merkmalen ab. Neben Streckenlängen, den elektrifizierten Anteilen oder die Bedeutung als Haupt- oder Nebenverbindung spielen auch die Kosten für Fahrzeuge, deren Betrieb und die Anpassung der Infrastruktur spielen eine Rolle.

Die aktuelle Reichweite von batteriegestützten Hybridtriebzügen liegt bei bis zu 100 Kilometern, hängt jedoch auch von den Einsatzbedingungen ab. „Je nach Einsatzplan im Liniennetz lassen sich die Akkus bei Fahrten unter bestehenden und neu errichteten Oberleitungsabschnitten oder an Ladestationen während der Aufenthalte in Endbahnhöfen aufladen“, so Pagenkopf.

Hybridtriebzüge mit Batteriepuffer sind daher vorwiegend für Linien geeignet, die zumindest in Teilabschnitten einfach zu elektrifizieren sind oder bereits Teilstrecken mit Oberleitung besitzen. Auf Linien mit langen Abschnitten ohne Fahrleitung und Netzen mit nur wenigen Oberleitungsstrecken sind Triebzüge mit Brennstoffzellenantrieb die bessere Wahl. Dies gilt insbesondere für Bahnverbindungen in Regionen, in denen aus erneuerbaren Energien gewonnener Wasserstoff leicht verfügbar ist.

Konzept für Hybridtriebzug von morgen

Das DLR-Zugkonzept Next Generation Train NGT LINK zeigt zudem, wie solch effiziente Hybridtriebzüge von morgen aussehen können: Der NGT LINK ist ein siebenteiliger, doppelstöckiger interregionaler Zubringerzug, der kleinere Städte untereinander und mit den großen Ballungszentren verbindet. Durch diverse Maßnahmen wird gegen über dem einstöckigen Referenzfahrzeug ICE TD die benötigte Energie pro Sitzplatz um mehr als 50 Prozent gesenkt, während das fahrgastoptimierte Konzept des Zugs für kurze Haltezeiten und somit für verkürzte Reisezeiten sorgt.

Die doppelstöckigen Leichtbauwagenkästen werden in einer kraftflussoptimierten Aluminiumbauweise ausgeführt, die durch Funktionsintegration sowie durch Form und Werkstoffleichtbau erhebliche Masseneinsparungen ermöglicht. Während der ICE TD 216 Tonnen wiegt, weist der 13 Meter längere NGT LINK eine Masse von 215 Tonnen auf und bietet 143 Prozent mehr Sitzplätze (475 Sitzplätze anstatt 196).

Das mechatronische Fahrwerkkonzept bietet Vorteile hinsichtlich des Bauraums und der Fahrdynamik gegenüber konventionellen Fahrwerken. Da jedes Rad einzeln angetrieben wird, entfällt die Notwendigkeit einer Radsatzwelle zwischen den Rädern. Zudem ermöglicht der Einsatz eines verteilten Antriebs generatives Bremsen an allen Rädern, was hohe Energieersparnisse für einen Zug mit kurzen Haltestellenabständen verspricht.

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