Alternative Antriebe im Bahnland Bayern

Beitrag von Thomas Hornung, Bayerische Eisenbahngesellschaft mbH

Elektromobilität, am besten noch mit den Prädikaten innovativ und digital geadelt, liegt im Trend und ist landauf, landab in aller Munde. Aber warum plötzlich dieser Hype, der Medien und Politiker gleichermaßen in Verzückung bringt?

Dass fossile Ressourcen endlich sind, hat schon die Ölkrise 1973 plakativ vor Augen geführt. Allein an Alternativen hat es scheinbar gemangelt. Zwar entwickelte die Autoindustrie schon vor einigen Jahrzehnten eher lustlos alternative Antriebskonzepte, der Durchbruch blieb ihnen bis dato aber versagt, wenngleich hybride Antriebskonzepte wie der Toyota Prius ein gewisses Medienecho fanden.

Den Stein endgültig ins Rollen brachte erst ein handfester Skandal: um ständig sinkende Abgasgrenzwerte einzuhalten, sahen große Teile der Autoindustrie nur den Ausweg, Manipulationssoftware in ihre Fahrzeuge einzubauen, um gesetzliche Vorgaben scheinbar zu erfüllen. Unbeabsichtigt gelang es Teilen der Autoindustrie, den eigentlich CO₂-armen und effizienten Dieselmotor durch handfesten Betrug völlig zu diskreditieren.

Aber auch Benziner gerieten in den Strudel des Abgasskandals. Der Verbrenner hatte endgültig seinen Zenit überschritten, Alternativen taten Not. Die ist die Autoindustrie allerdings nur zäh zu liefern willens, obwohl die Technik eigentlich reif ist.

Charismatische Persönlichkeiten wie der Technikguru Elon Musk boten den alteingesessenen Autogiganten die Stirn. Millionen von E-Bikes prägen mittlerweile das sommerliche Straßenbild. Die Zahl der E-Autos, allen voran die Teslas aus dem Hause Musk beginnt zu steigen.

Elektrofahrzeuge verheißen mit Attributen wie Hybrid, Brennstoffzelle oder Akku zumindest medial die Zukunft. Auch der öffentliche Verkehr sprang auf diesen Zug auf – allerdings nicht im Wortsinn. Städtische Verkehrsbetriebe renommieren mit Wasserstoff-, Hybrid- und Batteriebussen. E-Mobilität spielt sich in der öffentlichen Wahrnehmung fast ausschließlich auf der Straße ab. Und die Bahn?

Dass die Eisenbahn schon seit über hundert Jahren sowohl fahrleitungsgebunden als auch batterieelektrisch fährt, weiß kaum jemand. Während sich Oberleitungen bei der Eisenbahn über die Jahre langsam, aber stetig durchsetzten, geriet die einst recht populäre Akkutechnik auf der Schiene durch den ungebremsten Siegeszug des Verbrennungsmotors langsam in Vergessenheit.

Bleiakku-Triebwagen der Bauarten Wittfeld aus den ersten Jahren des 20. Jahrhunderts, die legendäre Limburger Zigarre ETA 176 oder der unprätentiöse, aber grenzenlos robuste ETA 150 – beide aus den Fünfzigern – sind nur noch eine Randnotiz in der Eisenbahngeschichte, obwohl mit den späten Bauarten Reichweiten von über 400 Kilometer möglich waren.

Heute erbringt die Bahn nahezu 90 % ihrer Verkehrsleistung fahrleitungsgebunden elektrisch. Weiterer Handlungsbedarf bestand kaum. Wo Oberleitungen hingen, fuhr man elektrisch. Ohne Fahrdraht blieb der Diesel. Erst der Abgasskandal der Autoindustrie rüttelte die Bahnbranche wach. Was sich für die Autobranche zur Götterdämmerung auswuchs, entwickelte sich für die Bahn zum Silberstreif am Horizont.

Hybride und rein elektrische Antriebskonzepte ohne Fahrdraht – beim Auto schon seit etwa 20 Jahren zumindest in Nischen präsent – schrieben sich Politik und Öffentlichkeit jetzt auch für die Eisenbahn auf die Fahnen.

All diese Hybridlösungen benötigen Akkus an Bord, um überschüssige elektrische Energie zu puffern. Diesen Entwürfen ist damit aber auch die Ungewissheit zur tatsächlichen Lebensdauer der noch teuren Akkus gemein. Die intensive Erprobung der Prototypen wird hier bald Klarheit schaffen. Der iLint darf sich seit September 2018 im Nordwesten Niedersachsens mit zwei Exemplaren sogar schon mit Fahrgästen an Bord bewähren. 

Nachfolgend werden aktuelle Antriebskonzepte vorgestellt, darunter ein H₂-Brennstoffzellen-Hybrid sowie Oberleitungs- und Diesel-Hybride.

Angesichts vieler ungeklärter Fragen und dem Wettstreit unterschiedlichster alternativer Antriebstechnologien um die Gunst von Aufgabenträgern und Eisenbahnverkehrsunternehmen, befeuert von Lobbyverbänden jedweder Couleur, fällt es schwer, die Spreu vom Weizen zu trennen.

Um die Diskussion um alternative Antriebe auf eine rationale, wissenschaftlich fundierte Basis zu stellen, hat die Bayerische Eisenbahngesellschaft (BEG) – Aufgabenträger für den bayerischen SPNV – den Lehrstuhl Elektrische Bahnen der TU Dresden beauftragt, unterschiedliche alternative Antriebskonzepte unter wissenschaftlichen und verkehrswirtschaftlichen Aspekten auch im Kontext zu klassischen Streckenelektrifizierungen zu bewerten.

Die Marktchancen alternativer Antriebe stellen sich kurzgefasst wie folgt dar:

• Langfristig ist für den Schienenpersonennahverkehr mit mindestens einem Stundentakt und Fahrzeuggrößen, die kapazitiv einer Doppeleinheit aus zwei zweiteiligen, 42 Meter langen Triebzügen entspricht, die Elektrifizierung am wirtschaftlichsten. Will man schnelle Effekte erzielen, sind Konzepte auf Basis vorhandener Antriebstechnologien wie EE-Hybrid oder Multimodal-Hybrid abhängig von der Streckenlänge zweckmäßig, wenn es bereits Elektrifizierungsanteile gibt oder wenn an den Endpunkten vorrangig aus der Oberleitung nachgeladen werden kann.
• Für Verkehre abseits elektrifizierter Strecken ohne Elektrifizierungsperspektive sind Diesel-Hybride wirtschaftlicher als ein klassischer Dieselbetrieb. Brennstoffzellen-Hybride sind nahezu in allen Szenarien, trotz H2 - günstiger Ansätze für Fahrzeugbeschaffung, Re-Invest für Brennstoffzellen und H2 -Beschaffung, am teuersten. Wenn sich die Austauschkosten für Brennstoffzellen-Stacks und Traktionsbatterien deutlich verringern lassen, werden auch Brennstoffzellen-Fahrzeuge trotz aufwändiger H₂-Logistik wirtschaftlicher sein als klassische Dieselfahrzeuge, sich aber immer auch mit anderen Hybridlösungen messen lassen müssen.

Die gesamte Studie steht unter https://beg.bahnland-bayern.de/de/themen/gutachten-alternative-antriebe-im-bahnland-bayern zum Download bereit. 

Am 23. Januar 2018 hat der damalige bayerische Verkehrsminister Joachim Herrmann die „Bayerische Elektromobilitäts-Strategie Schiene zur Reduzierung des Dieselverkehrs im Bahnnetz in Bayern“ – kurz BESS genannt vorgestellt. Zum einen schlägt Herrmann vor, die wichtigsten Schienenpersonenverkehrs-Strecken möglichst rasch zu elektrifizieren. Neben dem Bundesverkehrswegeplan sei dafür notwendig, dass der Bund wie angekündigt ein Sonderprogramm zur Elektrifizierung auflege.

Zum anderen will Bayern auf Strecken im Schienenpersonennahverkehr, die noch nicht konkret zur Elektrifizierung anstehen, ggf. sechs Pilotprojekte für alternative Antriebe in den nächsten Jahren finanzieren, um weitere Erkenntnisse über deren Eignung für die bayerische SPNV-Flotte zu gewinnen.

Der Prototyp des Talent 3 BEMU von Bombardier soll im Auftrag der Nahverkehrsgesellschaft Baden-Württemberg (NVBW) vsl. ab Juni 2019 montags bis freitags in Zusammenarbeit mit DB Regio im Raum Ulm erprobt werden. An den Wochenenden könnte das Fahrzeug dann auf der 17 km langen Strecke Pleinfeld – Gunzenhausen im bayerischen SPNV getestet und an den elektrifizierten Endpunkten unter der Oberleitung geladen werden.

In einem weiteren Pilotprojekt begleitet die BEG Verhandlungen zwischen Stadler und Agilis bezüglich eines Testbetriebes auf der Strecke Bamberg – Ebern, die im knapp 18 km langen Abschnitt Breitengüßbach – Ebern nicht elektrifiziert ist. Der tägliche Probebetrieb soll ebenfalls in diesem Jahr beginnen.

Weitere Pilotprojekte können folgen, sobald die Fahrzeugindustrie weitere Prototypen zur Verfügung stellt. Der Kreis beginnt sich allmählich zu schließen, die Spreu sich vom Weizen zu trennen. Welche Technologien sich durchsetzen, wird schon die nahe Zukunft zeigen.

Bei aller Begeisterung für alternative Antriebe bleibt abschließend aber zu konstatieren, dass schienengebundene Verkehrsmittel neben O-Bussen die einzigen Verkehrsträger sind, die ihre Traktionsenergie nicht zwingend an Bord mitführen müssen. Dieser systemimmanente Vorteil sollte als Alleinstellungsmerkmal spurgeführter Verkehrsmittel in der Diskussion um Elektromobilität viel stärker in den Vordergrund gerückt werden.

Streckenelektrifizierungen sind deshalb in jedem Fall im Zweifel aufwändigen, teuren und energetisch fragwürdigen (Wandlungsverluste, Wirkungsgrade, Mehrverbrauch!) Alternativlösungen vorzuziehen. Im Umkehrschluss können innovative fahrdrahtlose Antriebskonzepte in Einzelfällen jedoch sinnvolle Alternativen zum heutigen Brennkraftantrieb darstellen.

Erstmals erschienen in: TiB Ausgabe 2019 Juli/August