Ausblick

Alternative Antriebe erobern die Schiene

Innovativ, klimafreundlich, zukunftsweisend: Der Nahverkehr Westfalen-Lippe stellt bereits heute die Weichen für den Schienenverkehr von morgen – und setzt dabei auf Fahrzeuge mit emissionsarmen Antriebsarten. Denn das Ziel, die Nahverkehrsleistungen auf der Schiene im gesamten Verbandsgebiet komplett klimaneutral und nachhaltig auszurichten, lässt sich mit dem Verbrauch fossiler Kraftstoffe nicht erreichen. Die Folge: Herkömmliche Dieseltriebwagen fahren langfristig sukzessive aufs Abstellgleis.

Auslaufmodell im Nahverkehr: Dieselfahrzeuge

Elektrisch angetriebene Triebwagen sind gegenüber Dieselfahrzeugen auf mehreren Ebenen klar im Vorteil. So ist die Lärmentwicklung der brennstoffbetriebenen Züge höher, schwere Motoren und Kraftstofftanks sorgen zudem für hohes Gewicht. In Sachen Beschleunigung sind Dieselantriebe daher deutlich langsamer als elektrische Varianten – und brauchen bei gleicher Anzahl von Halten entsprechend mehr Fahrzeit. Aufgrund verschärfter Abgasregelungen wird der Einsatz von Dieselzügen immer kritischer hinterfragt. Durch die sinkende Nachfrage nach Dieselfahrzeugen nimmt die Zahl der Anbieter ab und auch die Weiterentwicklung bestehender Fahrzeugplattformen stagniert. Nicht nur die mangelnde Innovationskraft im Dieselsektor, auch die verkehrlichen Potenziale dieser Antriebsart stoßen an ihre Grenzen: Denn eine Verkehrswende mit neuen Konzepten und frischen Ideen erfordert anspruchsvolle Fahrplaneckpunkte, die auf Basis von Dieselantrieben künftig nicht mehr umgesetzt werden können.

Ständig unter Strom: Elektrotriebzüge

Deutlich dynamischer schreitet die Entwicklung elektrisch angetriebener Schienenfahrzeuge voran. Diese punkten gleich in mehreren Disziplinen. So wandeln „klassische“ Elektrotriebzüge ihre aus der Oberleitung bezogene Antriebsenergie mit einem Wirkungsgrad von über 90 Prozent in Bewegung um. Top-Werte erreichen diese Fahrzeuge auch in Sachen Beschleunigung – und meistern damit auch ambitionierte Fahrplananforderungen. Wermutstropfen: Der Bau des für den Betrieb erforderlichen lückenlosen Oberleitungsnetzes ist kostenintensiv, die Nachrüstung nicht elektrifizierter Strecken erfordert zudem erheblichen Planungs- und Zeitaufwand.

Klimaschoner auf Schienen nehmen bundesweit Fahrt auf: Bereits in vier Regionen stehen deutschlandweit BEMU-Fahrzeuge in den Startlöchern: Ende 2022 nimmt ein Netz in Schleswig-Holstein nachhaltige Fahrt auf, Ende 2023 folgen eine Linie in Sachsen sowie ein Netz in Baden-Württemberg. In Berlin / Brandenburg ist ab 12/2024 der Einsatz von BEMU geplant. Aktuell laufen mehrere Ausschreibungsverfahren für weitere BEMU-Vergaben im Schienenpersonennahverkehr. Zudem setzen derzeit zwei Regionen auf Wasserstoff: HEMU-Fahrzeuge gehen Ende 2021 in Niedersachsen auf die Schiene, der Einsatz in Hessen ist Ende 2022 vorgesehen. Federführend plant der Nahverkehr Westfalen-Lippe zum Teil in Kooperation mit anderen Aufgabenträgern den Einsatz von BEMU-Fahrzeugen auf zwölf Linien: So sollen nach erfolgter Ausschreibung in den nächsten Jahren im NWL-Gebiet auf den Linien RE 14, RB 51, RB 52, RB 53, RB 63, RB 67, RB 68 (Reaktivierung Münster – Sendenhorst ), RB 71, RB 73, RB 74, RB 75, RB 76 (Reaktivierung Harsewinkel – Gütersloh – Verl) und RE 82 lokal emissionsfreie Züge rollen. Die Vergabeverfahren zur Fahrzeugbeschaffung sowie zur Beauftragung der Beförderungsleistungen befinden sich derzeit noch in Vorbereitung.

Streckenweise unabhängig: Batterietriebzüge

Unabhängiger sind Batterietriebzüge unterwegs. So genannte BEMU-Fahrzeuge (kurz für „Battery Electric Multiple Unit“) sind wie herkömmliche Elektrotriebwagen konzipiert, verfügen aber neben Stromabnehmern über leistungsstarke Traktionsbatterien. Vorteil: Oberleitungslücken von 80 bis 120 Kilometern überwinden BEMU mit bordeigener Akkutechnik – und können ihre Batterien sogar unterwegs wieder „auftanken“, sobald ein Fahrdraht vorhanden ist. In den kommenden Jahren sind noch Verbesserungen der Batterietechnologie zu erwarten. Die großen Akkus wirken sich jedoch auf der Waage aus und erhöhen das Gewicht um rund zehn Prozent gegenüber Vergleichsfahrzeugen ohne Batterietechnik. Die Folgen sind zum Teil etwas geringere Beschleunigungswerte, die aber immer noch deutlich über denen von Dieselfahrzeugen liegen. Wie das Tanken von Kraftstoff sind die Anforderungen an das regelmäßige Nachladen der Batterien durch das Fahren unter Oberleitung oder die Standzeit an Start- oder Endbahnhöfen mit Stromanschluss im Betriebskonzept zu berücksichtigen. Ist der per Akkuantrieb zu überbrückende Abschnitt zu lang, kann eine Verlängerung des bestehenden Oberleitungsnetzes für Abhilfe sorgen. Aufwändiger gestaltet sich die Einrichtung von „Elektrifizierungsinseln“, an denen unabhängig vom Fahrdraht Strom „getankt“ werden kann. Diese Lösung ist im NWL-Gebiet jedoch zunächst nicht vorgesehen.

Anspruchsvolle Langläufer: Wasserstofffahrzeuge

Ebenfalls mit elektrischem Antrieb unterwegs sind Fahrzeuge, die die erforderliche Energie auf Basis von Wasserstoff selbst erzeugen. So genannte HEMU-Fahrzeuge (kurz für „Hydrogen Electric Multiple Unit“) benötigen keinen Stromabnehmer, da sie technisch nicht auf Oberleitungen angewiesen sind. Stattdessen haben diese Züge Wasserstofftanks an Bord, die sie mit Reichweiten von bis zu 1.000 Kilometern zu echten Langläufern machen. Doch Strom aus der wasserstoffgespeisten Brennstoffzelle allein reicht nicht für eine zügige Beschleunigung aus. Für zusätzlichen Antrieb sorgt daher eine Dynamikbatterie, die jedoch nicht ständig genutzt wird. Der Mix aus zwei Antriebstechnologien hat jedoch seinen Preis – und schlägt sich in höheren Anschaffungs- und Instandhaltungskosten für die Fahrzeuge nieder. Auch der Wirkungsgrad bei der Umwandlung in Bewegungsenergie ist geringer als bei den anderen Elektroantriebsarten, was sich auf die Verbrauchsbilanz auswirkt. Um die Tanks zum Betrieb der Brennstoffzellen zu füllen, müssen zudem spezielle Wasserstofftankstellen errichtet werden. Neben der Wirtschaftlichkeit spielen Umweltaspekte bei der Belieferung der Tankstellen eine große Rolle: Findet der Wasserstoff nicht via Pipeline oder regionalem Produzenten seinen „kurzen“ Weg zur Versorgungsstelle, kann die Beschaffung per Lkw die Umweltbilanz erheblich verschlechtern. Gleiches gilt für die Art der Erzeugung des Wasserstoffs, bei der ein möglichst hoher Anteil klimaneutraler Energie auf Basis von Wasser, Windkraft oder Solarenergie genutzt werden sollte.

Viele Faktoren spielen eine Rolle bei der Fahrzeugauswahl

Von der Umweltbilanz über die Wirtschaftlichkeit bis hin zu Nutzerprognosen und topografischen Gegebenheiten: Die Entscheidung für den „besten“ Fahrzeugtyp ist von vielen Faktoren abhängig. So sieht der NWL für die heterogenen Anforderungen in seinem Verkehrsraum grundsätzlich Potenzial in der HEMU-Technik als Nachfolge von Dieselantrieben. Bei der Bewertung in aktuellen Projekten überwogen die Vorteile der BEMU-Technologie jedoch deutlich. Aufgrund unterschiedlicher Rahmenbedingungen gilt es, bei künftigen Planungen jeweils vor der Fahrzeugausschreibung aufzuzeigen, welches Antriebsmodell den individuellen Anforderungen am besten genügt.

Batterie-Oberleitungs-Hybridtriebzüge

Batterietriebzüge haben den Aufbau von Elektrotriebzügen, deren Antrieb um eine große Lithium-Ionen-Batterie erweitert wurde. Diese Batterie macht solche Fahrzeuge zu Hybriden und erlaubt ihnen, auch Strecken zu fahren, die nicht durchgängig elektrifiziert sind. Das Laden der Batterie erfolgt über den Pantografen, der den Kontakt zum Fahrdraht herstellt, im Stand an elektrifizierten Bahnhöfen oder während der Fahrt aufTeilstrecken mit Oberleitung. Solange der Batterietriebzug unter dem Fahrdraht fährt, kann die bezogene Energie sowohl zum Nachladen der Batterie als auch direkt für den Antrieb im Elektrotriebzug-Modus verwendet werden.