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27.05.2013 | Energie | Interview | Onlineartikel

Energieoptimaler Bahnverkehr

Autor:
Günter Knackfuß

Im Jahr 2020 soll in Deutschland der "1-Liter-Zug" fahren. Eine aktuelle Studie des VDE stellt deshalb die Energieeffizienz elektrischer Bahnen auf den Prüfstand. Denn im Fern-, Güter- und Regionalverkehr schlummern nach Ansicht der Experten noch viele ungenutzte Energiesparpotenziale. Wo genau diese liegen und wie sie ausgeschöpft werden können, hat die Energietechnische Gesellschaft im VDE jetzt untersucht. Im Interview Prof. Dr.-Ing. Arnd Stephan, Prodekan, TU Dresden, Institut für Bahnfahrzeuge und Bahntechnik.

Welchen Hintergrund hat das Expertenteam für diese Studie gewählt?

Hintergrund für die Studie sind die steigenden Anforderungen an Energieeffizienz und Ressourcenschonung im Transportsektor. Elektrische Bahnen haben diesbezüglich bereits heute einen sehr hohen Stand erreicht, bergen aber noch weitere Potenziale.
Das Expertenteam ist vom gegenwärtigen Stand der Technik sowohl bei der Energieerzeugung und Energieübertragung als auch bei der Fahrzeugtechnik ausgegangen. Der Fokus der Betrachtung liegt auf den elektrischen Bahnsystemen in Deutschland, wobei die Systeme Straßenbahn, Metro, Regionalverkehr, Fernverkehr und Güterverkehr individuell untersucht wurden.

Wie unterscheidet sich ihre Analyse von bisherigen Untersuchungen?

Die aktuelle Studie benennt und quantifiziert nicht nur die vorhandenen Energiesparpotenziale bei Technik und Betrieb, sondern bewertet auch die Chancen und Risiken für deren Erschließung. Im Ergebnis entsteht eine Rangfolge von Maßnahmen, bei der auch kleinere Maßnahmen mit wenig Potenzial, aber geringem Aufwand, weit vorn rangieren.

Welche Ziele hatten sie in der dreijährigen Forschung im Visier?

Wesentliches Ziel war neben der Darstellung des bereits heute erreichten Effizienzniveaus von schienengebundener Elektromobilität die methodisch saubere Herleitung tatsächlich noch vorhandener Potenziale und ihrer Umsetzungsstrategien, um den verschiedenen Beteiligten – Politik, Betreibern und Industrie – ihre Handlungsoptionen und Verantwortlichkeiten aufzuzeigen.

Welche Partner waren an der Studie beteiligt?

An der Studie beteiligt waren Fachleute von Nah- und Fernverkehrsbetreibern, aus der Bahnindustrie – sowohl von Fahrzeug- als auch von Anlagenherstellern – und aus der Wissenschaft. Beispielhaft genannt seien hier Fachleute von der Deutschen Bahn, der Hamburger Hochbahn, der Verkehrsbetriebe Nürnberg, der Industriefirmen Alstom, Balfour Beatty Rail, Bombardier, Siemens und Vossloh-Kiepe sowie der TU Dresden.

Gegenstand der Untersuchung war das Gesamtsystem elektrischer Schienenverkehr. Welche Methodiken wurden dabei angewandt?

Zunächst wurden von einer Expertengruppe alle wesentlichen Einflussfaktoren auf die Energieeffizienz im Bahnverkehr herausgearbeitet. Anschließend erfolgte eine erste Bewertung dieser Einflussgrößen nach ihrer Relevanz. Darauf aufbauend wurden für die wichtigsten Systemgrößen detaillierte Simulationsrechnungen auf der Basis physikalischer und bahnbetrieblicher Modelle durchgeführt. Hier war insbesondere die Einbindung wissenschaftlicher Arbeiten der TU Dresden vorteilhaft, welche einerseits die Werkzeuge zur Verfügung stellte und andererseits mittels studentischer Arbeiten die Modellbildungen und Simulationsrechnungen übernahm.

Mit Hilfe einer Nutzwertanalyse wurden wesentliche Stellschrauben für eine bessere Energieeffizienz ermittelt. Wo liegen die Schwerpunkte?

Die Nutzwertanalyse diente dem in vielen anderen Studien nur unzureichend untersuchten Aspekt der Bewertung von Chancen und Risiken bei der Umsetzung von Energiesparmaßnahmen. Hierfür wurden die einzelnen Maßnahmen nach den Kriterien 1) spezifisches Energiesparpotenzial, 2) Aufwand für die Umsetzung, 3) Zeitbedarf für die Umsetzung und 4) quantitativer Beitrag der jeweiligen Einzelmaßnahme mit einem Punktesystem von den Experten gemeinsam bewertet. Daraus ergab sich die abschließende Rangfolge für die Umsetzung der Maßnahmen. Diese Rangfolge sieht übrigens für jedes untersuchte Bahnsystem anders aus, weil die Betriebsabläufe und Randbedingungen unterschiedlich sind.

Welche Hauptergebnisse charakterisieren ihre komplexe Studie?

Elektrische Bahnen sind schon jetzt hochgradig energieeffizient. Bei guter Besetzung ist der elektrische "1-Liter-Zug" im Nahverkehr bereits heute Wirklichkeit, und das sogar bei der gegenwärtig relativ ineffizienten Erzeugung der Elektroenergie aus fossilen Rohstoffen.
Es gibt drei wesentliche Kategorien für die weitere Verbesserung der Energieeffizienz.
1. Energieverluste reduzieren
2. Energieverschwendung vermeiden
3. Energieoptimierung vorantreiben
Punkt 1 ist im Wesentlichen technologisch orientiert und auf die Verbesserung von Prozesswirkungsgraden vor allem bei der Energieerzeugung und der Energiewandlung im Fahrzeug gerichtet. Punkt 2 stellt Aspekte des Bahn- und Fahrzeugbetriebs in den Mittelpunkt. Punkt 3 erfordert ganzheitliche Ansätze in der Netzgestaltung und Betriebsablaufsteuerung von Bahnen. In der Studie sind zu diesen Hauptpunkten spezifische Einzelmaßnahmen für die unterschiedlichen Bahnsysteme aufgelistet.

Sie schlagen Handlungsoptionen für Politik, Betreiber und Industrie vor. Welche sind das im Einzelnen?

Hierzu zitiere ich aus der Studie

  • Die Politik muss verlässliche Rahmenbedingungen schaffen und somit langfristig wirkende Maßnahmen mit großem Investitionsvolumen ermöglichen. So wird beispielsweise die "Energiewende" zu einer weiteren Verbesserung der Umweltbilanz des Bahnverkehrs führen.

  • Die Betreiber sollten bei der Spezifikation von Fahrzeugen und Bahnstromversorgung den energetischen Aspekt stärker als bislang wertschätzen, so dass entsprechende Technologien von der Bahnindustrie umgesetzt werden können. Hierzu ist eine genaue Kenntnis und Optimierung der betrieblichen Einsatzbedingungen erforderlich.

  • Der Bahnindustrie obliegt es, selbständig auch kleinere Potenziale zu nutzen und darüber hinaus den oben genannten Gruppen als kompetenter Diskussionspartner für die Optimierung des Gesamtsystems zur Verfügung zu stehen. Dies wird immer wichtiger, weil die ehemals bei Eisenbahnaufsicht und großen Betreibern gebündelte Systemkenntnis infolge Dezentralisierung und Privatisierung abnimmt, während sich die Bahnindustrie im gleichen Zeithorizont zu größeren Einheiten konsolidiert hat.

Die Hintergründe zu diesem Inhalt

2013 | OriginalPaper | Buchkapitel

Infrastruktur

Quelle:
Elektromobilität

2011 | OriginalPaper | Buchkapitel

Schienenfahrzeuge

Quelle:
Dubbel
    Bildnachweise