Hintergrund

Saubere Zu(g)kunft auf der Schiene

Auch bei der Eisenbahn sind klimaneutrale Antriebsalternativen zum Dieselmotor gefragt. Im nördlichen Niedersachsen ist die evb, die Eisenbahnen und Verkehrsbetriebe Elbe-Weser GmbH, schon ein bisschen in die Zukunft unterwegs: Seit letztem Herbst sind zwei Nahverkehrs-Triebzüge vom neuen Typ Coradia iLint fahrplanmäßig abgasfrei im Einsatz. Sie fahren mit Wasserstoff und Brennstoffzellen-Technologie.


Kein Brummen, keine Abgasfahnen: Wenn sich der leuchtend blaue Zug mit der Ordnungsnummer VT 101 oder sein ebenso lackiertes Pendant, der VT 102, zügig in Bewegung setzen, kommt im grünen Land zwischen Buxtehude, Bremerhaven und Cuxhaven S-Bahn-Feeling auf – Halt an der Bahnsteigkante ohne jedes Geräusch, hohe Beschleunigung beim Anfahren, sanftes Fahren auch bei Tempo 80, der Höchstgeschwindigkeit auf den eingleisigen evb-Strecken. Auf anderen Gleisen können die beiden Blauen auch bis zu 140 km/h schnell sein. Es ist Strom, der die beiden iLints bewegt. Strom, der, anders als bei der S-Bahn, nicht aus der Oberleitung oder einer seitlichen Stromschiene kommt, sondern an Bord produziert wird – mit Wasserstoff in der Brennstoffzelle. Das technische Prinzip des neuen Zugantriebs, das der Schienenfahrzeughersteller Alstom in seinem Werk in Salzgitter entwickelt und realisiert hat, beschreibt Dr. Jörg Nikutta, Geschäftsführer von Alstom Deutschland, so: „Die Brennstoffzelle erzeugt elektrische Energie durch das Zusammenführen von Wasserstoff und Sauerstoff in einer kontrollierten elektrochemischen Reaktion. Dabei wird elektrische Energie freigesetzt.” Diese speist einen Elektromotor, den eigentlichen Antrieb des Zuges.

Mit einem „großen Bahnhof” am Heimat-Standort Bremervörde buchstäblich unter den Augen der Weltpresse waren die beiden iLints im September 2018 an den Start gegangen – als „Vorserienfahrzeuge” der neuen sauberen Zug-Generation, die weltweit nicht ihresgleichen hat. Das war der New York Times ebenso eine Nachricht wert wie der Bremervörder Zeitung. Die titelte stolz: „Bremervörde schreibt Geschichte”. Und Niedersachsens Umweltminister Olaf Lies verwendet immer wieder begeistert das Wortspiel „Zu(g)kunft”. Auf den ersten Blick unterscheiden sich die beiden Neulinge kaum von ihren dieselnden Vorgängern, den zweiteiligen Coradia-Lint-Zügen („Leichter innovativer Nahverkehrs-Triebzug”) aus der Zugschmiede in Salzgitter. Sie sind in vielen überwiegend ländlichen Regionen nicht nur in Deutschland unterwegs.

Das Display im Cockpit zeigt dem Lokführer den Füllstand der Wasserstofftanks an.
Auf dem Dach von beiden Teilen des Fahrzeugs sind die Brennstoffzellen – sogenannte Stacks – angeordnet und zusammengeschaltet.

Bremsenergie fließt zurück

120

Züge

mit Brennstoffzellen-Antrieb will die Landesnahverkehrsgesellschaft Niedersachsen bestellen, um alle Dieselzüge im SPNV ausmustern zu können.

Die Zukunftstechnologie, die dann das „i” – für „intelligent” – in den Namen brachte, ist auf dem Dach der Fahrzeuge installiert. Um den für den Antrieb erforderlichen Bedarf an elektrischer Energie zu decken, sind auf beiden Teilen des Triebzugs mehrere Brennstoffzellenstacks innerhalb einer Anlage zusammengeschaltet. Der Kraftstoff für die Stromerzeugung ist Wasserstoff. Der wird gasförmig in Drucktanks ebenfalls auf den Fahrzeugdächern gespeichert. Die Methodik gilt als mindestens genauso sicher wie der Umgang mit herkömmlichen fossilen Brennstoffen in Straßen- und Schienenfahrzeugen. Das hat auch das Eisenbahnbundesamt als Aufsichtsbehörde so gesehen, als es die Zulassung für die iLints unterschrieb. Zur Energiegewinnung wird der Wasserstoff in den Brennstoffzellen mit Sauerstoff aus der Luft verbunden, und daraus entsteht ohne jede Treibhausgas-Emissionen sauberer Strom.

Ein weiterer Pluspunkt der neuen Technologie: Die „Rekuperation”, das Rückgewinnen von Bremsenergie, funktioniert bislang nur bei Elektrozügen unter dem Fahrdraht. Im iLint nun kann eine Lithium-Ionen-Traktionsbatterie die in elektrischen Strom gewandelte Bewegungsenergie auffangen, speichern und für „Lastspitzen” im Betrieb, etwa beim Anfahren und Beschleunigen, wieder zur Verfügung stellen.

Einer der Knackpunkte für einen effizienten Zugbetrieb ist die Versorgung mit Wasserstoff. Zwar ist der Brennstoff transportabel und speicherbar, doch überall in Deutschland fehlt dafür die Infrastruktur. Für den Vorserienbetrieb bei der evb hat Zuglieferant Alstom in Kooperation mit dem Gase-Hersteller Air Products eine transportable Wasserstoff-Tankstelle in Bremervörde am Heimatbahnhof eingerichtet. Der „Sprit” für die Züge ist ein Abfallprodukt aus industriellen Produktionsprozessen und wird noch im Tankcontainer per Trailer geliefert – auf der Straße. „Das ist unbefriedigend und wird sich bald ändern”, sagt evb-Geschäftsführer Dr. Marcel Frank. „Spätestens 2022 wird unsere stationäre Tankstelle da sein.” Denn ab Anfang des nächsten Jahrzehnts wird die evb ihre Flotte von derzeit 14 Diesel-Zügen vollständig auf Brennstoffzellen-Strom umstellen. Ein Novum in der deutschen Eisenbahn-Historie ist dabei: Der Fahrzeughersteller übernimmt für 30 Jahre nicht nur die Wartung und Instandhaltung der Züge, sondern auch die komplette Energieversorgung gemeinsam mit dem Unternehmen Linde. Wasserstoff, der in Containern angeliefert wird, ist dann keine Lösung mehr. Der Brennstoff für die Bahn kann auch direkt hergestellt werden – im Verfahren der Elektrolyse. Das aber braucht viel Strom, und solange der aus Kohle oder Gas gewonnen wird, ist der umweltfreundliche Schienenverkehr bereits bei der Energieerzeugung ad absurdum geführt. Anders wird es, wenn Wasserstoff mit Strom aus regenerativen Quellen produziert wird – aus Sonne, Wind und Wasser. Auch da will die evb zu den Vorreitern gehören: Sie wollen in Zukunft Ökostrom aus Nordseewind in Eigenregie für die Elektrolyse und damit für „grünen Wasserstoff” gewinnen.

Auf 40 Prozent des Netzes mit Diesel unterwegs

Rund 40 Prozent des über 38.000 Kilometer langen Eisenbahnnetzes in Deutschland müssen mangels Elektrifizierung mit Dieselloks oder Dieseltriebzügen bedient werden. Auf den Strecken ohne Oberleitung werden zwar nur zehn Prozent der Verkehrsleistung erbracht, doch im SPNV sind über 2.000 Dieselzüge unterwegs. Sie verbrauchen zwei Drittel des im Schienenverkehr erforderlichen fossilen Brennstoffs.

Einmal tanken pro Tag reicht aus

Nicht viel anders als heute können die Fahrzeuge in wenigen Minuten eine ganze Tagesration tanken, Wasserstoff eben statt Diesel. Damit bewältigen sie problemlos den kompletten Fahrplan ihrer Umläufe auf dem 124 Kilometer langen Streckennetz. Der evb-Chef: „Entscheidend ist für uns dabei auch, dass wir neben der Tankstellen-Infrastruktur nirgendwo in unserem Netz besondere Einrichtungen für die iLints schaffen mussten. Sie ersetzen praktisch nahtlos die Dieselzüge.” Der Verbrauch wird nicht in Litern, sondern in Kilogramm gemessen. Die Frage der Wirtschaftlichkeit stellt sich für die evb im Vorserienbetrieb nicht – noch nicht. Es geht im Programm zunächst um die betriebliche Praxis der neuen Technologie im Fahrplanalltag. Und da stellt das Bahnunternehmen dem Hersteller Alstom Bestnoten aus: Mehr als 100.000 Kilometer haben beide Fahrzeuge bereits im Fahrgastbetrieb zurückgelegt, und die Verfügbarkeit erreicht bereits die Werte des Dieselbetriebes.

Abgasfrei durch Niedersachsen

Niedersachsens Bestellorganisation für den Schienenpersonennahverkehr (SPNV), die Landesnahverkehrsgesellschaft Niedersachsen (LNVG), die landauf, landab den Eisenbahnunternehmen das rollende Material für den SPNV über Mietverträge zur Verfügung stellt, hat große Pläne mit der Brennstoffzelle. Sie will den emissionsfreien Schienenverkehr auf Strecken ohne Oberleitung bald überall im Lande einführen: Geplant ist die Anschaffung von 120 Zügen mit Brennstoffzellen-Antrieb, um sämtliche Dieselzüge im SPNV ausmustern zu können. Darunter sind auch jene 14 Züge für die evb. Auch in anderen Regionen weckt der iLint Interesse. Beispielsweise bestellte der Rhein-Main-Verkehrsverbund (RMV) 27 Triebzüge, die abgasfrei auf vier Linien im Taunus eingesetzt werden sollen. Die Versorgung mit Wasserstoff ist da kein Problem, denn es gibt bereits eine Wasserstoff-Tankstelle im Chemieindustriekomplex in Frankfurt-Höchst. Dort werden heute schon Autos und künftig dann auch iLint-Züge betankt.

Im Video von Alstom wird die Funktionsweise der Brennstoffzellentechnik im Coradia iLint anschaulich beschrieben.
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