Akkumulatortriebwagen
Ein Akkumulatortriebwagen, auch Akkutriebwagen (AT), Elektrischer Triebwagen mit Akkumulatoren (ETA), Speichertriebwagen oder Batterietriebwagen genannt, ist ein elektrisch angetriebener Eisenbahn- oder Straßenbahn-Triebwagen, dessen Antriebsenergie aus Akkumulatoren stammt, die Elektromotoren antreiben.
Neben den Akkumulatortriebwagen gibt es auch Akkulokomotiven, die beispielsweise als Betriebsfahrzeuge bei U-Bahnen, im Bergbau und bei Werksbahnen eingesetzt werden.
Vor- und Nachteile
Vorteil der Akkumulatortriebwagen ist ein sauberer und leiserer Betrieb sowie eine bessere Beschleunigung beziehungsweise Steigungsfähigkeit, ohne dass die Bahnstrecke selbst durchgehend mit einer Oberleitung oder Stromschiene ausgestattet sein muss.
Im Vergleich zu Brennstoffzellenzügen sind Akkutriebzüge laut einer 2020 publizierten Studie des VDE sowohl in der Anschaffung als auch im Betrieb deutlich günstiger. Demnach verursachen Brennstoffzellen bei Anschaffung, Betrieb und Wartung bis zu 35 % höhere Kosten als batterieelektrische Züge. Gleichwohl hebt ein Artikel aus Erneuerbare Energien. Das Magazin hervor, dass die technologische Entwicklung der vergleichsweise neuen Wasserstoffinfrastruktur in Deutschland zur Kostensenkung der Brennstoffzellenzüge führen könne.[1]
Nachteilig ist die Masse der Akkumulatoren – die das Fahrzeuggewicht erhöht, einen stabileren Wagenkasten erfordert und auf Kosten zusätzlicher Fahrgastplätze geht – sowie die begrenzte Laufleistung pro Batterieladung zwischen 300 und 600 Kilometern. Dies schränkt die Umlaufplanung entsprechend ein, zumal auch noch die Ladezeiten in den Fahrplan eingearbeitet werden müssen. Darüber hinaus haben Akkumulatortriebwagen einen höheren Neupreis und Wartungsaufwand als Dieseltriebwagen und benötigen, zumindest sofern kein sporadisches Aufladen unter Oberleitung möglich ist, ein Netz von Ladestationen entlang der befahrenen Strecken.
Deutschland
Vorreiter bei der Entwicklung und dem Einsatz von Akkumulatortriebwagen für den Regelspurbetrieb in Deutschland waren die Pfälzischen Eisenbahnen, welche bereits 1895 Probefahrten mit solchen aus zweiachsigen Personenwagen hergerichteten Fahrzeugen unternahmen. Zuvor hatte es schon erfolgreiche Versuche auf der schmalspurigen Strecke von Ludwigshafen nach Mundenheim gegeben. Die Erfolge der Pfälzischen Eisenbahnen veranlassten daraufhin sowohl die Königlich Bayerischen Staats-Eisenbahnen (1901 der Bayerische MCi) als auch die benachbarten Preußisch-Hessischen Staatseisenbahnen (1907 der Preußischer A 1) ebenfalls solche Fahrzeuge in Betrieb zu nehmen. Bekannter waren die ab 1907 in größeren Stückzahlen und Varianten gebauten Wittfeld-Akkumulatortriebwagen der Preußisch-Hessischen Staatseisenbahnen, die in vielen preußischen Eisenbahndirektionen zum Einsatz kamen. Diese Fahrzeuge wurden alle von der Deutschen Reichsbahn 1920 übernommen und erst um 1950 ausgemustert.
Von der Deutschen Reichsbahn wurden ab 1926 die „Sechsachsigen Speicher-Doppeltriebwagen“ mit der Bezeichnung DR 581/582 bis 615/616 in Dienst gestellt, die nach dem Zweiten Weltkrieg noch bis 1968 Verwendung fanden.
In der Bundesrepublik Deutschland fand die Entwicklung mit der Splittergattung ETA 176 (später Baureihe 517) ihre Fortsetzung im Bereich der Staatsbahn. Acht Triebwagen dieses Typs entstanden in den Jahren 1952 bis 1954. Eine weitere Neuentwicklung fand bei der Maschinenbau Kiel AG statt, die 1953 eine Kleinserie von drei Akkumulatortriebwagen und zwei Steuerwagen für die Alsternordbahn lieferte.
Ab 1955 folgte schließlich die Großserie ETA 150, die spätere Baureihe 515. Die letzten der insgesamt 232 Fahrzeuge wurden bis 1995, inzwischen lichtgrau-grün lackiert und modernisiert, auf der damaligen Nokia-Bahn (RB 46) von Gelsenkirchen Hauptbahnhof über Wanne-Eickel Hauptbahnhof nach Bochum Hauptbahnhof eingesetzt.
Ab 1979 führte das Bundesbahn-Zentralamt München zusammen mit der Firma BBC eine Projektstudie zur Entwicklung eines Hybridtriebwagens durch. Dieser sollte auf nichtelektrifizierten Strecken mittels Akku und unter Oberleitung betrieben werden können. Auf elektrifizierten Abschnitten sollten neben des Fahrzeugantriebes auch die Akkus geladen werden können. Im Rahmen der Studie wurde ein Fahrzeug auf Basis des zweiteiligen Dieseltriebzuges der Baureihe 628 entwickelt. Dabei wurden in einem Wagen Trafo, Stromrichter und Stromabnehmer untergebracht. Der zweite Wagen beinhaltete die Akkus und den Antrieb.[2] Mittels 510,4 kWh installierter Kapazität der Bleiakkus sollte das Fahrzeug nichtelektrifizierte Abschnitte mit 200 km Länge überbrücken können.[3] Das baureife Konzept des elektrischen Triebwagen mit Ladeeinrichtung aus der Oberleitung (ETLO 528) wurde im Jahr 1981 verworfen.[4] Zur Fertigung eines Prototyps oder zur Serienfertigung kam es nicht. Als Grund wurde die mangelnde Wirtschaftlichkeit des Konzeptes angeführt.[5]
Auch als Bahndienstfahrzeug wurden Akkumulatortriebwagen eingesetzt, insbesondere für Tunneluntersuchungen, bei denen vor allem ein abgasfreier Antrieb wichtig war. Ein Beispiel hierfür ist der Tunneluntersuchungswagen Kar 6209. Für den Einbau der festen Fahrbahn in den Tunnel Feuerbach von Stuttgart 21 wurde ein Akkumulatortriebwagen entwickelt, der auf 750 mm Gleisen einfährt und die Funktion des Betonmischers übernimmt.[6]
2018 stellte Bombardier einen Akkutriebwagen auf Basis des Talent 3 für teilelektrifizierte Strecken vor. Dieser hat wie herkömmliche Elektrotriebwagen einen Stromabnehmer für die Fahrt unter Fahrdraht; auf nicht-elektrifizierten Teilstrecken bezieht er seine Energie aus den Bordbatterien. Bei neuerlicher Fahrt auf elektrifizierten Streckenabschnitten werden die Batterien über die Oberleitung wieder geladen. Zunächst soll der Zug eine Batteriereichweite von 40 km haben, die später auf 100 km gesteigert werden soll.[7] Für 2019 kündigt Bombardier in Zusammenarbeit mit der Deutschen Bahn (DB) einen 12 Monate dauernden Betrieb des 40-Kilometer-Prototyps mit Passagieren in Südwestdeutschland, in der Nähe des Bodensees, an.[8]
Auch Stadler stellte 2018 eine Akkumulatoren-Variante des Flirt vor. Im Juni 2019 bestellte der Nahverkehrsverbund Schleswig-Holstein 55 Exemplare, die ab dem Jahr 2022 die Diesel-Züge ersetzen sollen.[9] Zur Wartung der Züge wird Stadler das Bahnbetriebswerk Rendsburg errichten.[10]
Im September 2019 bestellte das Land Baden-Württemberg bei Siemens 20 Akkutriebwagen, die ab 2023 in der Ortenau zum Einsatz kommen sollen.[11]
Schweiz
In der Schweiz setzte die meterspurige Meiringen-Innertkirchen-Bahn (MIB), eine Industriebahn der Kraftwerke Oberhasli im Berner Oberland, ab 1931 insgesamt drei Akkumulatortriebwagen ein, die alle noch vorhanden sind. Der Triebwagen Ba 2/2 3 (1931) befindet sich, als T 46 bezeichnet, im Museum des Deutschen Eisenbahn-Vereins (DEV) in Bruchhausen-Vilsen, der Triebwagen BDa 2/2 4 (1939) im Verkehrshaus Luzern und der BDa 2/2 5 (1949) vor dem Direktionsgebäude der Kraftwerke Oberhasli in Innertkirchen.[12]
Österreich
In Österreich experimentierte man ab 1921 mit einem aus ehemaligen Wiener Stadtbahnwagen umgebauten Akkumulatortriebwagen, dem BBÖ ET 21. Die Garnitur bestand aus je einem mit einem Führerstand versehenen Triebwagen an den Enden, dazwischen normale Stadtbahn-Personenwagen und in der Mitte ein Niederbordwagen, auf welchem die Akkus befestigt waren. Diese eigenwillige, jedoch recht simpel konstruierte Type verkehrte vornehmlich im Raum Salzburg, wurde aber bereits Mitte der 1930er Jahre abgestellt.
Es war ferner geplant, drei Schmalspur-Elektrotriebwagen der Mariazellerbahn (Baureihe 4090) zu Akkumulatortriebwagen umzubauen und diese auf der Citybahn Waidhofen einzusetzen. Da die Niederösterreichische Landesregierung das Projekt verweigerte, wurden die Fahrzeuge 2015 an die SLB nach Salzburg verkauft.[13]
ÖBB Cityjet Eco
.jpg.webp)
In Zusammenarbeit mit Siemens wurde im Zuge der "Update Flottenstrategie 2035" der ÖBB Holding AG der Akkuzug-Prototyp auf Basis des Siemens Desiro ML entwickelt. Der Triebwagenzug, welcher bei Fahrt unter der Oberleitung geladen wird, wird von den ÖBB als Cityjet Eco (Folierung der Garnitur in Kleinschreibung: cityjet eco) bezeichnet.[14]
Die erste umgebaute dreiteilige Garnitur 4746 049 kann mit 15 oder 25 kV AC per Oberleitung via (einem) Stromabnehmer gespeist werden, aber auch streckenweise autonom mittels drei Akkus (Kapazität insgesamt 528 kWh) am Dach des Mittelteils fahren. Unter Oberleitungsspeisung beschleunigt diese Garnitur typisch mit 1,0 m/s2 und fährt bis 140 km/h schnell, bei Akkubetrieb betragen die Werte 0,77 m/s2 bzw. 100 km/h. Die Garnitur hat insgesamt 2600 kW Leistung in 4 oder 8 Motoren installiert, weist 240 Sitzplätze auf, etwa ein Drittel davon auf nur 600 mm Fußbodenhöhe, beidseits je 6 Einstiege, je 2 davon mit Schubtritten etwa für Rollstuhl, ein Universal-WC und mehrere Mehrzweck-Abstellbereiche auch für die Radmitnahme.[15]
Eine Testfahrt erstmals mit Bürgermeistern erfolgte zwischen Hadersdorf am Kamp und Sigmundsherberg. Beim Franz-Josefs-Bahn-Fest am 24. August 2019 konnte Publikum mit dem Zug auf Tuchfühlung gehen. Der Probebetrieb mit Fahrgasteinsatz wurde am 2. September 2019 in Niederösterreich aufgenommen und zwar auf der Kamptalbahn, der Traisentalbahn und der Erlauftalbahn.[16]
Im November und Dezember 2019 fuhr die ÖBB damit auf Strecken in Oberösterreich und der Steiermark, ab 13. Januar 2020 fuhr die Garnitur zwei Monate testweise auf Triestingtalbahn, Gutensteinerbahn, Aspangbahn und Innerer Aspangbahn im Raum Wiener Neustadt.[17]
Nach diesen Testfahrten wurden die Akkus wieder demontiert. Der Triebwagen kommt trotz seiner Folierung wieder regulär im elektrifizierten Streckennetz der ÖBB zum Einsatz.
Vereinigtes Königreich
Bei der British Rail befand sich 1958–1962 ein experimenteller Zwei-Wagen-Triebzug British Rail BEMU (BEMU steht für Battery Electric Multiple Unit) im Betrieb. Dieses aus einem Trieb- und einem Steuerwagen bestehende Einzelexemplar war anstelle der Dieselmotoren der Regel-Baureihe British Rail Derby Lightweight mit zwei Elektromotoren und 216 Blei-Akkumulatoren ausgerüstet. Die 100 kW leistenden Motoren stammten von Siemens-Schuckert. Das Gesamtgewicht der Einheit betrug 70 Tonnen, wovon 17 Tonnen auf die Batterien entfielen. Triebwagen 30368 wies 52 Sitze der 2. Wagenklasse auf, Steuerwagen 30369 53 der zweiten und zwölf der 1. Klasse. Der Triebwagen lief auf der Deeside Line, wo er sich den Verkehr mit einem klassischen DMU teilte. Später wurde er beim Railway Technical Centre in Derby zu Testzwecken verwendet. In den 1980er Jahren gelange er zur Museumsbahn East Lancashire Railway, wo er kurzzeitig nochmals zum Einsatz kam. Heute ist er im Besitz der Royal Deeside Railway im schottischen Milton of Crathes auf seiner ursprünglichen, 1966 stillgelegten Einsatzstrecke. Dort wird er nach dem Ausbau der Akkumulatoren als lokomotivgezogener Personenzug verwendet.[18]
Die für die auf die Kanalfähren ausgerichteten Verbindungen von der London Victoria Station nach Dover und Folkestone gebauten zehn „Boat Train“-Gepäcktriebwagen-Züge der British Rail Class 419 (Baujahre 1951–1961) wurden elektrisch mit Stromschienenversorgung betrieben. Für die An- und Abfahrt auf den nicht mit Stromschienen ausgerüsteten Kai-Gleisen hatten sie eine zusätzliche Akku-Versorgung an Bord. Sie wurden 1991 aus dem Linienverkehr abgezogen und noch einige Jahre als Akkuloks verwendet, derzeit sind alle in verschiedenen Museumsdepots abgestellt.
Im Jahr 2014 ließ Network Rail Fahrzeuge der British Rail Class 379 testen, die mit Akkus ausgestattet wurden.[19][20] Der Versuch wurde 2016 erfolgreich abgeschlossen.[21] Seit 2017 fahren die modernen Akkumulatorentriebzüge in Großbritannien im Regelbetrieb. Bis 2019 wird die Klasse 379 bereits durch eine brandneue Flotte der Klasse 745 Stadler FLIRT EMUs[22], bei denen es sich um 12-Wagen-Züge für Stansted Express-Dienste handelt, und durch Klasse 720 Aventra EMUs[23] für die Cambridge-Dienste ersetzt.
Vereinigte Staaten
Die Edison-Beach-Akkumulatortriebwagen (Edison-Beach battery rail car) wurden von Thomas Edison und Ralph H. Beach entwickelt, letzterer als Leiter der Firma Railway Storage Battery Car Company und der Electric Car & Locomotive Corp.[24] Ein solcher Triebwagen wurde bei der Alaska Railroad als Nr. 105 eingesetzt.[25] Zu den Besonderheiten der Edison-Beach-Akkumulatortriebwagen gehört das Beach-Antriebssystem mit Losradsätzen, bei welchen die Räder einzeln über ein Getriebe von einem Traktionsmotor angetrieben werden.[26]
Frankreich
In Paris verkehrten ab 1881 auch Straßenbahnen im Akkumulatorbetrieb.
Superkondensator
In batterieelektrischen Lokomotiven werden teilweise Akkumulatoren verbaut, die nach 300 bis 600 Kilometern ein Wiederaufladen erfordern. Bei Straßenbahnen gibt es dagegen regelmäßige Stopps an Haltestellen, an denen ein kurzes Schnellladen möglich ist. Dafür werden Superkondensatoren eingesetzt, die zwar deutlich schneller als Batterien geladen werden können, aber nur eine Energiedichte von 10 % im Vergleich zu einem Akku haben, daher verhältnismäßig schwer sind. Für die Strecke zwischen den Haltestellen kann trotzdem auf eine Oberleitung verzichtet werden.
Neben dem Verzicht auf eine durchgehende Oberleitung sind Supercaps auch für die Energierückgewinnung bei der Nutzbremse gebräuchlich. Die Bremsenergie wird dabei nicht in die Oberleitung zurückgespeist, sondern in fahrzeugeigene Superkondensatoren, deren Energie beim nächsten Anfahren genutzt werden kann. Im engeren Sinne zählen diese Fahrzeuge nicht zu den Akkumulatortriebwagen, da sie im Normalbetrieb eine externe Energieeinspeisung nutzen – allerdings können diese kleinen fahrzeugseitig verbauten Supercaps auch genutzt werden, um den Straßenbahnwagen bei einem Ausfall der Stromversorgung noch bewegen zu können, etwa um eine Kreuzung zu räumen.
Seit 2011 ist Acumulador de Carga Rápida des Anbieters CAF bei der Straßenbahn Sevilla (Spanien) im Einsatz. Sitras HES von Siemens wurde für die Straßenbahn Doha (Katar) geordert, eine Bahn wurde im August 2015 geliefert und das System soll 2016[veraltet] den Betrieb aufnehmen.[27][28] Eine Teststrecke im Normalbetrieb gibt es für das System von Siemens auch auf dem Abschnitt Almada nach Seixal, Portugal. Im Very Light Rail Ansatz, der bei der Straßenbahn Coventry ab 2021[veraltet] erprobt werden soll, verkleinert man auf Einzelwagen, um die Ladestationen kleiner und Aufenthalte kürzer zu gestalten.
Siehe auch
Weblinks
- BEMU restoration mit Foto des British Rail BEMU in Milton of Crathes
Literatur
- Zeppelin, Zigarre, Säurekübel in: Lok Magazin, Mai 2007, S. 32–49.
Einzelnachweise
- Wasserstoffzüge teurer als Batteriezüge?. In: Erneuerbare Energien. Das Magazin, 27. Juli 2020. Abgerufen am 12. Juli 2021.
- Projektstudie Triebwagen mit Ladeeinrichtung aus der Oberleitung (ELTO 528), Anordnung der elektrischen Antriebsausrüstung und Batterieanordnung, Die Eisenbahntechnik, Heltra-Verlag, 1983
- TALENT 3 Batteriezug "BEMU", 4. Fachkonferenz Elektromobilität, München, 21. Februar 2021, S. 2
- Technische Universität Berlin, Alternative Antriebskonzepte im Schienenverkehr Techniküberblick und aktuelle Themen der Forschung, 2. November 2020, S. 14
- Elektrische Triebfahrzeuge und ihre Energieversorgung, Prof. Dr.-Ing Andreas Steimel, Oldenbourg Industrieverlag, ISBN 978-3-8356-3090-1
- Marius Frenz. (30. Januar 2022). Riesen Schritt für Stuttgart 21 – Erstes Gleis erreicht den Hauptbahnhof. Youtube - Bahnprojekt Stuttgart–Ulm (Deutsche Bahn).
- Bombardier investiert in Batteriezüge für deutschen Markt. In: Wirtschaftswoche, 12. September 2018. Abgerufen am 12. September 2018.
- Steve Dent: Bombardier revives the battery-powered train. In: https://www.engadget.com/. 9. Juli 2018, abgerufen am 29. Juli 2019 (englisch).
- Sebastian Schaal: Schleswig-Holstein bestellt 55 Akku-Züge bei Stadler. In: electrive.net. 21. Juni 2019, abgerufen am 21. Juni 2019.
- Bau einer Leitwerkstatt für Triebwagen in Rendsburg. In: rendsburgerleben.de. 3. April 2020, abgerufen am 10. September 2020.
- Batterie-elektrifizierte Züge zukünftig im Ortenau-NETZ. Abgerufen am 18. September 2019.
- Die Triebfahrzeuge der Meiringen - Innertkirchen-Bahn. Abgerufen am 28. September 2014.
- Der „fliegende“ Triebwagen 4090 003, abgerufen am 23. Mai 2016.
- 13 31 Uhr, 12 April 2019: Cityjet Eco: ÖBB: Premiere für Akku-Zug von Siemens. 12. April 2019, abgerufen am 21. Juni 2019.
- ÖBB Cityjet Eco : Der erste zugelassene Batterie-Zug in Europa / The first certified battery-powered train in Europe (Stand November 2019, Prod.-Nr. 113019-1925). ÖBB-Personenverkehr AG, abgerufen am 13. Januar 2020.
- Prototyp ÖBB Cityjet eco feiert Premiere im Fahrgastbetrieb. blog.oebb.at, abgerufen am 2. September 2019.
- Verkehr : Neue Teststrecken für Akkuzug orf.at, 13. Januar 2020, abgerufen am 13. Januar 2020.
- BEMU — back to the future bei unseensteam.co.uk, abgerufen am 16. Mai 2016
- Max Yang: UK: Akkutriebwagen im Test. In: zughalt.de. 21. August 2014, abgerufen am 4. Juni 2019.
- On-track trials of prototype battery-powered train begin. (Nicht mehr online verfügbar.) Network Rail, August 2014, archiviert vom Original am 16. September 2014; abgerufen am 4. Juni 2019 (englisch).
- James Ambrose: Independently Powered EMU (IPEMU): Battery powered trains. In: SPARK The Rail Knowledge Hub. 9. Februar 2018, abgerufen am 4. Juni 2019.
- First new Stansted Express trainset delivered. In: Railway Gazette. 28. Februar 2019, abgerufen am 4. Juni 2019.
- Konstantin Planinski: (UK) Inside Abellio’s new Aventra trains – class 720. In: E R C Color News. 15. Oktober 2018, abgerufen am 4. Juni 2019.
- Railway Car Builders of North America. Abgerufen am 5. Mai 2013 (englisch).
- Alaska Railroad Photographs. Abgerufen am 5. Mai 2013 (englisch, Hinweis, dass ein solches Fahrzeug existiert hat).
- T. Illingworth: Battery Traction on Tramways and Railways. Oakwood Press, 1961, S. 15–16.
- Doha tram feels the heat. Railway Gazette. 17. März 2015.
- First trams for Qatar Foundation arrive in Doha. The Peninsula Qatar. 31. August 2015.
