Deutschland unternimmt viel, um den Schienenverkehr nachhaltiger zu gestalten. Für die Hersteller von Schienenfahrzeugen mit alternativen Antriebstechnologien bringt dies eine große Umstellung mit sich.
Die Zukunft der Mobilität steht im Zeichen des Klimaschutzes. Alternative Antriebstechnologien für den Straßen- und Schienenverkehr spielen dabei eine entscheidende Rolle. Die Schiene als Massentransportsystem gilt als besonders effizient bei der Reduzierung von CO2-Emissionen. Genau hier setzt die Politik seit einigen Jahren an. Um Kapazitäten zu erhöhen und mehr Mobilität auf die Schiene zu verlagern, wird in den Ausbau und die Modernisierung des Schienennetzes investiert. Darüber hinaus gibt es Programme, die die Elektrifizierung von Bahnstrecken vorantreiben. Denn durch die Elektrifizierung des Schienenverkehrs ergeben sich vielfältige Vorteile für die Umwelt und Gesellschaft:
- Umweltfreundlichkeit: Elektrische Züge produzieren keine Luftverschmutzung und tragen somit zu einer verbesserten Luftqualität bei. Im Vergleich zu Dieselzügen reduzieren sie den Ausstoß von Treibhausgasen erheblich und tragen so zur Bekämpfung des Klimawandels bei.
- Energieeffizienz: Elektrische Züge nutzen elektrische Energie effizienter als Dieselzüge. Durch den Einsatz von leistungsstarken Elektromotoren und modernen Energierückgewinnungssystemen kommen elektrische Züge mit weniger Energie aus. Folglich sinken die Betriebskosten.
- Zuverlässigkeit: Elektrische Züge liefern eine konstante Leistung, da sie nicht von Treibstoffmengen oder Motorproblemen abhängig sind. Sie haben eine hohe Anzugsleistung und können schnell beschleunigen, was zu kürzeren Reisezeiten führt.
- Geräuscharmut: Elektrisch betriebene Züge sind leise, da es keine Verbrennungsgeräusche gibt. Dies reduziert die Lärmbelastung für Anwohner entlang der Bahnstrecken und verbessert die Lebensqualität.
- Flexibilität: Elektrifizierte Zugstrecken können häufiger genutzt werden, da sie nicht von begrenzten Treibstoffvorräten abhängig sind. Dies ermöglicht eine bessere Fahrplangestaltung und erhöht die Kapazität des Schienennetzes.
- Kostenersparnis auf lange Sicht: Obwohl die anfänglichen Investitionen für die Elektrifizierung von Bahnstrecken hoch sein können, ergeben sich langfristig erhebliche Kosteneinsparungen. Denn elektrische Energie ist häufig kostengünstiger und stabiler als fossile Brennstoffe.
Deutschland hat in den vergangenen Jahren beträchtliche Fortschritte in der Elektrifizierung der Eisenbahn gemacht, jedoch gibt es noch viel Raum für Verbesserungen. Derzeit sind etwa 61% des deutschen Eisenbahnnetzes elektrifiziert.[1] Das bedeutet, dass 61 % der Zugstrecken in Deutschland mit Oberleitungen oder Stromschienen ausgestattet sind, um Züge elektrisch zu betreiben. Diese Strecken konzentrieren sich vor allem auf den Fernverkehr und größere regionale Verbindungen. Im ländlichen Raum und im Nahverkehr hingegen gibt es noch viele nicht elektrifizierte Strecken.
Die deutsche Regierung hat sich das Ziel gesetzt, die Elektrifizierung des Schienennetzes bis 2025 auf 70 % zu erhöhen.[2] Dazu wurden Investitionen für den Ausbau der Oberleitungen, die Installation von Elektroenergiespeichern und die Modernisierung von Bahnstromversorgungsanlagen getätigt. Die Ausstattung der Zugflotte mit Elektromotoren ist mit elektrifizierten Strecken verbunden, da die Züge ihre Energie aus der Oberleitung oder den Stromschienen beziehen. In Deutschland werden aber auch andere Wege der Elektrifizierung von Schienenfahrzeugen verfolgt. Zum Beispiel sind in einigen regionalen Bahnnetzen und S-Bahn-Systemen Fahrzeuge unterwegs, bei denen die Elektrizität aus Batterien stammt. Diese Züge können dadurch auch auf nicht elektrifizierten Strecken fahren.
Hybridzüge hingegen kombinieren verschiedene Antriebstechnologien und steigern die Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit. Ein Beispiel für Hybridzüge sind die sogenannten "Dual-Mode-Züge"[3]. Diese können sowohl elektrisch über Oberleitungen als auch mit einem Dieselgenerator angetrieben werden, wenn keine elektrifizierten Strecken zur Verfügung stehen. Ein weiteres Beispiel sind die Wasserstoffzüge, die ebenfalls als Hybridzüge betrachtet werden können. Diese verwenden Brennstoffzellen, um Wasserstoff in Strom umzuwandeln, der dann die Elektromotoren antreibt. Aktuell gibt es in Deutschland einige regionale Bahnstrecken, auf denen Hybridzüge, insbesondere Wasserstoffzüge, erfolgreich eingesetzt werden.
Alternative Antriebstechnologien im Überblick (Quelle: VDE)
Die Vorteile des Umstiegs auf einen nachhaltigen Schienenverkehr liegen auf der Hand. Allerdings bringt eine solche Umstellung auch viele Herausforderungen mit sich. Neben der Herstellung von neuen Schienenfahrzeugen mit umweltfreundlichen Antriebstechnologien gilt es auch die Umrüstung bestehender Fahrzeuge zu meistern. Dies erfordert eine sorgfältige Planung sowie technologische Anpassungen in der Produktion und Instandhaltung.
So gehen die Integration von Elektromotoren, Energierückgewinnungssystemen mit strukturellen Veränderungen an den Fahrzeugen einher. Es ist wichtig, die benötigten Ressourcen im Montageprozess, einschließlich der Arbeitskräfte, Werkzeuge, Maschinen und Materialien, sorgfältig zu planen und auf die Umrüstung anzupassen. Denn nur so können Montagearbeiten effizient und präzise durchgeführt werden. Eine effektive Qualitätskontrolle mit klaren Prüfverfahren und Kriterien gewährleisten darüber hinaus eine einwandfreie Produktionsqualität.
Die Digitalisierung und Automatisierung von Prozessen haben hierbei höchste Relevanz. Durch den Einsatz moderner Technologien können Effizienzsteigerungen, verbesserte Qualität und gesteigerte Produktivität erreicht werden. Beispielsweise können mithilfe von Datenanalyse und maschinellem Lernen Produktionsabläufe überwacht, analysiert und optimiert werden. Automatisierte Fertigungssysteme, Werkzeuglösungen und Roboter ermöglichen zudem eine präzise und effiziente Montage der Fahrzeugkomponenten.
Auch im Instandhaltungsbereich schafft die Digitalisierung einen großen Mehrwert. Durch den Einsatz von Sensoren und vorausschauender Analytik können potenzielle Ausfälle und Verschleißerscheinungen frühzeitig erkannt werden. Dies ermöglicht eine gezielte Wartung und Instandsetzung, um ungeplante Stillstandzeiten zu minimieren. Zudem ermöglichen digitale Lösungen eine effiziente Planung von Wartungsarbeiten, indem sie Daten zur Verfügbarkeit von Ersatzteilen, Personalressourcen und Fahrzeugauslastung berücksichtigen. Die kontinuierliche Weiterentwicklung und Integration moderner Technologien in die Schienenfahrzeugfertigung wird in Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen, um den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden und den Schienenverkehr noch effizienter und nachhaltiger zu gestalten.
Atlas Copco pflegt seit vielen Jahren eine enge Zusammenarbeit mit renommierten Partnern aus der Bahnindustrie, um Lösungen zu entwickeln, die den wachsenden Anforderungen der Digitalisierung und Automatisierung gerecht werden. Mit unserem umfassenden Know-how für Montagesysteme und unseren innovativen Lösungen für eine intelligent vernetzte Produktion begleiten wir unsere Kunden auf dem Weg zur Smart Factory.
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