Bahn Ersatz für die alten Diesel: Wasserstoff-Triebwagen fahren leiser und sauberer

Der neue Brennstoffzellen-Zug
Der neue Brennstoffzellen-Zug © Foto: SWP Grafik, Quelle: Alstom
Alfred Wiedemann 25.11.2016

Noch fährt die Hermann-Hesse-Bahn gar nicht. 2018 soll aber die alte Württembergische Schwarzwaldbahn von Stuttgart bis Calw wieder belebt werden – zuerst im Dieselbetrieb. Schon ein paar Jahre später könnten hochmoderne Wasserstoff-Triebwagen rollen. Die Fahrzeuge sind leiser als die gewohnten Diesel und sie pusten umweltfreundlich statt Klimakiller-Abgasen nur Wasserdampf in die Luft. „Wir stehen bereit und freuen uns auf den Einsatz“, sagt Jens Sprotte, Leiter Geschäftsentwicklung bei Alstom. Die Firma hat im September ihren neuen H2-Triebwagen „Coradia iLint“ vorgestellt. Das Zulassungsverfahren läuft. In gut einem Jahr sollen die Triebwagen probeweise den weltweit ersten Linienbetrieb aufnehmen – in Niedersachsen.

2014 hat das Verkehrsministerium in Stuttgart eine Absichtserklärung mit der Alstom Transport Deutschland GmbH über den Einsatz von zehn Schienenfahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb auch im Südwesten abgeschlossen. „Voraussichtlich ab 2021 werden die Fahrzeuge zum Einsatz kommen“, sagt eine Ministeriumssprecherin. Vermutlich zuerst auf dem Netz der Ortenau-S-Bahn: In der Ausschreibung für die Neuvergabe ab 2021 wird der Verzicht auf klimaschädliche Dieselzüge festgeschrieben: H2- oder Batterieantrieb sollen laut Ministerium zum Zug kommen. Im Vergabeverfahren geht es auch um Infrastruktur und Wasserstoffversorgung. Man verfolge auch andere alternative Antriebsmethoden „sehr aufmerksam“, perspektivisch könnten Züge mit Brennstoffzellenantrieb aber auf vielen nicht elektrifizierten Strecken im Land zum Einsatz kommen, sagt das Ministerium: 40 Prozent der 4100 Kilometer Bahnstrecken im Südwesten sind nicht elektrifiziert.

Auf der Hermann-Hesse-Bahn ist noch kein Betrieb. Seit 1983 ist in Weil der Stadt  Schluss mit dem Personenverkehr von Stuttgart her, hier endet die S 6. Die Hesse-Bahn soll von Calw über Weil der Stadt weiter bis Renningen fahren, zum direkten Umsteigen in die S 60 nach Sindelfingen und Böblingen.

Planung und Genehmigungen seien im Zeitplan, sagt das Calwer Landratsamt. Gegen den ersten Planfeststellungsbeschluss klagt aber der Naturschutzbund, weil der Betrieb tausende Fledermäuse in zwei Tunneln in tödliche Gefahr bringe. Das Landratsamt setzt auf die Umsiedlung in neue Quartiere.

Im Konzept für den Betrieb der Hesse-Bahn, das mit den Anliegerkommunen, den Kreisen Calw und Böblingen, der Region Stuttgart und dem Verkehrsministerium vereinbart wurde, ist als zweite Stufe entweder die Umstellung von Diesel auf Brennstoffzellenfahrzeuge vorgesehen oder eine Verlängerung der S-Bahn. „Beide Optionen werden derzeit weiterentwickelt“, sagt Anja Härtel vom Landratsamt Calw.

Für die erste Lösung braucht es keine teure Elektrifizierung der Strecke. Die H2-Züge fahren zwar elektrisch, die Energie für die Batterien des E-Antriebs liefern aus Wasserstofftanks gespeiste Brennstoffzellen. Das erspart den Streckenausbau.

Mit acht Millionen Euro hat der Bund die Entwicklung des Brennstoffzellen-Zugs von Alstom gefördert. Die Brennstoffzellen des Herstellers Hydrogenics leisten rund 200 Kilowatt. Der Wasserstoff in den Tanks reicht 600 bis 800 Kilometer weit. Der Zug schafft Tempo 140. Bei Beschleunigung, Bremsleistung und Fahrgastkapazität ist er ebenfalls vergleichbar mit den Dieseltriebwagen der Coradia-Regionalzugbaureihe. Bei den derzeit laufenden Prüfungen des Eisenbahnbundesamtes erwarte man keine Probleme für den Ende 2017 geplanten Linienbetrieb der ersten iLint-Züge , sagt Jens Sprotte von Alstom in Salzgitter. Die Basis des neuen Triebwagens sei seit Jahren bewährt und weltweit im Einsatz. „Nur“  die Antriebseinheit wurde neu entwickelt. Eigentlich ein Hybridfahrzeug: Brennstoffzellen werden von Wasserstofftanks auf dem Dach gespeist, mit der Energie werden Batterien geladen für den Elektroantrieb. Intelligente Steuerungssysteme sorgen zum Beispiel dafür, dass auch Bremskraft zum Laden der Batterien genutzt wird.

Mit Partnern zusammen will Alstom in Zukunft Komplettlösungen für die Netzbetreiber anbieten: Zur Lieferung der Triebwagen die Wartung und die ganze Wasserstoff-Infrastruktur an der Strecke mit Betanken und H2-Nachschub.  Zunächst soll „Bestandswasserstoff“ den Energienachschub für die Triebwagen liefern, Wasserstoff, der in der chemischen Industrie  anfällt, meist mit fossilen Brennstoffen hergestellt. Alstom denkt aber weiter, will  mit Partnern die Wasserstofferzeugung mit erneuerbaren Energien prüfen, sagt Sprotte. So eine Herstellung von „grünem Wasserstoff“ wird im Energiepark Mainz schon getestet: Seit Sommer 2015 kann hier der Strom von vier Windkraftanlagen zur Elektrolyse genutzt werden. Die Forschungsanlage, betrieben von den Stadtwerken Mainz mit Linde und Siemens, laufe prima, sagt Michael Theurer von den Stadtwerken. „Ein Drittel der Mainzer Stadtbusflotte mit insgesamt 140 Bussen könnten wir mit Wasserstoff versorgen.“

Auch hier gab es Millionen vom Bund. Weil Power-to-Gas-Anlagen wichtige Bausteine der  Energiewende sind: Wenn Windkraft und Photovoltaik so viel Strom einspeisen, dass Netze überlastet sind, müssen die Anlagen heute abgeschaltet werden. Kann diese „Überproduktion zur Elektrolyse genutzt werden, zum Erzeugen von Wasserstoff,  bleibt die Energie gespeichert. Der umweltfreundlich erzeugte Wasserstoff kann später verwendet werden – etwa zum Betrieb der neuen Triebwagen.

„Wenn Alstom das hinkriegt mit dem Gesamtpaket“ sagt Corinna Salander, Lehrstuhlinhaberin für Schienenfahrzeugtechnik an der Uni Stuttgart, „dann  hat der Wasserstofftriebwagen gute Chancen.“ Die Technik sei bereit für den Einsatz,  wenn die Infrastruktur zur Verfügung stehe und H2-Nachschub gesichert sei, sei die neue Technik eine saubere Alternative zu Dieselzügen. Allerdings müsse dazu auch der Preis stimmen, sagt die Professorin.

Das Potenzial ist jedenfalls gewaltig: Deutschlandweit fahren heute noch mehr als 2700 Dieselzüge. Und die Kosten der Wasserstoffzüge? Die Preisgestaltung des Herstellers ist noch nicht bekannt. Aber: „Die Grundaussage, dass zumindest die ,bloßen’ Fahrzeuge preislich mit Dieseltriebwagen vergleichbar sein müssen, steht nach wie vor“, sagt Anja Härtel vom Calwer Landratsamt  Und das angebotene Komplettpaket? „Ob das die wirtschaftlichere Lösung darstellt, wird zu klären sein, wenn verlässliche Informationen und erste Erfahrungen vorliegen.“ Das gilt dann nicht nur für die Hesse-Bahn.

Brennstoffzelle: Aus dem Auspuff kommt nur Wasserdampf

Wasserstoff-Brennstoffzellen versorgen durch das Umwandeln von chemischer in elektrische Energie das Fahrzeug mit Strom. Der Wirkungsgrad ist hoch. Als „Abgase“ fallen nur Wasserdampf und Kondenswasser an.

Zur H2-Produktion kann jede Primärenergiequelle genutzt werden. Bei der Dampfreformierung ist es laut Linde Group beispielsweise Erdgas. Wasserstoff fällt bei verschiedenen industriellen Prozessen auch als Nebenprodukt an.

Wird Wasserstoff als Energie für den Antrieb von Autos oder Zügen genutzt, entstehen keine Abgasemissionen. Wird der benötigte Wasserstoff aber aus fossilen Rohstoffen hergestellt, hinterlässt die Produktionskette Spuren in der CO2-Bilanz.

Das ist anders, wenn erneuerbare Energiequellen genutzt werden: Bei der Elektrolyse mit Wind-, Wasser-,  Sonnenstrom oder bei der Reformierung mit Biogas ist der Wasserstoff-Energiekreislauf emissionsfrei. aw