Bremsenergie wiederverwenden 

Wenn Züge selbst Strom erzeugen 

Anstatt wirkungslos in Wärme zu verpuffen, wird die Bremsenergie der Regionalbahn 48 zwischen Wuppertal und Bonn zurückgewonnen und wieder nutzbar gemacht: Rund ein Drittel des für den Betrieb eingespeisten Stroms kann so wiederverwendet werden. Strom-Recycling sozusagen. Möglich macht das ein rekuperatives Bremssystem. 

Die Züge der Linie RB 48 erzeugen selbst Strom – ganz einfach beim Bremsen. Sie sind mit Rekuperationsbremsen ausgestattet, d.h. die Bewegungsenergie des fahrenden Zugs wird durch elektrodynamische Bremsen in Strom umgewandelt. Die Bahnen fahren mit Elektrotriebwagen der Baureihe 442 (Talent 2), die speziell für den Regional- und S-​Bahn-Verkehr ausgelegt ist. Dank kurzer Haltestellenabstände und häufiger Bremsvorgänge lässt sich auf diese Weise viel Fahrstrom erhalten. „Knapp ein Drittel des bezogenen Traktionsstroms lässt sich bei unserer Fahrzeugflotte zurückspeisen“, sagt Patrick Huyskens, Energiemanager der National Express Rail GmbH, „abhängig von Fahrzeugtyp, Fahrverhalten und anderen Faktoren. Bei einzelnen Bremsvorgängen liegt der Wirkungsgrad deutlich darüber.” Insgesamt 35 Fahrzeuge der Baureihe 442 hat National Express im Einsatz. Neben den Zügen der Linie RB 48 verkehren die Triebwagen auch auf der Linie RE 7 zwischen Krefeld und Rheine. “Es sind noch einige Bestandsfahrzeuge ohne Rekuperation unterwegs”, erklärt Huyskens, “aber bei Neufahrzeugen sind Rekuperationsbremsen inzwischen Standard. Bei National Express liegt die Quote bei 100 Prozent: Alle unsere 120 Fahrzeuge rekuperieren.”

Das bestätigt auch Markus Schmitz, Referent Energieeffizienz bei DB Regio NRW: “Seit im vergangenen Jahr die Züge der Baureihe 420 außer Betrieb gegangen sind, fahren alle elektrisch betriebenen Züge der DB Regio in Nordrhein-Westfalen mit Rekuperationsbremsen”, erklärt er. “Die Technik ist ein elementarer Bestandteil zur Steigerung der Energieeffizienz im Schienenverkehr – und funktioniert ganz ähnlich wie im Elektroauto: Die Motoren arbeiten beim Bremsen als Generatoren.”

Wie funktioniert die Bremsenergierückeinspeisung? 

Wenn Bahnen bremsen, wird Energie freigesetzt. In Zügen mit Rekuperationssystem wird diese kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt und wieder nutzbar gemacht. “Das kann man sich wie bei einem Dynamo am Fahrrad vorstellen – nur ohne Reibung”, erklärt Markus Schmitz: “Die Drehstromtechnik treibt die Räder durch Magnetfelder an. Diese werden umgepolt, so dass aus einem Antrieb ein Generator wird, der elektromagnetisch das Rad abbremst. 20 bis 35 Prozent der Energie können auf diese Weise zurückgewonnen werden. Diese Energie wird in die Oberleitung zurückgespeist und kann von anderen Zügen zum Anfahren genutzt werden.” 

In der Regel wird die wiedergewonnene Bremsenergie in die Oberleitung zurückgeführt. Sie kann aber auch in im Fahrzeug integrierte Batterien geleitet oder – wie bei den elektrischen Triebwägen von National Express – vorrangig für die eigene Hilfs- und Nebenversorgung weiterverwendet werden: “Bei unseren elektrischen Triebzügen (EMU) wird die Energie zuerst für Beleuchtung, Klimaanlagen, Druckluft, Bordelektronik etc. genutzt”, erklärt Patrick Huyskens. “Bei Batteriezügen (BEMU) lautet die Priorität in der Regel: Zunächst den Eigenverbrauch decken, dann die Batterien laden und erst danach überschüssige Energie in die Oberleitung zurückspeisen.”

Erhebliches CO₂-Einsparpotenzial

Und wieviele CO₂-Emissionen lassen sich auf diese Weise einsparen? Konkrete Messungen gibt es noch nicht, aber das Potenzial ist erheblich: rund 40.000 Tonnen spart die National Express Rail GmbH dadurch jedes Jahr ein, schätzt Huyskens. Das große Einsparpotenzial bestätigt auch Sebastian Grosser vom Hersteller Alstom anhand einer Beispielrechnung: “Bei einem Energieverbrauch von sechs Kilowattstunden pro Kilometer für eine 4-Wagenzug und einer jährlichen Laufleistung von 200.000 Kilometern ergibt sich bei einer – niedrig geschätzten – Rückgewinnung von 20 Prozent eine Einsparung von 240.000 Kilowattstunden pro Jahr und Zug. Bezogen auf einen durchschnittlichen Emissionsfaktor für das deutsche Stromnetz, also 430,5 kg CO₂/MWh, bedeutet das: Eine Kilowattstunde eingesparte Bremsenergie spart 430,5 Gramm CO₂ ein. Multipliziert mit den zurückgewonnenen 240.000 Kilowattstunden ergibt sich also eine jährliche Einsparung von 103 Tonnen CO₂ pro Zug. Das entspricht dem CO₂-Ausstoß von 70 Berufspendlern mit mittelgroßen Benzinern in NRW pro Jahr. Das zeigt: Rekuperationsbremsen leisten einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung der CO₂-Emissionen im Verkehrssektor.”