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Siemens Hybrid-Tram : Eine Straßenbahn, die ohne Oberleitung fahren kann

  • -Aktualisiert am

Die Tram mit Sitras HES an Bord wird gleich starten, die Stromabnehmer bleiben eingefahren Bild: Thomas

Siemens testet in Portugal eine oberleitungsfreie Tram: Möglich macht das ein hybrides Energiespeichersystem aus Doppelschicht-Kondensatoren und Batterien. Mit geschicktem Energiemanagement lässt sich dazu Strom sparen.

          Start frei für die Demonstration: Langsam senkt sich der Stromabnehmer auf das Dach der Straßenbahn, dann fährt die blaulackierte Combino Plus-Tram zügig und ganz ohne Zufuhr elektrischer Energie bis zur nächsten Haltestelle. Möglich macht das ein hybrides Energiespeichersystem aus Doppelschicht-Kondensatoren (DSK) und Batterien.

          Manuel Nuñes, Ausbilder beim portugiesischen Verkehrsunternehmen Metro Transportes do Sul (MTS), behält während der Fahrt in Amora, einer südlich von Lissabon gelegenen Gemeinde, die Anzeige der von ihm gesteuerten Straßenbahn im Blick: Zwei senkrechte Balken auf einer Flüssigkristallanzeige dokumentieren die Energiereserven an Bord. Der linke Balken markiert den Füllstand der Nickel-Metallhydrid-Batterie, das rechte Feld zeigt die Energie im DSK-Paket an. Vor allem dieser rechte Pegel verändert sich ständig. Denn Ladung, welche die Motoren vor allem in Beschleunigungsphasen entnehmen, gelangt beim Bremsen zu einem Teil durch Rekuperation der kinetischen in elektrische Energie wieder zurück in die Kondensatoren.

          Bis zu 30 Prozent weniger Energieverbrauch

          Dass die Passagiere vom Wechsel zwischen externer und interner Energieversorgung nichts mitbekommen, macht Michael Meinert, verantwortlicher Leiter der Entwicklung in der Mobility Division von Siemens, stolz. Allerdings geht es bei dem hybriden Energiespeichersystem der Siemens Sitras HES Straßenbahn nicht in erster Linie darum, ohne Oberleitung fahren zu können. Vielmehr stand bei der Entwicklung die Energieeinsparung im Vordergrund, sagt der Experte für elektrische Bahnen: Straßenbahnen, die mit den Systemen Sitras HES (Hybrid Energy Storage) und MES (Mobile Energy Storage) ausgerüstet sind, verbrauchen unter optimalen Bedingungen bis zu 30 Prozent weniger Energie als ihre Geschwister aus der Serie, erklärt Meinert beim Ortstermin nahe Lissabon.

          Die Traktionsbatterie ist zu 25 Prozent geladen (links), die Doppelschicht-Kondensatoren sind es zu gut 80 Prozent

          Die Vorgespräche für den Einbau von Sitras HES als Demonstrationsobjekt in dem portugiesischen Zug begannen 2007, der offizielle Roll-out des seit November 2008 im Liniendienst eingesetzten Meterspur-Fahrzeugs fand nach reibungslosem Betrieb nun Ende April dieses Jahres statt.

          Energiespeichermix lässt sich auch bei Altfahrzeugen nachrüsten

          Im Betriebswerk von Amora stellte Siemens die hybride Speichertechnik als serienreife Anwendung vor. Verkauft haben die Erlanger ihre neue Lösung bisher noch nicht. Aber Meinert ist sich der Relevanz von Sitras HES sicher. Denn das System spare Energie und biete darüber hinaus die Chance zum oberleitungslosen Fahren in sensiblen Bereichen wie historischen Innenstädten. Dass sich der Energiespeichermix auch bei bestehenden Altfahrzeugen nachrüsten lässt und bei der Neuplanung von Strecken eine günstigere Infrastruktur ermöglicht, mache die Lösung zusätzlich attraktiv für Verkehrsbetriebe.

          Technisch ist das Implementieren von Sitras-Energiespeichern in Bestandsfahrzeuge kein Problem, sagt Siemens. Denn die Ingenieure aus Erlangen haben eine von der bestehenden Energieversorgung unabhängige Lösung entwickelt, die das Nachrüsten einfach macht. Die Komponenten werden dabei auf dem Dach der Bahn installiert, und der Energiespeicher ist - außerhalb des Traktionsumrichters - am gemeinsamen Einspeisepunkt des Fahrzeugs angeschlossen. Das erlaubt eine vergleichsweise einfache und räumlich flexible Installation im Zug.

          Die Einsparung wiegt die Kosten für den Umbau nicht auf

          Finanziell lohnt sich das Nachrüsten bestehender Züge aber derzeit nicht wirklich: Noch ist elektrische Energie schlicht zu billig, als dass die Einsparung die Kosten für den Umbau schnell aufwiegen würden. Eher dürfte hier der ökologische Faktor den Ausschlag geben. In den nächsten Jahren erwartet Michael Meinert eine Entwicklung hin zu leistungsfähigeren und preisgünstigeren DSK-Modulen.

          Den ökonomischen und ökologischen Nutzen zum heutigen Zeitpunkt rechnet der Siemens-Ingenieur dagegen am Beispiel einer Neubaustrecke vor, auf der Fahrzeuge mit Sitras MES eingesetzt werden. Diese Variante des Energiespeichers besteht im Gegensatz zur HES-Version nur aus DSK-Modulen für den schnellen Energieumschlag. Weil die Kondensatoren Spitzenverbräuche mit der wiedergewonnenen und gespeicherten Energie abpuffern, bleibt die Netzspannung auch bei Hochbetrieb vergleichsweise konstant. Das würde größere Abstände zwischen den Unterwerken erlauben, was Bau- und Betriebskosten deutlich verringert. Ein um bis zu 30 Prozent geringerer Energieverbrauch gegenüber herkömmlichen Netzen macht die komplexe Lösung außerdem ökologisch interessant.

          Außerhalb der Innenstädte setzt Siemens weiter auf Oberleitungen

          Sitras HES verbindet die MES-Technik mit einer klassischen Traktionsbatterie und sorgt so für einen größeren Energievorrat an Bord. Das ist die Voraussetzung für das oberleitungsfreie Fahren (NVC, non-visible contact line). Bis zu 2500 Meter weit rollt der portugiesische Combino bereits ohne elektrische Versorgung - durchschnittlich 30 km/h schnell und auf einer Strecke mit Steigungen von bis zu 2,6 Prozent. Würden an den Haltestellen Ladestationen eingerichtet, könnte die Reichweite noch einmal verlängert werden: Binnen 20 Sekunden lassen sich die Doppelschicht-Kondensatoren aufladen.

          Vorteile biete diese Technik vor allem für Strecken in Innenstädten mit einer typischen Geschwindigkeit von 20 bis 40 km/h, schätzt Meinert. An zentralen Plätzen, wo mehrere Verkehrssysteme aufeinandertreffen, werde sich das Verschwinden der Fahrdrähte im Stadtbild bemerkbar machen. Oberleitungsfreies Fahren lasse aber zum Beispiel auch die Planung von Tunnels mit geringerem Querschnitt zu. Bei konventionellen Strecken außerhalb der Innenstädte setzt Siemens allerdings weiter auf die Energiezufuhr durch eine Oberleitung - hier dient Sitras HES allein dazu, den Verbrauch zu senken und damit die Ökobilanz der Tram weiter zu verbessern.

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