Die USA auf dem Weg zur emissionsfreien Bahn
24.03.2021 – 12:07
Die U.S.-Eisenbahnen verbinden Atlantik und Pazifik über das riesige amerikanische Schienennetz von ca. 225.000 km Länge, von dem weniger als 1 % elektrifiziert ist. Eine Flotte von rund 40.000 Lokomotiven, fast alle dieselelektrisch, befördert Güter und Fahrgäste durch das Land. Die Umweltbehörde der USA (EPA) hat den Ausstoß von Immissionen durch Schienenfahrzeuge begrenzt. Die DB E.C.O. North America* fährt voran.
Die neueste Norm, Tier 4, wurde 2015 eingeführt und ist vergleichbar mit der europäischen Abgasnorm IV. Darüber hinaus vertreten mehrere Bundesstaaten ehrgeizige Ziele zur Reduktion von Treibhausgasemissionen (THG), und die Regierung von Joe Biden plant die Einführung strengerer nationaler Ziele.
Strategieentwicklung und Unterstützung bei der Implementierung
Die übliche streckenseitige Elektrifizierung ist für die meisten Bahnen in den USA aufgrund der schieren Größe des Netzes, der Verkehrsdichte sowie finanzieller und wirtschaftlicher Zwänge keine praktikable Lösung; dementsprechend werden Alternativen benötigt. Als Zwischenlösung auf dem Weg zur vollständigen Nullemission wird die Verwendung von regenerativem Dieselkraftstoff für die nächsten 10-20 Jahre wahrscheinlich ein sehr wichtiges Element sein. Regenerativer Diesel ermöglicht die Nutzung vorhandener Dieselmotoren. Es können signifikante Well-to-Wheel-THG-Reduktionen erzielt werden, oft zwischen 50 und 80 Prozent.
Um nicht nur einen emissionsfreien Betrieb, sondern auch eine emissionsfreie Energieversorgungskette zu erreichen, sind zwei Optionen besonders vielversprechend: Batterien und Wasserstoff. Durch das vergleichsweise hohe Gewicht und den großen Volumenbedarf von Batterien eignen sich diese eher für Verkehre mit begrenzten Reichweiten, wie z. B. Rangierlokomotiven, für Verkehre, bei denen ein häufiges Nachladen möglich ist, wie Straßen- und Stadtbahnen, und für Hybridanwendungen, bei denen sie in Verbindung mit mindestens einer anderen Energiequelle eingesetzt werden.
Wasserstoff ist tendenziell besser für einen emissionsfreien Betrieb über längere Strecken geeignet. Wasserstoff hat eine höhere Energiedichte als Batterien und lässt sich auf ähnliche Art und in vergleichbarer Zeit wie Diesel tanken, was ihn zu einer attraktiven Lösung macht. Wasserstoff (H2) kann aus vielen Rohstoffen hergestellt werden, darunter auch aus 100 % erneuerbaren Quellen wie Biomasse, und erneuerbare Energie kann zur Elektrolyse (Spaltung von Wasser) verwendet werden. Biomasse hat den Vorteil, dass sie kohlenstoffnegativ ist, da der von den Pflanzen gebundene Kohlenstoff als festes Pellet zurückbleibt und anschließend als Düngemittel verwendet werden kann. In einer Brennstoffzelle reagiert H2 mit Sauerstoff (in der Regel aus der Luft) zu Strom und reinem Wasserdampf als Abgas, was die Option emissionsfrei macht, da keine Schadstoffe freigesetzt werden.
Der Zug in die Zukunft
Die DB E.C.O. North America baut ihre Aktivitäten im Bereich nachhaltiger Traktions- und Zero-Emissions-Technologien aus. Sie leistet technische Unterstützung bei der Prüfung und Abnahme von Konstruktionsvorschlägen für emissionsfreie, mit Wasserstoff angetriebene Triebfahrzeuge, hilft bei der Identifizierung und Beschaffung von H2 und der entsprechenden Betankungsinfrastruktur und stellt Fachwissen zur Verfügung, um den Bau von Instandhaltungswerken für die neuen emissionsfreien Fahrzeuge zu begleiten.
Gemeinsam mit den Expert:innen von der DB Engineering & Consulting hat das Unternehmen eine Güterbahn im Schwerlastverkehr bei ihren Bemühungen um einen eimissionsfreien Betrieb unterstützt. Dabei wurden techno-ökonomische Analysen für mehrere Szenarien durchgeführt, darunter die vollständige Elektrifizierung der Strecke, die Teilelektrifizierung mit dieselelektrischen Batterie-Diesel-Lokomotiven sowie Batterieoptionen mit unterschiedlichen Ladestrategien und die dazugehörige Infrastruktur.
