Akkumulatortriebwagen

Ein Akkumulatortriebwagen, auch Akkutriebwagen (AT), Elektrischer Triebwagen mit Akkumulatoren (ETA), Speichertriebwagen, Batterietriebwagen oder (international) Battery-electric multiple unit (BEMU) genannt, ist ein elektrisch angetriebener Eisenbahn- oder Straßenbahn-Triebwagen, dessen Antriebsenergie aus Akkumulatoren stammt, die Elektromotoren antreiben.

Vor dem Hintergrund der angestrebten Dekarbonisierung des Verkehrs und der in den vergangenen Jahrzehnten erzielten Fortschritte in Batterietechnik und Leistungselektronik gewinnen Akkumulatortriebwagen aktuell an Bedeutung.

Neben den Akkumulatortriebwagen gibt es auch Akkulokomotiven, v. a. als Betriebsfahrzeuge bei U-Bahnen, im Bergbau und bei Werksbahnen.

Batterien haben Stand 2022 eine Reichweite von bis zu ca. 120 km.^[1]

Vor- und Nachteile

Eine 2022 vom Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung durchgeführte Literaturrecherche über elf Studien ergab, dass Akkumulator-Triebzüge hinsichtlich

• „technischer Performance“ (Geschwindigkeit, Beschleunigung und Leistung),
• Energieverbrauch und
• Wartungsintensität

vergleichbaren Diesel- und Brennstoffzellenfahrzeugen überlegen sind.^[2] Hinsichtlich

• Lärmemissionen und
• Nutzungsdauer

sind sie gegenüber dem Dieselantrieb im Vorteil.

In Bezug auf

• Reichweite,
• Technologietausch (Umstellungsaufwand) und
• Infrastrukturbedarf

haben sie Nachteile gegenüber den beiden anderen genannten Antriebsarten.

Im Gegensatz zu früheren Akkumulatortriebzügen, die nur im Betriebshof geladen werden konnten, besitzen ihre heutigen Pendants Stromabnehmer, mit denen sie während der Fahrt auf elektrifizierten Streckenabschnitten oder während der Wendezeiten in elektrifizierten Bahnhofsgleisen Strom speichern können. Hierdurch ist es z. B. ausreichend, lediglich Teile einer Strecke mit Oberleitung auszurüsten und auf teure Umbauten von Tunnels und Brücken zur Erweiterung des Lichtraumprofils zu verzichten.

Geschichte

Deutschland

19. Jahrhundert

Bereits zur Internationalen Elektrotechnischen Ausstellung 1891 in Frankfurt verkehrte viermal täglich ein zweiachsiger Akkumulatortriebwagen auf einem Abschnitt der Frankfurter Waldbahn.

Vorreiter bei der Entwicklung und dem Einsatz von Akkumulatortriebwagen für den Regelspurbetrieb in Deutschland waren die Pfälzischen Eisenbahnen, welche bereits 1895 Probefahrten mit solchen aus zweiachsigen Personenwagen hergerichteten Fahrzeugen unternahmen. Zuvor hatte es schon erfolgreiche Versuche auf der schmalspurigen Strecke von Ludwigshafen nach Mundenheim gegeben.

20. Jahrhundert

Die Erfolge der Pfälzischen Eisenbahnen veranlassten daraufhin sowohl die Königlich Bayerischen Staats-Eisenbahnen (1901 der Bayerische MCi) als auch die benachbarten Preußisch-Hessischen Staatseisenbahnen (1907 der preußische AT 1) ebenfalls solche Fahrzeuge in Betrieb zu nehmen. Bekannter waren die ab 1907 in größeren Stückzahlen und Varianten gebauten Wittfeld-Akkumulatortriebwagen der Preußisch-Hessischen Staatseisenbahnen, die in vielen preußischen Eisenbahndirektionen zum Einsatz kamen. Diese Fahrzeuge wurden alle von der Deutschen Reichsbahn 1920 übernommen und erst um 1950 ausgemustert.

Von der Deutschen Reichsbahn wurden ab 1926 die „Sechsachsigen Speicher-Doppeltriebwagen“ mit der Bezeichnung DR 581/582 bis 615/616 in Dienst gestellt, die nach dem Zweiten Weltkrieg noch bis 1968 Verwendung fanden. Ein typisches Kleinfahrzeug aus DDR-Produktion war der LEW EL 16 vom Forschungs- und Entwicklungswerk Blankenburg (FEW) in Blankenburg (Harz) entwickelt.^[3]

In der Bundesrepublik Deutschland fand die Entwicklung mit der Splittergattung ETA 176 (später Baureihe 517) ihre Fortsetzung im Bereich der Staatsbahn. Acht Triebwagen dieses Typs entstanden in den Jahren 1952 bis 1954. Eine weitere Neuentwicklung fand bei der Maschinenbau Kiel AG statt, die 1953 eine Kleinserie von drei Akkumulatortriebwagen und zwei Steuerwagen für die Alsternordbahn lieferte.

Ab 1955 folgte schließlich die Großserie ETA 150, die spätere Baureihe 515. Die letzten der insgesamt 232 Fahrzeuge wurden bis 1995, inzwischen lichtgrau-grün lackiert und modernisiert, auf der damaligen Nokia-Bahn (RB 46) von Gelsenkirchen Hauptbahnhof über Wanne-Eickel Hauptbahnhof nach Bochum Hauptbahnhof eingesetzt.

Ab 1979 führte das Bundesbahn-Zentralamt München zusammen mit der Firma BBC eine Projektstudie zur Entwicklung eines Hybridtriebwagens durch. Dieser sollte auf nichtelektrifizierten Strecken mittels Akku und unter Oberleitung betrieben werden können. Auf elektrifizierten Abschnitten sollten neben dem Fahrzeugantrieb auch die Akkus geladen werden können. Im Rahmen der Studie wurde ein Fahrzeug auf Basis des zweiteiligen Dieseltriebzuges der Baureihe 628 entwickelt. Dabei wurden in einem Wagen Trafo, Stromrichter und Stromabnehmer untergebracht. Der zweite Wagen beinhaltete die Akkus und den Antrieb.^[4] Mittels 510,4 kWh installierter Kapazität der Bleiakkus sollte das Fahrzeug nichtelektrifizierte Abschnitte mit 200 km Länge überbrücken können.^[5] Das baureife Konzept des elektrischen Triebwagen mit Ladeeinrichtung aus der Oberleitung (ETLO 528) wurde im Jahr 1981 verworfen.^[6] Zur Fertigung eines Prototyps oder zur Serienfertigung kam es nicht. Als Grund wurde die mangelnde Wirtschaftlichkeit des Konzeptes angeführt.^[7]

Auch als Bahndienstfahrzeug wurden Akkumulatortriebwagen eingesetzt, insbesondere für Tunneluntersuchungen, bei denen vor allem ein abgasfreier Antrieb wichtig war. Ein Beispiel hierfür ist der Tunneluntersuchungswagen Kar 6209.

21. Jahrhundert

2018 stellte Bombardier einen Akkutriebwagen auf Basis des Talent 3 für teilelektrifizierte Strecken vor. Dieser hat wie herkömmliche Elektrotriebwagen einen Stromabnehmer für die Fahrt unter Fahrdraht; auf nicht-elektrifizierten Teilstrecken bezieht er seine Energie aus den Bordbatterien. Bei neuerlicher Fahrt auf elektrifizierten Streckenabschnitten werden die Batterien über die Oberleitung wieder geladen. Zunächst soll der Zug eine Batteriereichweite von 40 km haben, die später auf 100 km gesteigert werden soll.^[8] Für 2019 kündigt Bombardier in Zusammenarbeit mit der Deutschen Bahn (DB) einen 12 Monate dauernden Betrieb des 40-Kilometer-Prototyps mit Passagieren in Südwestdeutschland, in der Nähe des Bodensees, an.^[9] Der geplante Testeinsatz erfolgte ab Januar 2022 wochentags auf der RB Herrenberg – Horb und ab Februar 2022 zusätzlich am Wochenende auf der RB Gunzenhausen – Pleinfeld. Da die letztere Strecke nicht elektrifiziert ist, besaß das Fahrzeug ab dem Ausfall von zwei der vier Akkumodule nicht genügend Reichweite, um auf der Strecke eingesetzt werden zu können. Während des dreimonatigen Wochenendeinsatzes war dies an 18 Tagen der Fall. Der Einsatz wurde daraufhin abgebrochen und danach, trotz anders lautender Ankündigung, auch nicht wiederaufgenommen.^[10]

Auch Stadler stellte 2018 eine Akkumulatoren-Variante des Flirt vor. Im Juni 2019 bestellte der Nahverkehrsverbund Schleswig-Holstein 55 Einheiten, die Ende 2022 beginnend den Betrieb aufnehmen sollten.^[11] Bei der Zulassung der Fahrzeuge kam es zu Verzögerungen. Seit dem 1. Oktober 2023 werden die Fahrzeuge auf der ersten Linie im regulären Verkehr eingesetzt.^[12] Für den Einsatz in Schleswig-Holstein werden Oberleitungsinselanlagen gebaut und im Bereich von elektrifizierten Bahnhöfen weitere Bahnhofsgleise sowie kurze Streckenabschnitte mit Oberleitung ausgerüstet.^[13]

Im September 2019 bestellte das Land Baden-Württemberg bei Siemens 20 Akkutriebwagen, die ab 2023 in der Ortenau zum Einsatz kommen sollen.^[14]

Mit 224 km hat die Akku-Variante des Stadler Flirt nach einer Medienmitteilung des Herstellers vom Dezember 2021 einen Reichweiten-Weltrekord für das Guinness-Buch der Rekorde aufgestellt.^[15] Die Rekordfahrt fand bei winterlichen Temperaturen unter null Grad und Schneefall zwischen Berlin Gesundbrunnen und Rostock-Warnemünde statt.

Im deutschen SPNV bestellte BEMU-Fahrzeugplattformen:

• Stadler FLIRT Akku
• CAF Civity BEMU
• Alstom Talent 3
• Alstom Coradia Continental
• Siemens Mireo Plus B

Für den Einbau der festen Fahrbahn in den Tunnel Feuerbach von Stuttgart 21 wurde ein Akkumulatortriebwagen entwickelt, der auf 750 mm Gleisen einfährt und die Funktion des Betonmischers übernimmt.^[16]

Schweiz

In der Schweiz setzte die meterspurige Meiringen-Innertkirchen-Bahn (MIB), eine Industriebahn der Kraftwerke Oberhasli im Berner Oberland, ab 1931 insgesamt drei Akkumulatortriebwagen ein, die alle noch vorhanden sind. Der Triebwagen Ba 2/2 3 (1931) befindet sich, als T 46 bezeichnet, im Museum des Deutschen Eisenbahn-Vereins (DEV) in Bruchhausen-Vilsen, der Triebwagen BDa 2/2 4 (1939) im Verkehrshaus Luzern und der BDa 2/2 5 (1949) vor dem Direktionsgebäude der Kraftwerke Oberhasli in Innertkirchen.^[17]

Österreich

In Österreich experimentierte man ab 1921 mit einem aus ehemaligen Wiener Stadtbahnwagen umgebauten Akkumulatortriebwagen, dem BBÖ ET 21. Die Garnitur bestand aus je einem mit einem Führerstand versehenen Triebwagen an den Enden, dazwischen normale Stadtbahn-Personenwagen und in der Mitte ein Niederbordwagen, auf welchem die Akkus befestigt waren. Diese eigenwillige, jedoch recht simpel konstruierte Type verkehrte vornehmlich im Raum Salzburg, wurde aber bereits Mitte der 1930er Jahre abgestellt.

Es war ferner geplant, drei Schmalspur-Elektrotriebwagen der Mariazellerbahn (Baureihe 4090) zu Akkumulatortriebwagen umzubauen und diese auf der Citybahn Waidhofen einzusetzen. Da die Niederösterreichische Landesregierung das Projekt verweigerte, wurden die Fahrzeuge 2015 an die SLB nach Salzburg verkauft.^[18] Im Juli 2023 wurde zwischen der ÖBB und der Stadler Rail AG ein Rahmenvertrag über bis zu 120 Batteriezüge vom Typ FLIRT Akku geschlossen.^[19]

ÖBB Cityjet Eco

In Zusammenarbeit mit Siemens wurde im Zuge der „Update Flottenstrategie 2035“ der ÖBB Holding AG der Akkuzug-Prototyp auf Basis des Siemens Desiro ML entwickelt. Der Triebwagenzug, welcher bei Fahrt unter der Oberleitung geladen wird, wird von den ÖBB als Cityjet Eco (Folierung der Garnitur in Kleinschreibung: cityjet eco) bezeichnet.^[20]

Die erste umgebaute dreiteilige Garnitur 4746 049 kann mit 15 oder 25 kV AC per Oberleitung via (einem) Stromabnehmer gespeist werden, aber auch streckenweise autonom mittels drei Akkus (Kapazität insgesamt 528 kWh) am Dach des Mittelteils fahren. Unter Oberleitungsspeisung beschleunigt diese Garnitur typisch mit 1,0 m/s² und fährt bis 140 km/h schnell, bei Akkubetrieb betragen die Werte 0,77 m/s² bzw. 100 km/h. Die Garnitur hat insgesamt 2600 kW Leistung in 4 oder 8 Motoren installiert, weist 240 Sitzplätze auf, etwa ein Drittel davon auf nur 600 mm Fußbodenhöhe, beidseits je 6 Einstiege, je 2 davon mit Schubtritten etwa für Rollstuhl, ein Universal-WC und mehrere Mehrzweck-Abstellbereiche auch für die Radmitnahme.^[21]

Eine Testfahrt erstmals mit Bürgermeistern erfolgte zwischen Hadersdorf am Kamp und Sigmundsherberg. Beim Franz-Josefs-Bahn-Fest am 24. August 2019 konnte Publikum mit dem Zug auf Tuchfühlung gehen. Der Probebetrieb mit Fahrgasteinsatz wurde am 2. September 2019 in Niederösterreich aufgenommen und zwar auf der Kamptalbahn, der Traisentalbahn und der Erlauftalbahn.^[22]

Im November und Dezember 2019 fuhr die ÖBB damit auf Strecken in Oberösterreich und der Steiermark, ab 13. Januar 2020 fährt die Garnitur zwei Monate testweise auf Triestingtalbahn, Gutensteinerbahn, Aspangbahn und Inneren Aspangbahn im Raum Wiener Neustadt.^[23]

Belgien

1900 stellten die Belgischen Staatsbahnen auf der Weltausstellung in Paris einen Akkumulatortriebwagen aus.^[24] Dieser war rund 17 m lang und auf einer 18 km langen Nebenbahn bei Antwerpen im Einsatz. Er kam 110 km weit, bevor die Akkus wieder aufgeladen werden mussten.^[25]

Frankreich

In Paris verkehrten ab 1881 auch Straßenbahnen im Akkumulatorbetrieb.

Irland

Von 1932 bis 1949 setzte die Great Southern Railways auf der Strecke zwischen Dublin und Bray mehrere Akkutriebwagen ein, die sogenannte Drumm Battery Train. Die Batterien wurden jeweils an den Endstationen aufgeladen. Die vier Triebwagengarnituren fuhren bis zu 80 km/h schnell und erzielten eine Reichweite von rund 130 km. Zwar liefen sie lange Zeit im Dubliner Vorortverkehr und versuchsweise auch auf anderen Strecken, aber die Weiterentwicklung wurde nicht mehr als förderungswürdig angesehen und eingestellt. Als die Batterien das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hatten, wurden die Triebwagen 1949 ausgemustert, die Wagenkästen aber als Personenwagen weiterverwendet.^[26]

Italien

Um 1900 experimentierten sowohl die Rete Adriatica (RA), als auch die Rete Mediterranea (RM) mit Akkutriebwagen. Die RA setzte ab 1901 die Triebwagen 001–004 ein und bei der RM gingen bereits 1898 die beiden Triebwagen 5101 und 5102 in Betrieb. Aufgrund von Problemen wurden die Fahrzeuge jedoch schon 1903 bzw. 1904 wieder ausgemustert.

Beide Gesellschaften stellten je ein Fahrzeug auf der Weltausstellung in Paris 1900 aus.^[27]

Kuba

Auf Kuba nahm die Ferrocarriles Unidos de la Habana 1912 einen dreiteiligen Akkumulatortriebwagen in Betrieb. Ähnliche von Thomas Edison entwickelte Triebwagen waren zuvor in den Vereinigten Staaten schon bei mehreren Eisenbahngesellschaften im Einsatz.^[28]

Vereinigtes Königreich

Bei der British Rail befand sich 1958–1962 ein experimenteller Zwei-Wagen-Triebzug British Rail BEMU (BEMU steht für Battery Electric Multiple Unit) im Betrieb. Dieses aus einem Trieb- und einem Steuerwagen bestehende Einzelexemplar war anstelle der Dieselmotoren der Regel-Baureihe British Rail Derby Lightweight mit zwei Elektromotoren und 216 Blei-Akkumulatoren ausgerüstet. Die 100 kW leistenden Motoren stammten von Siemens-Schuckert. Das Gesamtgewicht der Einheit betrug 70 Tonnen, wovon 17 Tonnen auf die Batterien entfielen. Triebwagen 30368 wies 52 Sitze der 2. Wagenklasse auf, Steuerwagen 30369 53 der zweiten und zwölf der 1. Klasse. Der Triebwagen lief auf der Deeside Line, wo er sich den Verkehr mit einem klassischen DMU teilte. Später wurde er beim Railway Technical Centre in Derby zu Testzwecken verwendet. In den 1980er Jahren gelange er zur Museumsbahn East Lancashire Railway, wo er kurzzeitig nochmals zum Einsatz kam. Heute ist er im Besitz der Royal Deeside Railway im schottischen Milton of Crathes auf seiner ursprünglichen, 1966 stillgelegten Einsatzstrecke. Dort wird er nach dem Ausbau der Akkumulatoren als lokomotivgezogener Personenzug verwendet.^[29]

Die für die auf die Kanalfähren ausgerichteten Verbindungen von der London Victoria Station nach Dover und Folkestone gebauten zehn „Boat Train“-Gepäcktriebwagen-Züge der British Rail Class 419 (Baujahre 1951–1961) wurden elektrisch mit Stromschienenversorgung betrieben. Für die An- und Abfahrt auf den nicht mit Stromschienen ausgerüsteten Kai-Gleisen hatten sie eine zusätzliche Akku-Versorgung an Bord. Sie wurden 1991 aus dem Linienverkehr abgezogen und noch einige Jahre als Akkuloks verwendet, derzeit sind alle in verschiedenen Museumsdepots abgestellt.

Im Jahr 2014 ließ Network Rail Fahrzeuge der British Rail Class 379 testen, die mit Akkus ausgestattet wurden.^[30][31] Der Versuch wurde 2016 erfolgreich abgeschlossen.^[32] Seit 2017 fahren die Akkumulatorentriebzüge in Großbritannien im Regelbetrieb. Bis 2019 wird die Klasse 379 bereits durch eine neue Flotte der Klasse 745 Stadler FLIRT EMUs^[33], bei denen es sich um 12-Wagen-Züge für den Stansted Express handelt, und durch Klasse 720 Aventra EMUs^[34] für die Cambridge-Dienste ersetzt.

Vereinigte Staaten

Die Edison-Beach-Akkumulatortriebwagen (Edison-Beach battery rail car) wurden von Thomas Edison und Ralph H. Beach entwickelt, letzterer als Leiter der Firma Railway Storage Battery Car Company und der Electric Car & Locomotive Corp.^[35] Ein solcher Triebwagen wurde bei der Alaska Railroad als Nr. 105 eingesetzt.^[36] Zu den Besonderheiten der Edison-Beach-Akkumulatortriebwagen gehört das Beach-Antriebssystem mit Losradsätzen, bei welchen die Räder einzeln über ein Getriebe von einem Traktionsmotor angetrieben werden.^[37]

Exkurs: Superkondensatoren

Zum Speichern von Fahrstrom können neben Akkumulatoren auch Superkondensatoren verwendet werden. Diese haben deutlich kürzere Ladezeiten, verfügen allerdings bei gleicher Masse über eine deutlich geringere Kapazität. Sie werden bei Straßenbahnen zum Überbrücken kurzer fahrdrahtloser Streckenabschnitte eingesetzt.

Siehe auch

• Batteriebus
• Elektrofahrzeug
• Acumulador de Carga Rápida

Weblinks

Commons: Akkumulatortriebwagen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• BEMU restoration mit Foto des British Rail BEMU in Milton of Crathes

Literatur

• Zeppelin, Zigarre, Säurekübel in: Lok Magazin, Mai 2007, S. 32–49.

Einzelnachweise