Die Studie zeigt: Die Wirtschaftlichkeit von batteriebetriebenen Zügen ist deutlich höher als die von wasserstoffbetriebenen. Brennstoffzellentriebzüge sind in Anschaffung, Betrieb, Wartung um bis zu 35% teurer als der Batterietriebzüge. Bild: VDE

Wasserstofftriebzug. Grafik: VDE

Triebzug mit Oberleitung. Grafik: VDE

Batterietriebzug mit Ladestation. Grafik: VDE

Dieseltriebzug. Grafik: VDE

Was den Brennstoffzellentriebzug so teuer macht, sind die Energiekosten, die prinzipiell höher sind als die des Batterietriebzüge oder Triebzüge mit Oberleitung. Hinzu kommen die Tauschkosten für die Brennstoffzellen. Bild: VDE

VDE: Brennstoffzellentriebzüge sind massiv teurer als Batterietriebzüge und sogar noch teurer als Dieseltriebzüge

(VDE) Batterietriebzüge und Brennstoffzellentriebzüge sind klimaneutrale Alternativen zu Dieseltriebzügen, die derzeit im Nah- und Pendlerverkehr eingesetzt werden. Allerdings beträgt der monetäre Unterschied zwischen der wirtschaftlichsten und der teuersten Alternative z. B. auf den Strecken des „Netzes Düren“ bis zu satten 59 Mio. Euro. Wie die Technologieorganisation VDE in einer neuen Studie errechnete, sind Batterietriebzüge ähnlich wirtschaftlich wie Triebzüge, die ihre Energie über die Oberleitung beziehen. Am teuersten und unwirtschaftlichsten sind Brennstoffzellentriebzüge – noch vor Dieseltriebzügen, die aufgrund ihres Schadstoffausstosses und schädigenden Beitrags zur Klimaveränderung mittelfristig aus dem Verkehr gezogen werden.


Die Experten gingen in ihrer Berechnung von einer im Bahnverkehr typischen Laufleistung von 30 Jahren aus. Die Wirtschaftlichkeit von batteriebetriebenen Zügen ist signifikant höher als die von wasserstoffbetriebenen. So ist der Brennstoffzellentriebzüge in Anschaffung, Betrieb, Wartung um bis zu 35 Prozent teurer als der Batterietriebzüge. „Um diesen Unterschied zu verifizieren, haben wir zusätzlich zur Ermittlung der Kapitalwerte auch eine aufwändige Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Und hier erkennen wir, dass der Unterschied signifikant ist. Egal wie man es auch dreht oder wendet. Das Batteriekonzept bleibt immer vorne. Auf den typischen Pendlernebenstrecken, wo derzeit noch Dieseltriebzügen eingesetzt werden, ist der Wasserstofftriebzug immer die wirtschaftlich ungünstigere Lösung. Auch für uns war das eine überraschende Erkenntnis“, sagt Dr. Wolfgang Klebsch, Autor der Studie und Mobility-Experte beim VDE.

Zu hohe Energiekosten
Was den Brennstoffzellentriebzug so teuer macht sind die Energiekosten, die prinzipiell höher sind als die des Batterietriebzüge oder Triebzüge, die ihre Energie über die Oberleitung beziehen. „Um die Klimaziele zu erreichen, sind wir davon ausgegangen, dass grüner Wasserstoff eingesetzt wird. Und grüner Wasserstoff wird elektrolytisch über einen Elektrolyseur mit einem Wirkungsgrad von unter 80 Prozent durch den Einsatz von Strom aus erneuerbaren Quellen erzeugt“, erklärt Klebsch. „Bezogen auf den Energiegehalt ist der Preis von grünem Wasserstoff daher immer höher als der Strompreis“, so Klebsch. Weiterhin muss der Wasserstoff im Fahrzeug über die Brennstoffzelle mit einem Wirkungsgrad von unter 70 Prozent in Strom für den Antrieb umgewandelt werden. Die Wirkungsgrade von Brennstoffzelle und Elektrolyseur treiben den Energiebedarf und den Energiepreis nach oben, so dass die Energiekosten von Brennstoffzellentriebzügen wesentlich über die von Batterietriebzüge und Triebzüge, die ihre Energie über die Oberleitung beziehen hinausgehen.

Zu hohe Tauschkosten
Der zweite Grund für den wirtschaftlichen Unterschied zwischen Brennstoffzellentriebzüge und Batterietriebzüge sind die zum heutigen Zeitpunkt hohen Tauschkosten für die Brennstoffzelle. „Diese sind deshalb so hoch, weil deren Lebensdauer noch so kurz ist. Experten gehen davon aus, dass über die Fahrzeuglebensdauer bis zu sieben Mal getauscht werden muss“, erklärt der Fachmann Klebsch. Zwar werde sich dieser Kostenunterschied mit jeder technischen Verbesserung an den Brennstoffzellen voraussichtlich mit der Zeit relativieren. Wann das der Fall ist, weiss heute aber noch keiner zu prognostizieren. Und die politische Vorgabe, den Verkehr in Deutschland bis zum Jahr 2050 vollständig CO2-frei zu betreiben, erzeugt besonderen Handlungsdruck: Ausgehend von einer Laufleistung von 30 Jahren sollten spätestens ab 2025 keine neuen Dieseltriebzüge mehr in Betrieb genommen werden. Eine Entscheidung für Brennstoffzellentriebzüge, Triebzüge, die ihre Energie über die Oberleitung beziehen oder Batterietriebzüge muss damit schnell getroffen werden.

Studie soll Kommunen in der Entscheidungsfindung helfen
Über 80 Prozent der Verkehrsleistung im schienengebundenen Personennahverkehr (SPNV) werden bereits von Elektrotriebzügen, die ihre Energie über die Oberleitung beziehen, erbracht, die ihre Antriebsenergie über Oberleitungen oder Stromschienen beziehen. Trotzdem erbringen klimaschädigende Dieseltriebzüge immer noch gut ein Drittel der Fahrleistungen in Höhe von insgesamt 57 Mrd. Personenkilometern – meist auf Nebenlinien. Aufgabe der Studie, die der VDE im Rahmen des vom deutschen Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) geförderten Vorhabens X-EMU erstellt hat, war es deshalb, die Wirtschaftlichkeit von Batterietriebzüge und Brennstoffzellentriebzüge als Alternativen zu Dieseltriebzügen zu suchen. „In unserer Analyse beriefen wir uns dabei auf die Logik eines rational handelnden Investors, der überlegt, ob er sein Geld in eine neue Flotte mit alternativ angetriebenen Fahrzeugen investieren oder besser auf dem Kapitalmarkt anlegen sollte“, erklärt Klebsch stellvertretend für seine Co-Autoren.

›Netz Düren‹ als Praxisbeispiel für die Wirtschaftlichkeitsanalyse
Der VDE nutzt das ›Netz Düren‹ mit seinen Linien RB 21 Nord, RB 21 Süd und RB 28 als Praxisbeispiel für seine Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen. Ausgewertet wurden die vom Zweckverband Nahverkehr Rheinland (ZV NVR) als Aufgabenträger und der Rurtalbahn als Eisenbahninfrastrukturunternehmen bereitgestellten Daten für das Fahrplanjahr 2026, also Fahrplan, Flottengrösse, Betriebsleistung, Geschwindigkeitsbegrenzungen usw. Diese Informationen ergänzte der VDE um eigene Messungen von Geschwindigkeit sowie von Beschleunigungs- und Abbremswerten einiger Züge und ihrer Haltezeiten an den Stationen. Den Energiebedarf der Triebzüge auf den Strecken berechnete der VDE auf der Grundlage von Simulationen, die neben realistischen Geschwindigkeitsverläufen individuelle Geländeprofile, Leistungswerte von Nebenaggregaten und Leerlauf-Bedarfe berücksichtigen. Den jeweiligen Kraftstoff- bzw. Stromverbrauch der Fahrzeugtypen ermittelte der VDE anhand ihrer in der Literatur beschriebenen technologiespezifischen Wirkungsgrade. Die Kosten für Beschaffung und Wartung der Fahrzeuge sowie für den Austausch ihrer Technologiekomponenten wie Power-Pack, Batterie oder Brennstoffzelle einerseits, wie auch die Kosten für Installation und Betrieb der zusätzlich benötigten Infrastrukturanteile wie Oberleitungen, Elektrifizierungsinseln oder Tankstellen leitete der VDE aus den von Fahrzeugherstellern bereitgestellten Daten ab.

Bereits die dritte Studie
Die VDE-Studie „Bewertung klimaneutraler Alternativen zu Dieseltriebzügen –Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen am Praxis-Beispiel ›Netz Düren‹“ ist die dritte einer Reihe von Studien, finanziert vom deutschen Verkehrsministerium BMVI und durchgeführt vom VDE, die sich aus verschiedenen Blickwinkeln mit den Rahmenbedingungen und Erfolgsfaktoren für Triebzüge mit alternativen Antrieben auseinandersetzen.

VDE-Studie „Bewertung klimaneutraler Alternativen zu Dieseltriebzügen Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen am Praxis-Beispiel ›Netz Düren‹“ >>

Text: VDE, Deutscher Verband der Elektrotechnik Elektronik und Informationstechnik e.V.

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4 Kommentare

Simeon Räber

Was mir beim Vergleich von Batteriesystemen mit Brennstoffzellen jeweils fehlt, ist die Auswirkungen auf das Stromnetz: Die batterieelektrischen Züge müssen ALLE (gleichzeitig) in der Nacht geladen werden, ob die Sonne scheint und der Wind bläst oder nicht. Damit wird eine konstante Nachfrage nach Strom geschaffen, welche mit fluktuierendem Angebot gedeckt werden soll. Damit das funktioniert, braucht es wiederum neue Strom-Speicher. Bei der Wasserstofftechnologie hingegen erübrigen sich zusätzliche Speicher, weil mit dieser Technologie eben eine Speichermöglichkeit geschaffen wird (bspw mit dem Überschussstrom kann die ganze Woche dann gefahren werden).

Gianni Operto

Im Artikel ist zwar ein Hinweis auf die klimaschädigende Wirkung der Dieseltriebzüge, aber keine Aussage, ob diese externen Kosten im Vergleich irgendwie internalisiert wurden. Falls nicht, wären wir wieder einmal bei Äpfeln und Birnen.

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