Wie kommt der Strom zum Zug?
Auf Deutschlands Bahnstrecken fahren seit über 100 Jahren elektrische Züge. Allerdings kann für den elektrischen Zugbetrieb nicht einfach Strom aus der Steckdose verwendet werden. Denn damals wie heute benötigen die Züge eine Frequenz von 16,7 Hertz, während das öffentliche Stromnetz mit 50 Hertz betrieben wird. Für einen zuverlässigen Bahnbetrieb ist eine ausfallsichere und leistungsfähige Versorgung mit Strom erforderlich. Dazu gehört die Erzeugung des Bahnstroms, der Transport zu den einzelnen Bahnstrecken und die Einspeisung in die Oberleitung. Eine Besonderheit im Bahnbetrieb ist die Rückspeisung der Bremsenergie ins Bahnstromnetz.
Die Erzeugung – Bahnstrommix
Erzeugt wird der Bahnstrom auf vielfältige Weise. Rund zwei Drittel erzeugt die DB selbst bzw. wird exklusiv für die Bahn in besonderen Bahnstrom-Kraftwerken erzeugt. Beispielsweise liefern die bayerischen Wasserkraftwerke an der Donau, der Isar und am Walchensee seit fast 100 Jahren umweltfreundlichen Bahnstrom. Zusätzlich helfen klimafreundliche Pumpspeicherwerke wie im bayerischen Langenprozelten beim Ausgleich der üblichen Tag-Nacht-Schwankungen im Netz. Auch Partnerbahnen in Österreich und der Schweiz haben starke Wasserkraftwerke und sind mit der DB im kontinuierlichen Verbund. Der Rest wird aus anderen Quellen zugekauft und aus dem öffentlichen 50-Hertz-Netz über Umformer und Umrichter in Bahnstrom mit der besonderen Frequenz von 16,7 Hertz umgewandelt. Schon heute verwendet die DB so viel Strom aus Erneuerbaren Energien wie möglich – rund 60 Prozent derzeit. Ab dem Jahr 2038 soll ausschließlich Ökostrom eingesetzt werden.
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Zahlreiche Wasserkraftwerke in Bayern erzeugen Bahnstrom für die DB... -
...wie hier in Bad Reichenhall.
Der Transport – Das deutsche Bahnstromnetz
Um eine maximale Leistungsfähigkeit für den Zugverkehr sicherzustellen, betreibt die DB in Deutschland ein eigenes Bahnstromnetz. Dieses ist derzeit rund 8.000 Kilometer lang und verteilt den Bahnstrom von den Kraftwerken bis zu den Bahnstrecken, wo er verbraucht wird. Transportiert wird Bahnstrom mit 110 kV. Zum Einsatz kommen dabei grundsätzlich Freileitungen mit unabhängiger Leitungsführung sowie mit der Bahnstrecke gebündelte Leitungen. Würde man alle Leitungen des Bahnstromnetzes aneinanderlegen, könnte man München mit Peking verbinden.
Das eigene Bahnstromnetz bietet beste Voraussetzungen für den deutschen Bahnverkehr: Neben einer hohen Leistungsfähigkeit und einer großen Ausfallsicherheit durch Redundanz verringert es die Belastung der Steuerzahler und minimiert die Abhängigkeit des Zugverkehrs von lokalen Stromversorgern. Auch in anderen Ländern - beispielsweise in Österreich - gibt es eigene Bahnstromnetze. Das österreichische und das schweizerische Bahnstromnetz sind mit dem deutschen sogar verbunden.
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Gemeinsamer Mast für Oberleitung und Bahnstromleitung -
Stahlgittermasten neben der Bahnstrecke -
...oder völlig unabhängig vom Verlauf der Bahnstrecke.
Die Nutzung – Oberleitung und Zugverkehr
Elektrische Züge entnehmen den Strom über einen Stromabnehmer aus der Oberleitung. Aber der Strom muss erst einmal in die Oberleitung kommen. Das passiert an den sogenannten Unterwerken. Etwa alle 50 Kilometer wird an einem Unterwerk der Strom mit einer Spannung von 110 kV von der Bahnstromleitung transformiert und mit 15 kV in die Oberleitung eingespeist, um den Energiebedarf der Züge zu decken. Die einzelnen Unterwerke werden durch die Bahnstromleitung verbunden und mit Energie versorgt. Rund 20.000 Züge werden so jeden Tag in Deutschland klimafreundlich mit Strom angetrieben.
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An den Unterwerken wird die Spannung des Stroms in 15 kV transformiert. -
Mit der richtigen Spannung kann der Bahnstrom in die Oberleitung eingespeist werden. -
Über den Stromabnehmer auf dem Dach des Zuges wird der Strom von der Oberleitung entnommen. Der Zug kann nun mit diesem Strom fahren.
Die Rückspeisung – Strom gewinnen beim Bremsen
Der elektrische Zugverkehr verbraucht besonders wenig Energie und ist führend in der Energieeffizienz im Vergleich zu anderen Verkehrsarten. Aber unsere Züge sind nicht nur effizient, viele davon erzeugen sogar selbst Strom – ganz einfach beim Bremsen. Denn alle modernen elektrischen Züge der Deutschen Bahn sind mit der sogenannten Bremsenergie-Rückspeisung ausgestattet. Beim Bremsen arbeiten ihre Motoren als Generatoren. So wandeln sie die Bewegungsenergie in Strom um, der in die Oberleitung zurückfließt. Dieser Strom kann dann wieder von anderen Zügen genutzt werden. Im Jahr 2018 waren das insgesamt 1.349 Gigawattstunden Strom. Züge wie der ICE sparen damit in einem Jahr so viel Strom, wie rund 400.000 Vier-Personen-Haushalte jährlich verbrauchen.
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