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Diesel oder elektrisch: wie moderne Züge ihre Energie bekommen

Fast jeder moderne Zug dreht seine Räder mit Elektromotoren. Der eigentliche Unterschied liegt darin, woher der Strom kommt: von einem Generator an Bord oder von einem Draht entlang der Strecke.

Geh an einem Bahnsteig entlang, und die Züge vor dir werden meist von Elektromotoren angetrieben, ob oben ein Draht hängt oder nicht. Unterschiedlich ist die Stromquelle. Ein Dieselzug erzeugt den Strom an Bord aus Kraftstoff. Ein elektrischer Zug bezieht ihn von der Bahn selbst. Diese eine Entscheidung prägt Beschleunigung, Betriebskosten und welche Strecken sich zu verkabeln lohnen.

Diesel: drei Wege zu den Rädern

Ein Dieselmotor läuft am besten bei einer ziemlich gleichmäßigen Drehzahl, aber ein Zug muss aus dem Stand mit einer enormen Last anfahren. Zwischen Motor und Rädern muss etwas sitzen, das diese Lücke überbrückt.

Der Motor selbst wandelt etwa 35 bis 45 Prozent der Energie des Kraftstoffs in Wellenleistung um, und Generator und Motoren verlieren noch etwas. Ein dieselelektrischer Zug ist daher ein kleines Kraftwerk auf Rädern. Sein Vorfahre, die Dampflok, erledigte dieselbe Aufgabe mit Kessel und Zylindern, wie beschrieben in wie eine Dampflokomotive funktioniert.

Elektrisch: Strom von außen

Ein elektrischer Zug nimmt Strom aus einer Oberleitung über einen Stromabnehmer, oder von einer Stromschiene neben dem Gleis über einen Schleifschuh. Ein Transformator und Umrichter im Zug passen ihn für die Motoren an. Die Elektromotoren und ihre Ausrüstung haben vom Netz bis zum Rad typischerweise deutlich über 85 Prozent Wirkungsgrad, ungefähr, wobei die Gesamtzahl auch davon abhängt, wie der Strom erzeugt wurde.

Die Systeme unterscheiden sich je nach Land und sind oft ein Erbe aus der Zeit, in der die jeweilige Strecke elektrifiziert wurde:

Übliche Bahn-Versorgungsspannungen in Volt. Das 25-kV-System arbeitet mit 25,000 V, das 33-Fache der 750 V einer Stromschiene. Die DC-Systeme sind 750, 1,500 und 3,000 V; das andere AC-System hat 15,000 V.

Warum die Spannung wichtig ist

Leistung ist Spannung mal Strom, daher braucht eine höhere Spannung bei gleicher Leistung weniger Strom. Ein Zug mit 5 MW braucht bei 25 kV etwa 200 A, aber bei 750 V etwa 6,700 A. Bei hoher Spannung reichen dünnere Leitungen und weniger Einspeisepunkte. Deshalb eignet sich eine 25-kV-Oberleitung für lange, schnelle Strecken, während eine 750-V-Stromschiene für dichte Netze auf kurzen Strecken mit eng beieinander liegenden Umspannwerken geeignet ist. Die Schiene liegt nahe am Boden, daher wäre dort hohe Spannung unsicher.

Warum elektrische Züge stärker beschleunigen

Ein Dieselzug trägt seine Energiequelle mit sich, daher begrenzen Größe und Gewicht des Motors seine Leistung. Eine typische Diesellokomotive auf Hauptstrecken liefert etwa 2 bis 3 MW. Eine E-Lokomotive lässt das Kraftwerk hinter sich und kann 5 MW oder mehr aus der Oberleitung ziehen, manchmal weit mehr. Mehr Leistung bei gleicher Masse bedeutet stärkere Beschleunigung und höhere Höchstgeschwindigkeit, was für Halteverkehr und Hochgeschwindigkeitsstrecken passt.

Die Räder müssen trotzdem greifen. Da Stahl auf Stahl nur begrenzt haftet, hilft zusätzliche Leistung nur bis zu dem Punkt, an dem die Räder durchrutschen.

Rekuperationsbremsung

Ein Elektromotor kann rückwärts als Generator laufen. Bremst der Triebfahrzeugführer, wandeln die Fahrmotoren die Bewegung des Zuges zurück in Strom und speisen ihn in die Leitung ein, wo ihn ein anderer Zug nutzen kann, oder in Widerstände auf dem Dach, wenn ihn nichts aufnehmen kann. Die Einsparung ist auf Strecken mit häufigen Halten am größten. Dieselelektrische Züge können denselben Trick mit dem Motor anwenden, haben aber keinen sinnvollen Ort, an den sie die Energie schicken könnten, daher wird sie üblicherweise als Wärme in Widerständen verheizt.

Fahrleitungskosten gegen Verkehrsaufkommen

Masten, Draht, Umspannwerke und Brücken- oder Tunnelprofile kosten pro Kilometer viel, und die Rechnung ist gleich, ob zehn oder hundert Züge die Strecke nutzen. Elektrische Züge sind günstiger im Betrieb und in der Wartung, daher amortisiert sich die Fahrleitung dort, wo viel Verkehr herrscht. Auf einer ruhigen Nebenstrecke tut sie das womöglich nie. Viele Bahnen behalten Diesel für dünn befahrene Strecken und elektrifizieren Hauptstrecken.

Die Der Bimodus-Triebzug schließt die Lücke. Er führt Dieselmotoren und einen Stromabnehmer mit, fährt unter dem Draht elektrisch und schaltet auf Diesel um, wo der Draht endet. Die Baureihe Class 800 in Großbritannien ist ein Beispiel. Der Kompromiss ist das Mehrgewicht, denn er trägt Motoren mit, die er nur zeitweise nutzt.

Im Spiel Valley Rail: Train Tycoon du kaufst einen Zug, wählst, wohin er fährt, und er fährt die Strecke selbstständig, mit sechs Zugmodellen für Personen- und Güterverkehr. Die App befindet sich im geschlossenen Test.

Fast alle modernen Züge werden elektrisch angetrieben. Die Frage ist, ob der Strom im Zug erzeugt oder aus einem Draht oder einer Schiene bezogen wird.

Was du daraus mitnehmen solltest

Valley Rail: Train Tycoon lässt dich Bahnstrecken bauen, Züge fahren und kleine Städte zu belebten Großstädten wachsen. Es gibt sechs Zugmodelle für Personen und Fracht sowie Bahnübergänge mit automatischen Signalen. Das Spielgeld existiert nur im Spiel und hat keinen Geldwert. Valley Rail ist im geschlossenen Test und noch nicht öffentlich verfügbar.