Diese Animation zeigt einen Entwurf für den Next Generation Train. Er soll Hochgeschwindigkeitsreisen auf der Schiene komfortabler und effizienter machen.

Stuttgart 21 spaltete das Land: Parteien und selbst Familien zerstritten sich über der Frage, ob man einen Bahnhof im Boden der schwäbischen Metropole versenken dürfe oder nicht. Nach dem zumindest in den Augen von Bahn und Politik bestandenen Stresstest wird nun kräftig gebaut – bis 2020 soll der neue Tiefbahnhof den Betrieb aufnehmen. Doch womöglich ist das modernste Vorzeigeprojekt der Deutschen Bahn dann schon wieder veraltet und entspricht nicht mehr den Anforderungen der neuen Zeit, befürchtet Joachim Winter vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt.

"Die vorhandene Bahninfrastruktur mit den aus Kaiserzeiten übernommenen Bahnhöfen ist nicht mehr zeitgemäß. Und auch Stuttgart 21 ist konventionell geplant. Die heutigen Bahnsteigbreiten verkraften beim Umsteigeverkehr überhaupt nicht die Passagierzahlen, die wir im Sinn haben", sagt der Projektleiter des Next Generation Train (NGT), des Zugs der Zukunft, der vielleicht schon bald über Deutschlands Hochgeschwindigkeitstrassen rauscht. Bis zu 1.600 Passagiere kann und soll der NGT dann in seinen Doppelstockwaggons im Eiltempo transportieren – viel zu viele für die schmalen Bahnsteige, auf denen sich schon jetzt die Reisenden mit ihrem Gepäck stauen und in die Quere kommen. Zum Vergleich: Heutige ICE der dritten Generation besitzen gerade einmal 460 Sitzplätze.

Wenn Deutschland die Energiewende jedoch ernst nimmt, werde die Politik auch nicht an der Bahn und damit dem NGT mit seinen großen Passagierzahlen vorbeikommen, meint Markus Hecht von der Technischen Universität Berlin : "Die Eisenbahn muss wachsen – aus Umweltgründen und wegen der Energieeffizienz, und beides ließe sich mit relativ wenig Aufwand bewerkstelligen. Doch hierzulande werden die Potenziale noch nicht genutzt." Und das Potenzial ist riesig, wie seine Arbeit und die des Kollegen Joachim Winter zeigt: Schon mit kleinen Veränderungen kann man die Eisenbahn in Deutschland dramatisch leiser, energiesparender und schneller machen – so es denn gewollt ist.

Die Bremse als Dynamo

Allein über die Bremse zum Beispiel können die Zukunftszüge um bis zu ein Drittel effizienter werden, so Hecht: "Die gängige Bremse ist momentan die Luftbremse, die freigesetzte Energie verpufft als Wärme in die Umwelt. Mit einer elektrisch regenerativen Bremse sparen wir dagegen bis zu 30 Prozent der benötigten Energie ein." Beim Hochgeschwindigkeitszug des DLR treiben Elektromotoren die Lokomotive an, die beim Bremsen als Generatoren funktionieren und Strom produzieren. "Und diesen speisen wir entweder ins Stromnetz zurück oder speichern ihn an Bord, damit er gleich vor Ort wiederverwertet werden kann", ergänzt Winter. Das erfordere jedoch auch neue Speichermöglichkeiten im Zug, denn die bisherigen Batterien reichen hierfür einfach noch nicht aus. "Beim Bremsen entstehen keine kleinen Mengen. Wir brauchen daher vorerst vor allem im Netz Abnehmer – ähnlich wie bei der Windkraft. Es nützt nichts, diesen Strom zu erzeugen, wenn es dafür keine Nutzer oder Speicher gibt", so der DLR-Ingenieur.

Erschienen auf spektrum.de © Screenshot ZEIT ONLINE

Prinzipiell wäre diese Technik sogar schon heute einsetzbar, bei den modernen ICE würden schon einige Softwareanpassungen genügen, um den Zug zur Eigenenergieproduktion zu nutzen, sagt Markus Hecht: "Dazu müsste aber auch das Signalsystem der Bahn großflächig auf das European Train Control System (ETCS) umgestellt werden, was die Politik aber wegen der Investitionskosten bislang scheut." Bislang läuft dieses Leitsystem, das Europas Eisenbahnverkehr einheitlich steuern soll, nur auf wenigen ausgewählten Strecken, bis 2020 sollen dann 8.000 Kilometer Gleis damit ausgerüstet sein – Deutschlands gesamtes Netz hat jedoch eine Länge von rund 40.000 Kilometer.

Das höchste Level 3 des ETCS ermöglicht das so genannte Fahren im relativen Bremswegabstand und damit eine höhere Auslastung viel genutzter Hauptstrecken. Zusammen mit dem Bordcomputer kann das System gezielt und sanft bremsen, während der menschliche Lokführer mitunter zu stark auf die Bremse tritt, weshalb er nach Kurven oder Eng- und Gefahrenstellen wieder beherzter beschleunigen muss – was entsprechend Energie kostet.

Die Aerodynamik ist noch lange nicht ausgereizt

Großes Potenzial steckt zudem in einer weiter verbesserten Aerodynamik: Der Zug der Zukunft soll deshalb durchgängig doppelstöckig von der Zugspitze an aufgebaut sein und nicht mehr wie momentan die Regionalbahnen, bei denen ein deutlicher Sprung zwischen der Lok und den Waggons auftritt. Dadurch entstehen Verwirbelungen und ein erhöhter Luftwiderstand, der energiezehrend überwunden werden muss.

Der eigentlich Clou des NGT ist allerdings der Strombezug aus der Strecke, was nicht nur die Lärmbelastung dämpft, sondern vor allem Reibungsverluste minimiert. Dazu sollen Stromschleifen in der Strecke verlegt werden, die per Induktion die Energie direkt auf den Zug übertragen, wenn dieser darüber hinweg rast. "Diese Technik funktioniert bereits bei Straßenbahnen wie in einem Augsburger Beispiel von Bombardier, allerdings noch bei langsamen Geschwindigkeiten. Wir wollen es aber auch bei 400 Kilometer pro Stunde schaffen", erläutert der DLR-Mitarbeiter.