Nun haben wir viele Aspekte des Bahnverkehrs betrachtet, wie er ist, wie er sein könnte, wie er sein sollte und wie er sich zur Zeit entwickelt. Die physikalischen Gegebenheiten wurden auf ihre Auswirkungen hin untersucht, Chancen und Risiken, Theorie und Praxis einander gegenüber gestellt. Was folgt aus all dem nun für die eingangs gestellten Fragen, etwa:

Eindeutig ja.

Als Massenverkehrsmittel ist sie dem Individualverkehr in diesem Punkt naturgemäß deutlich überlegen. Das Flugzeug ist zwar auch ein Massenverkehrsmittel, kann aber auf Grund der außerordentlich hohen Geschwindigkeiten nicht gleichzeitig außerordentlich sparsam sein. Das ist physikalisch unmöglich. Allein ein Flugzeug mit einer Masse von 100 t, also einem Gewicht von ≈ 1 MN, in 10 000 m Flughöhe zu heben kostet theoretisch

W = 10⁶ N * 10⁴ m = 10¹⁰ Nm = 10¹⁰ J = 10 GJ ≈ 2,8 MWh

oder praktisch, wieder mit einem Wirkungsgrad von 33% gerechnet, etwa 1 t Kerosin. Danach nimmt sich das Flugzeug erstaunlich bescheiden aus. Trotz der hohen Geschwindigkeit ist der Bedarf pro Sitzplatz über die Strecke gemittelt nur unwesentlich höher als beim Auto, denn dort oben ist die Luft dünn und der Luftwiderstand entsprechend geringer. Die absoluten Verbräuche sind »nur« deswegen so hoch, weil die zurück gelegten Entfernungen auch ausgesprochen lang sind. Selbst gänzlich ohne jede Kraftstoffsteuer berichtet die Lufthansa daher von Treibstoffkosten in Höhe von 20% des Umsatzes statt nur 3% bei der DB AG – einschließlich »Schienensteuer«. So regt denn auch das Flugzeug schon die Gemüter wieder an, unter der Bezeichnung »Hyperloop« ein Netz ultraschneller Bahnen in Röhren mit vermindertem Luftdruck zu errichten, um den irgendwann mangels fossilen Kraftstoffs nicht mehr möglichen Luftverkehr zu ersetzen, denn der Kraftstoff ist in jedem Fall – Auto oder Flugzeug – endgültig verbrannt, verpufft und verloren. Nur der Schienenverkehr bietet dagegen die Möglichkeit des elektrischen Antriebs, der den Energiefluss im Prinzip umkehrbar macht. Schon seit über 30 Jahren wird bei vielen europäischen Bahnen die entsprechende Technik in die Triebfahrzeuge eingebaut, so auch bei der DB in die aktuelle Schnellzuglok der BR 101. Das Energiekostenmanagement der DB AG gibt deren durchschnittliche Laufleistung für 2009 mit 347 620 km bei einem durchschnittlichen Verbrauch von 15,2 kWh/km während der Fahrt an. Da sich wiederum ein Liebhaber gefunden hat, der ihr eine eigene Webseite widmet, erfährt man dort weiterhin, dass diese E-Lok mit ihrer Motorleistung von üppigen 6 600 kW für etwa 3 Millionen Euro zu haben ist. Das ist natürlich kein Pappenstiel! Der Energie-Verbrauch addiert sich aber zu etwa 5,28 GWh im Jahr oder knapp 160 GWh in 30 Dienstjahren. Dazu kommt ein Aufschlag von ≈ 10% für Verbrauch im Stillstand, der zum größten Teil auf die Zug(vor)heizung zurück zu führen sein dürfte. Den muss man mitrechnen, da man auch beim Dieselfahrzeug den verheizten Dieselkraftstoff zwangsläufig mitrechnen muss, wenn nur im Prinzip, nicht aber in der Praxis (Bild 20) getrennte Tanks verwendet werden. Mit dem Hochtarif gerechnet, liegen die gesamten Energiekosten in den 30 Dienstjahren der Lok bei fast 20 Millionen Euro – das Achtfache des Anschaffungspreises! Mit anderen Worten: Eine Sparmaßnahme, die den Energie-Verbrauch um z. B. 20% senkt, spart so viel wie die komplette Lok gekostet hat! Hier beim Einkaufspreis zu »sparen« wäre also eine der seltsamsten »Sparmaßnahmen« gewesen, die man sich hätte vorstellen können. Von 2011 bis 2017 stieg der Anteil in das Fahrleitungsnetz zurückgespeister Energie von 8,9% auf 15% – von einem Bahnstrom-Verbrauch, der im selben Zeitraum von 10,4 TWh auf 8,3 TWh fiel! Hieraus wiederum lässt sich zurückrechnen, dass von der Ersparnis von 2,1 TWh allein 14,75% auf das Konto der Rückspeisung gingen. Dabei liegt der Anteil für die einzelne Lok, die das kann, etwas höher, da noch ein paar alte Loks unterwegs sind, die nicht zurück speisen können und so den Durchschnitt etwas herunter ziehen. In jedem Fall aber ist der Strom, so zu sagen, nach Gebrauch wieder vorhanden und kann erneut genutzt werden. Das funktioniert sonst nur bei Wasser (oder z. B. beim Kupfer!), aber niemals bei Kohle, Öl oder Gas und bei Uran auch nur sehr begrenzt. Die Schokoladenseite der E-Lok ist das, was sie mit dem berühmten Schokoriegel gemeinsam hat: Sie bringt verbrauchte Energie sofort zurück!

Eindeutig ja, und zwar insbesondere:

• Im Fernverkehr, wo sehr schnell gefahren wird,
• im Nahverkehr, wo oft gehalten wird,
• und im Güterverkehr, wo die bewegten Massen besonders groß sind.

Das Einspar-Potenzial liegt also bei der Bahn »insbesondere« … – überall! Sind die Potenziale auf der Straße und in der Luft während der letzten wenigen Jahrzehnte schon weit gehend erschlossen worden, blicken die Bahnen in einer Welt knapper und entsprechend teurer werdender Treib- und Brennstoffe dennoch einer großartigen Zukunft entgegen. Schon seit etlichen Jahren sind bei der Deutschen Bahn AG ebenso wie beispielsweise in den führenden »Bahn-Nationen« Frankreich und Japan optimale Züge und optimale Trassen in Betrieb, aber erst, wenn beides zusammenkommt, kommt der bereits lange – nicht nur auf dem Papier, sondern im wirklichen Leben – bestehende Fortschritt richtig zum Tragen. Die Elektrifizierung ist hierzu eine notwendige Voraussetzung.

Rechnerisch benötigt ein IC-Zug aus Lok und 3 Wagen, also aus 4 Fahrzeugen, bei einer Geschwindigkeit von 200 km/h etwa 850 kW mechanischer Leistung allein zur Überwindung des Luftwiderstands. Hinzu kommen 200 kW für die Rollreibung (bei jeder Geschwindigkeit); macht zusammen 1050 kW für die Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit, also 1050 kWh für 200 km oder 5,25 kWh/km.

Der 4-teilige Dieseltriebwagenzug der BR 605 hat jedoch einen deutlich günstigeren c_w-Wert. Rechnet man mit 700 kW bei 200 km/h – plus wiederum 200 kW Rollreibung – so entspricht dies 900 kWh für 200 km oder 4,5 kWh bzw. (bei 33% Gesamt Wirkungsgrad) 1,5 l Kraftstoff für einen Kilometer. Der tatsächliche Verbrauch lag bei seinem letzten Einsatzfall bei 2 l/km.

Im Nahverkehr wird dagegen langsam gefahren, aber umso häufiger gehalten. Folglich sehen die Verhältnisse dort ganz ähnlich aus. Auch hierzu wurde ein Beispiel herausgegriffen, das nachfolgend dargestellt werden soll:

Die Regionalbahnlinie RB 51 benötigt für die etwa 100 km lange Strecke von Dortmund nach Enschede knapp 2 Stunden und hält auf der Strecke 20 Mal. Zieht man die fahrplanmäßigen Haltezeiten ab, so bleiben knapp 1,5 h reine Fahrzeit übrig. Dies ergibt eine durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit, solange der Zug denn fährt, von ≈ 70 km/h (Tabelle 9). Mit dieser Geschwindigkeit zu rechnen ist natürlich unrealistisch, da die Beschleunigungs- und Bremsphasen vernachlässigt werden. Mit der höchstzulässigen Geschwindigkeit zu rechnen wäre ebenso unrealistisch, da diese nicht notwendiger Weise zwischen zwei Halten immer – sondern im praktischen Betrieb eher selten – wirklich erreicht wird. So wurde in bestmöglicher Näherung der Mittelwert zwischen beiden als die stets zwischen zwei Halten gefahrene Geschwindigkeit angenommen, um den Bedarf an mechanischer Energie für eine Fahrt abzuschätzen. Dabei wurde für die Luftreibung so gerechnet, als führe das hier eingesetzte Fahrzeug (BR 643 in 3-teiliger Ausführung) konstant ohne Halt die gesamte Strecke mit dieser Geschwindigkeit. Zur Errechnung des Energie-Bedarfs für die 20 Beschleunigungen wurde ebenfalls mit diesem Wert und der Masse eines etwa halb voll besetzten Fahrzeugs gerechnet. Die Ergebnisse (Tabelle 10) zeigen, ähnlich wie zuvor für den Fernverkehr und für den Regionalverkehr dargestellt:

• Vom gesamten Bedarf nach mechanischer Energie von 300 kWh entfallen etwa 175 kWh oder ⁷/₁₂ auf die 20 Beschleunigungen und nur etwa 125 kWh oder ⁵/₁₂ auf die Reibung. Somit fällt beim Diesel-Betrieb mehr als die Hälfte der erzeugten mechanischen Energie letztlich der Bremse zum Opfer.
• Nimmt man an, ein elektrischer Antrieb ermögliche die Rekuperation von 75% der kinetischen Energie, so ließe sich der Bedarf insgesamt nahezu halbieren.
• Rechnet man mit einem Wirkungsgrad von 30% für den Diesel- und 85% für den elektrischen Antrieb, so fielen die Energiekosten bei Umstellung auf elektrischen Betrieb von 115 € auf 25 €, also um 90 € für die einfache Fahrt, hin und zurück schon 180 €. Das entspricht immerhin dem Fahrgeld von 4 Fahrgästen zum Normalpreis oder 8 Fahrgästen mit BahnCard50 – ein beträchtlicher Anteil für eine reine Netto-Ersparnis bei einer kleinen Regionalbahn mit nur 130 Sitzplätzen.

Dies eröffnet drei Handlungsoptionen:

• Die Strecke wird elektrifiziert – bei einer 100 km langen, eingleisigen Strecke mit schwacher Auslastung ein Unterfangen mit fragwürdiger Wirtschaftlichkeit.
• Einsatz eines Akkumulator-Fahrzeugs – die Amortisation der Mehrkosten für einen Akkumulator nähme etwa 4000 einfache Fahrten in Anspruch, entsprechend vielleicht 500 Tagen. Die Rechnung mag jedoch hier nicht aufgehen, weil zu wenig Ladezeit zur Verfügung steht, weswegen mehr Fahrzeuge erforderlich werden können als jetzt Dieselfahrzeuge im Einsatz sind.
• Die richtige Lösung wäre hier wohl der Einsatz des vorgeschlagenen Fahrzeugs mit Akkumulator und kleinem Diesel-Generator: Der Akku wird auf einen Bruchteil seiner Kapazität reduziert und aus dem Diesel-Generator kontinuierlich nachgeladen. Es bleibt beim Elektro-Antrieb, der im strengen Sinn des Wortes kein Hybrid-System ist, da keines der beiden parallel arbeitenden Systeme die Aufgabe allein erfüllen könnte. Der Zug benötigt im Verlauf von 2 Stunden etwa 300 kWh mechanische Energie, einer mittleren Leistung von gut 150 kW entsprechend. Die beiden Dieselmotoren zu je 315 kW sind damit nur zu knapp 25% ausgelastet, was deren Effizienz mindert. Die Leistung wird zum hurtigen Beschleunigen aber gebraucht. Die Umstellung auf elektrischen Antrieb mit Rekuperation könnte die mittlere Leistung noch auf z. B. 80 kW mindern – einschließlich Verlusten und Hilfsbetrieben vielleicht 100 kW – die dann mehr oder weniger kontinuierlich abgefordert würde. Ein PKW-Motor würde also ausreichen. Der Kraftstoff-Verbrauch müsste um 50 l für die einfache Strecke liegen, was einer Einsparung von fast 50% entspräche.

Steigungen sind in der hier beispielhaft ausgewählten Strecke nicht enthalten. Hätte man etwa die RB 52 von Dortmund nach Lüdenscheid (Bild 35) ausgewählt, käme noch hinzu, dass allein die 135 m Höhendifferenz auf den letzten 5 km von Brügge(W) bis Lüdenscheid ≈ 10 l Kraftstoff kosten. Die Elektrotraktion könnte davon auf dem Rückweg umgerechnet etwa 7,5 l wieder »zurückholen«. Bei der derzeitigen Praxis sind sie verloren und kosten auch noch Bremsbeläge. Zudem fährt dieser Dieseltriebzug nur etwa 40 km weit und davon fast die Hälfte unter Oberleitung, wo während der Fahrt nachgeladen werden könnte. Hier wäre die voll elektrische Akku-Lösung angesagt.

Mittlerweile ist Lüdenscheid auch von Köln direkt erreichbar. Die auf jener Strecke eingesetzten Züge der BR 620 haben das doppelte Gewicht. Damit verdoppelt sich der betreffende Verbrauch auf dem »letzten Hügel« für diese gleich mal auf ≈ 20 l Kraftstoff – und das Sparpotenzial entsprechend.

Für jene Strecken, auf denen sich eine Elektrifizierung trotz alledem nach gegenwärtigen Praktiken und Rechenmethoden noch immer nicht lohnt, wurden Vorschläge entworfen, wie in Zukunft vielleicht der Strom für ein Elektrofahrzeug mitgenommen werden kann. Bis dahin jedoch muss z. B. auch das Angebot von Fahrkarten »mit 100% regenerativ erzeugtem Strom« auf den Fernverkehr beschränkt bleiben, wo ausschließlich elektrisch gefahren wird. Auf den Nebenstrecken müsste zumindest durch Einsatz von deutlich mehr Elektrotechnik dem Dieselmotor beigebracht werden, den Kraftstoff weitaus besser auszunutzen als dies mit der derzeitig angewandten Technik möglich ist. Dabei wiegt besonders schwer, dass die DB AG für Dieselkraftstoff offenbar einen ähnlich hohen Steuersatz bezahlen muss wie der Autofahrer. Heizöl kostet nur die Hälfte. Die in der öffentlichen Wahrnehmung ebenso wie im wirklichen Leben vorhandenen ökologischen Vorzüge der Züge könnten vorzüglich genutzt werden, um den Vorsprung weiter auszubauen. Dies sollte in der Öffentlichkeit und in der Politik möglichst noch weiter gehend als bisher wahrgenommen werden. Das BMBF und die EU-Kommission fänden hier wirklich förderungswürdige Projekte vor, die Europa über die erzielbare Energie-Einsparung hinaus als Technologie-Standort stärken könnten.