für die Bahn
Wie senkt man den Stromverbrauch für die Klimatisierung einer Straßenbahn, ohne dass der Komfort auf der Strecke bleibt? Siemens und seine Partner im Forschungsprojekt Ecotram suchen nach wirksamen Sparmaßnahmen, die keine Einbußen beim Komfort für die Fahrgäste mit sich bringen.
Effizienz als Ziel: Ob Eiskanal (ganz oben rechts), UV-Einstrahlung oder Passagier-Simulationen via Heizmatten – im Klimakanal wurde die Wiener Tram durch Extreme geschickt, um ihre Systeme zu optimieren.
Ein Sommertag in Wien – in der Straßenbahn drängen sich die Fahrgäste. Die Klimaanlage läuft auf Hochtouren, doch ist dies für eine angenehme Fahrt überhaupt nötig? "Im Extremfall können Heizung, Klima und Lüftung 30 bis 40 % des gesamten Energiebedarfs ausmachen", erläutert Dr. Walter Struckl, bei Siemens Fachmann für nachhaltige Systeme im öffentlichen Verkehr. Grund genug, um ans Sparen zu denken. An Ideen mangele es nicht, sagt Struckl, doch wie sinnvoll sie sind, hänge von vielen Faktoren ab: "Eine gute Isolierung beispielsweise reduziert die nötige Heizenergie im Winter, aber sie macht die Bahn schwerer und ist darum nicht unbedingt wirtschaftlich." Auch den Fahrkomfort dürfe man nicht aus den Augen verlieren: "Die Lüftungen sind auf maximale Besetzung der Tram ausgelegt. Aber alle zugeführte Luft muss gekühlt oder geheizt werden. Misst man dagegen mit Sensoren die Zahl der Fahrgäste, kann man die Frischluftzufuhr dosieren, und die Luftqualität bleibt trotzdem optimal."
Wie also kann man eine Bahn energiesparend klimatisieren, die Kosten im Rahmen halten und weiterhin zufriedene Fahrgäste haben? Auf der Suche nach Antworten haben Siemens, die Technische Universität Wien, die Wiener Nahverkehrsbetreiber, der Klimaanlagenhersteller Vossloh Kiepe und die Schieneninfrastrukturgesellschaft im März 2010 das Forschungsprojekt Ecotram gestartet. Gefördert wird das 18 Monate dauernde Vorhaben aus dem österreichischen Klima- und Energiefonds. "Wegen ihres hohen Anteils am Energieverbrauch konzentrieren wir uns auf Heizung, Klima und Lüftung, kurz HKL", erklärt Struckl. "Dabei decken die Projektpartner sämtliche Aspekte ab – vom Klimagerät über Klimatestlabors bis zur Produktion und dem Betrieb der Bahnen."
Etwa 100 000 kWh Strom brauchen die HKL-Systeme einer modernen Straßenbahn pro Jahr. Das Ecotram-Projekt wird zeigen, wie weit man diesen Wert reduzieren kann, aber der Geschäftsführer der Wiener Linien, Günter Steinbauer, rechnet mit mindestens 10 %. Alleine auf die 300 modernen Bahnen der Wiener Linien hochgerechnet, wären das Einsparungen von über 3 000 MWh pro Jahr – eine Menge, die 1 200 Haushalte im gleichen Zeitraum verbrauchen.
Insgesamt 20 Sparideen wollen die Partner auf ihre Wirksamkeit abklopfen. Sie reichen von einer besseren Isolierung über das Verwerten von Abwärme bis zu Fußbodenheizungen oder reflektierenden Außenanstrichen. Für Projektleiter Prof. Martin Kozek von der TU Wien sind vorausschauende Regler ein wichtiges Instrument: "Wenn man weiß, dass gleich ein Tunnel kommt, kann man im Sommer die Klimaanlage zurückfahren und den Innenraum mit der kühlen Tunnelluft belüften. Weil die Tram täglich ihre Runden dreht, ergeben sich schnell große Einsparungen."
Walter Struckl verspricht sich viel von Kohlendioxid-Sensoren zur Lüftungssteuerung – über den CO2-Gehalt der Luft lässt sich auf die Zahl der Fahrgäste rückschließen. Aber er denkt auch über die Farbe der Wagenbeleuchtung nach: "In kaltem Licht empfinden Menschen ihre Umgebung um etwa zwei Grad kühler. Mit einer geeigneten Beleuchtung – etwa mit Leuchtdioden – ließe sich viel Energie sparen, indem man die passende warm- oder kaltweiße Lichtfarbe einstellt."
Weil viele Sparmaßnahmen auf bestimmte Situationen abzielen – z.B. die Kühlung eines voll besetzen Wagens – sind sie nur dann wirklich effektiv, wenn dieser Zustand oft auftritt oder die Bahn dabei viel Strom verbraucht. Daher misst Ecotram den Energiehaushalt einer Tram im Klimalabor und im regulären Betrieb. Die gewonnenen Daten fließen in eine Software, mit der Hersteller und Betreiber das thermische Verhalten einer Bahn auf beliebigen Strecken simulieren und so die Klimasysteme optimieren können.