Die Oberleitung soll überflüssig werden
Nach dem Vorbild der Magnetschwebebahn Transrapid sollen künftig Züge berührungslos mit Energie versorgt werden. Das funktioniert wie bei Ladestationen für Elektroautos.
Vorbild Magnetschwebebahn: Auch Züge sollen künftig berührungslos mit Energie versorgt werden, wie dies beim Transrapid der Fall ist.
Foto: Transrapid
An der Magnetschwebebahn Transrapid, die den Flughafen von Shanghai mit der Stadt verbindet, sucht man vergeblich nach einem Stromabnehmer oder Stromschienen. Die Energie wird berührungslos auf induktivem Weg in das schwebende Fahrzeug übertragen. Eine ähnliche Lösung suchen Wissenschaftler jetzt für den elektrischen Bahnbetrieb. Stromschienen, wie sie beispielsweise in Großbritannien üblich sind, oder auch bei U- und S-Bahnen, sollen nicht eingesetzt werden, weil die offen liegenden Stromleiter eine große Gefahr wären. Alle Bahnstrecken müssten sicher abgeriegelt sein, niveaugleiche Bahnübergänge müssten durch Brücken oder Unterführungen ersetzt werden.
Ladestationen für Elektrofahrzeuge sind Vorbild
Vorbild für die fahrdrahtlose Versorgung sind Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Diese bestehen aus einer Kupferspule, durch die ein Wechselstrom fließt. Dieser erzeugt ein elektromagnetisches Feld, das in einer zweiten Spule an Bord des Elektrofahrzeugs in Strom umgewandelt wird, der die Bordbatterien lädt. Genauso funktioniert ein Transformator.
Schienen müssen mit hoher Präzision verlegt werden
Im Stillstand funktioniert das bestens. Die Stromübertragung auf fahrende Züge ist komplizierter. Der Fahrweg muss dazu mit zahlreichen Spulen ausgestattet werden, die ein elektromagnetisches Feld erzeugen. Die Empfängerspulen müssen in möglichst geringem Abstand darüber gleiten. Je größer der Spalt zwischen beiden Spulen ist desto mehr Energie geht verloren. Die Schienen müssen also mit noch höherer Präzision verlegt werden, damit der Abstand immer gleich bleibt.
Bei der Magnetschwebebahn Transrapid ist das kein Problem. Sie rollt nicht auf Schienen, sondern schwebt auf einem Magnetfeld, das gleich bleibende Abstände garantiert, auch bei hohen Geschwindigkeiten. Die erreichen auch moderne Züge wie ICE oder TGV.
Spulen um Fahrweg nur bei Bedarf einschalten
Um Stromverschwendung zu vermeiden werden die Spulen im Fahrweg nur eingeschaltet, wenn sich ein Zug nähert. Das muss präzise klappen, sonst bleibt er stehen. Außerdem muss stets ein an die Geschwindigkeit angepasstes elektromagnetisches Feld bereitgestellt werden. Die Forscher der Universität Stuttgart und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) wollen das System so auslegen, dass Schienenwege nachgerüstet werden können, sodass sie von Zügen mit Oberleitung ebenso befahren werden können wie von Fahrzeugen mit Empfängerspulen.
Geringere Schäden durch Verzicht auf Oberleitungen
Eine induktive Stromübertragung ist weit weniger störanfällig als die klassische mit Fahrdraht. Wenn er im Winter vereist bilden sich Funken, die den Verschleiß von Stromabnehmern und Fahrdraht massiv ansteigen lässt. Bei Stürmen, deren Zahl und Intensität wegen des Klimawandels nach Auffassung von Wetterforschern auch hier zu Lande zunehmen, werden Oberleitungen oft durch umstürzende Bäume zerstört. Manchmal dauert es wochenlang, wie nach den Stürmen zu Pfingsten, bis alle Schäden beseitigt sind, wie gerade im Ruhrgebiet.
Das Land Baden-Württemberg hat für die Forschungsarbeiten 860.000 Euro zur Verfügung gestellt.
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