Wie reduzieren neue Niederflurzüge den Energieverbrauch der SBB?

Wenn ein moderner Doppelstockzug der SBB leise in den Bahnhof gleitet, denken viele an Fortschritt und Komfort. Die naheliegende Annahme ist, dass neue Züge per se energieeffizienter sind – durch leichtere Materialien, aerodynamisches Design oder effizientere Motoren. Diese Faktoren spielen zwar eine Rolle, kratzen aber nur an der Oberfläche eines vielschichtigen Prozesses. Aus der Perspektive eines Fahrzeugingenieurs ist die wahre Revolution nicht nur im Fahrzeug selbst zu finden, sondern in der Art und Weise, wie das gesamte System Bahn intelligent gesteuert und optimiert wird.

Die Debatte um Energieeffizienz beschränkt sich oft auf simple Vergleiche. Doch was, wenn die grössten Einsparungen nicht durch eine einzelne, bahnbrechende Erfindung erzielt werden, sondern durch Tausende kleiner, vernetzter Optimierungen? Was, wenn eine bewusste Entscheidung, eine komplexe Technologie wie die Wankkompensation zu entfernen, am Ende mehr Energie und Ressourcen spart als ihre Beibehaltung? Die wahre Antwort liegt in einem Paradigmenwechsel: weg von der isolierten Optimierung einzelner Komponenten, hin zu einer systemischen Intelligenz.

Dieser Artikel taucht tief in die technischen und operativen Strategien der SBB ein. Wir analysieren, wie Entscheidungen über Fahrstabilität, die Elektrifizierung von Stadtbussen in topografisch anspruchsvollen Städten wie Lausanne und die Modernisierung von 40 Jahre alten Lokomotiven Teil eines grossen Energie-Ökosystems sind. Es geht darum, das „Warum“ hinter den technischen Lösungen zu verstehen und zu erkennen, dass die grösste Effizienz im intelligenten Zusammenspiel aller Teile liegt.

Um diese komplexen Zusammenhänge zu beleuchten, gliedert sich dieser Beitrag in verschiedene technologische und strategische Aspekte. Jeder Abschnitt beleuchtet eine Facette des intelligenten Energie- und Ressourcenmanagements im Schweizer Ökosystem des öffentlichen Verkehrs.

Warum wackelt der neue Doppelstockzug weniger als bei der turbulenten Einführung?

Die Einführung des Fernverkehrs-Doppelstockzugs (FV-Dosto) war von Diskussionen über dessen Fahrverhalten geprägt. Die ursprüngliche Lösung, eine aktive Wankkompensation, sollte die Neigung des Wagenkastens in Kurven aktiv ausgleichen, um den Fahrkomfort zu erhöhen. Diese Technologie, die den Zug künstlich „gerade“ hält, ist jedoch komplex, wartungsintensiv und energiehungrig. Sie besteht aus Sensoren, Aktuatoren und einer Steuerungseinheit, die permanent Daten verarbeiten und mechanische Anpassungen vornehmen.

Nach eingehenden Analysen und Testfahrten trafen die SBB eine aus Ingenieurssicht mutige und intelligente Entscheidung: die komplette Deaktivierung und der Ausbau der Wankkompensation. Stattdessen wurden die Drehgestelle mechanisch so optimiert, dass sie eine inhärent hohe Laufruhe gewährleisten. Dieser Schritt illustriert perfekt das Prinzip der Lebenszyklus-Effizienz. Anstatt eine komplexe, fehleranfällige und energieintensive Technologie zu betreiben, wurde eine robustere, passiv-stabile Lösung gewählt.

Das Ergebnis ist kontraintuitiv, aber ökonomisch und ökologisch sinnvoll. Die Investition in den Umbau wird durch signifikant tiefere Unterhaltskosten mehr als kompensiert. Laut einer Mitteilung der SBB führt der Umbau zu einer jährlichen Einsparung von 5 Millionen Franken. Über die gesamte Lebensdauer der Flotte summiert sich die Nettoersparnis auf rund 40 Millionen Franken. Weniger bewegliche Teile bedeuten weniger Wartung, weniger potenzielle Ausfälle und letztlich einen geringeren Ressourcenverbrauch – ein klares Beispiel, wie eine Vereinfachung des Systems die Gesamteffizienz steigert.

Wie meistern E-Busse die steilen Hügel von Lausanne ohne leeren Akku?

Die Topografie von Städten wie Lausanne stellt Elektrobusse vor immense Herausforderungen: Steile Anstiege erfordern hohe Energiemengen, während Talfahrten Potenzial zur Energierückgewinnung bieten. Eine Lösung mit riesigen, schweren Batterien wäre ineffizient, da sie das Fahrzeuggewicht erhöht und wertvollen Platz für Passagiere raubt. Die Antwort liegt auch hier in einer systemischen Lösung, wie sie das TOSA-System (Trolleybus Optimisation Système Alimentation) exemplarisch in Genf vormacht und dessen Prinzipien auch für Lausanne relevant sind.

Das Geheimnis ist das „Flash-Charging“ an Haltestellen. Anstatt die gesamte Energie für den Tag in einer massiven Batterie zu speichern, nutzen die Busse einen Gelenkarm, um sich an ausgewählten Haltestellen in nur 20 Sekunden mit 600 kW Leistung aufzuladen. Dies reicht aus, um die nächste Etappe bis zur nächsten Ladestation zu bewältigen. Die Batterien an Bord sind dadurch kleiner und leichter, was den Energieverbrauch pro Kilometer senkt.

Zusätzlich wird das Prinzip der Rekuperation maximal ausgenutzt. Beim Bremsen und bei der Talfahrt agiert der Elektromotor als Generator und speist die gewonnene Energie zurück in die Bordbatterie. Dieses intelligente Zusammenspiel aus dezentraler, ultraschneller Ladung und maximaler Energierückgewinnung macht den Betrieb in hügeligem Terrain erst wirklich effizient. In Genf wird geschätzt, dass durch das TOSA-System im Vergleich zu Dieselbussen rund 1000 Tonnen CO2 pro Jahr eingespart werden können. Dies ist ein klares Beispiel, wie die Intelligenz in der Infrastruktur und nicht nur im Fahrzeug die ökologische Wende ermöglicht.

Was passiert mit einer Lokomotive nach 40 Jahren Dienst auf der Schiene?

Eine Lokomotive wie die legendäre Re 460, auch als „Lok 2000“ bekannt, ist nach 40 Jahren intensiven Dienstes keineswegs reif für den Schrottplatz. Im Gegenteil, sie ist ein Paradebeispiel für nachhaltiges Ressourcenmanagement und Lebenszyklus-Effizienz. Statt einer kompletten Ausmusterung durchlaufen diese robusten Maschinen ein umfassendes Modernisierungsprogramm. Dies ist nicht nur ökonomisch, sondern auch ökologisch weitaus sinnvoller als die Herstellung einer komplett neuen Lokomotive, die Unmengen an Energie und Rohstoffen verschlingen würde.

Bei der Modernisierung werden zentrale, energieverbrauchsrelevante Komponenten durch modernste Technik ersetzt. Dazu gehören insbesondere die Stromrichter, die den Strom aus der Fahrleitung in die für die Motoren passende Form umwandeln. Neue IGBT-Stromrichter (Insulated Gate Bipolar Transistor) haben einen deutlich höheren Wirkungsgrad als die 40 Jahre alte GTO-Technologie. Weiterhin werden die Transformatoren optimiert und die gesamte Steuerungssoftware erneuert, um den Energieverbrauch präziser zu regeln. Durch die Modernisierung von 119 Lokomotiven dieses Typs konnten laut einer Analyse jährlich rund 27 GWh Energie eingespart werden. Das entspricht dem Jahresverbrauch von über 6000 Haushalten.

Diese Strategie unterstreicht eine tiefere Wahrheit über die Effizienz im Schienenverkehr, wie Matthias Tuchschmid, SBB Energieexperte, treffend zusammenfasst:

Der Bahnverkehr in der Schweiz hat in den letzten 100 Jahren um das zehnfache zugenommen, die Züge sind schneller und komfortabler geworden und trotzdem hat sich der Energieverbrauch seither halbiert.

– Matthias Tuchschmid, SBB Energieexperte im Interview mit SRF

Warum bricht Ihr Internet im Zug immer noch ab, trotz neuer Repeater-Technik?

Die Bereitstellung einer stabilen Internetverbindung im Zug ist eine der grössten technischen Herausforderungen im modernen Schienenverkehr. Während ein Zug mit hoher Geschwindigkeit durch Tunnel, ländliche Gebiete und städtische Zentren fährt, muss die Verbindung nahtlos von einer Mobilfunkzelle zur nächsten übergeben werden. Die metallbeschichteten Scheiben moderner Züge, die zur Wärmeisolierung und damit zur Energieeffizienz beitragen, wirken dabei wie ein Faradayscher Käfig und schirmen Mobilfunksignale effektiv ab.

Um dieses Problem zu lösen, werden sogenannte In-Train-Repeater installiert. Diese Systeme fangen das Signal ausserhalb des Zuges mit einer Aussenantenne auf, verstärken es und verteilen es über Innenantennen im gesamten Wagen. Die neuste Generation dieser Repeater ist frequenzselektiv und kann mehrere Mobilfunkanbieter (Swisscom, Sunrise, Salt) und Technologien (4G, 5G) gleichzeitig unterstützen. Doch selbst mit dieser Technik kommt es zu Abbrüchen.

Die Gründe sind vielfältig: An der Schnittstelle zwischen zwei Funkzellen kann es zu kurzen Übergabelücken kommen. In tiefen Tälern oder langen Tunneln ist die Aussenabdeckung manchmal schlicht nicht vorhanden. Zudem ist die Bandbreite, die der Zug empfängt, eine Ressource, die sich Hunderte von Fahrgästen teilen. Wenn viele gleichzeitig streamen oder grosse Datenmengen herunterladen, bricht die Geschwindigkeit für den Einzelnen ein. Hier stossen wir auf einen Zielkonflikt: Einerseits soll der Energieverbrauch gesenkt werden, andererseits verbrauchen die Repeater und die zugehörige Elektronik ebenfalls Strom. Während die SBB an anderer Stelle erfolgreich 7 Gigawattstunden pro Jahr durch Massnahmen wie LED-Beleuchtung einspart, erfordert der steigende Anspruch an Konnektivität neue Energieinvestitionen im Fahrzeug.

Wann schlafen Anwohner an der Bahnstrecke dank „Flüsterbremsen“ endlich ruhig?

Bahnlärm, insbesondere der von Güterzügen, ist eine erhebliche Belastung für Anwohner entlang der grossen Transitachsen in der Schweiz. Das charakteristische laute, quietschende Geräusch entsteht hauptsächlich durch die traditionellen Grauguss-Bremssohlen. Beim Bremsen rauen diese die Lauffläche der Räder auf, was während der Fahrt zu starken Vibrationen und Lärmemissionen führt.

Die technologische Lösung für dieses Problem sind die sogenannten „Flüsterbremsen“. Dabei handelt es sich um Bremsklötze aus modernen Kompositwerkstoffen (sogenannte K-Sohlen). Diese Verbundstoffe haben die Eigenschaft, die Lauffläche der Räder beim Bremsen zu glätten anstatt sie aufzurauen. Ein glattes Rad rollt deutlich leiser ab. Die Lärmreduktion ist signifikant und kann bis zu 10 Dezibel betragen, was vom menschlichen Ohr als eine Halbierung des Lärms wahrgenommen wird.

Die Schweiz hat hier eine Vorreiterrolle eingenommen und die Umrüstung von Güterwagen, die auf ihrem Netz verkehren, konsequent vorangetrieben. Seit Ende 2019 sind laute Güterwagen auf dem Schweizer Schienennetz faktisch verboten. Die Umstellung ist ein Paradebeispiel für eine systemweite, regulierungsgetriebene Effizienzsteigerung im Bereich der Umweltbelastung. Während dies primär ein Beitrag zur Lebensqualität ist, hat es auch sekundäre Effekte auf die Ressourceneffizienz: Die glatteren Räder und die modernen Bremsbeläge weisen potenziell einen geringeren Verschleiss auf, was die Wartungsintervalle verlängern kann. Der nächste Schritt in der Lärmreduktion sind Scheibenbremsen bei Güterwagen, eine Technologie, die noch leiser ist und sich langsam durchsetzt.

Wie funktioniert der Markt für „Pre-Owned“ Luxusgüter in der Schweiz?

Auf den ersten Blick scheint der Markt für gebrauchte Luxusgüter wenig mit dem Energieverbrauch von Zügen zu tun zu haben. Doch das Prinzip dahinter ist identisch mit der SBB-Strategie zur Lebenszyklus-Effizienz: Anstatt ein hochwertiges Gut nach seiner ersten Nutzungsphase zu entsorgen, wird es überholt, modernisiert und für eine zweite, oft ebenso lange Lebensdauer vorbereitet. Genau das passiert im SBB Industriewerk in Yverdon-les-Bains, dem Kompetenzzentrum für die Modernisierung der Fahrzeugflotte.

Ein Zug ist ein Kapitalgut von enormem Wert. Die Entscheidung, eine Flotte wie den FV-Dosto oder die IC2000-Wagen zu modernisieren, anstatt sie zu ersetzen, ist eine strategische Wette auf die Langlebigkeit der Grundstruktur. Im Werk Yverdon werden die Züge komplett entkernt. Alles, was verschleissen kann oder technologisch veraltet ist – von der Innenausstattung über die Toilettensysteme bis hin zur Elektronik und den Klimaanlagen – wird durch moderne, effizientere Komponenten ersetzt. Der „pre-owned“ Wagenkasten, das solide Fundament, erhält so ein zweites Leben, das oft weitere 20 Jahre andauert.

Diese Strategie der „Refurbishment“ ist der grösste Hebel zur Steigerung der Ressourcen- und Energieeffizienz im gesamten System. Die „graue Energie“, die für die Herstellung der massiven Stahl- und Aluminiumstrukturen eines Zuges benötigt wird, wird auf eine viel längere Lebensdauer verteilt. Dieser Fokus auf Langlebigkeit und Modernisierung ist ein zentraler Baustein der Nachhaltigkeitsstrategie der SBB. Dank solcher Massnahmen konnte die SBB ihre Energieeffizienz massiv steigern. So hat die SBB insgesamt 530 Gigawattstunden im Jahr 2022 gegenüber 2012 eingespart, was die Wirksamkeit dieses systemischen Ansatzes unterstreicht.

Das Märchen vom Blackout: Hält das Schweizer Stromnetz stand, wenn alle um 18 Uhr laden?

Die zunehmende Elektrifizierung des Verkehrs und der Heizsysteme schürt Ängste vor einer Überlastung des Stromnetzes, insbesondere zu Spitzenzeiten. Die SBB ist nicht nur einer der grössten Stromverbraucher der Schweiz, sondern betreibt auch ein eigenes, landesweites Bahnstromnetz. Damit ist sie ein zentraler Akteur in der Debatte um die Netzstabilität und potenzielle Strommangellagen.

Die Vorstellung eines grossflächigen Blackouts, weil zu viele Züge gleichzeitig fahren oder E-Autos laden, ist jedoch stark vereinfacht. Die SBB hat sich intensiv auf das Szenario einer Strommangellage vorbereitet. Das System ist nicht starr, sondern flexibel steuerbar. Im Falle einer drohenden Knappheit kann der Betrieb in mehreren, vordefinierten Schritten gezielt reduziert werden. Dies geschieht nicht willkürlich, sondern nach einem klaren Plan, der die volkswirtschaftlich wichtigsten Verbindungen priorisiert.

Die Eidgenössische Finanzkontrolle (EFK) hat die Vorbereitungen der SBB geprüft und bestätigt die Robustheit der Pläne. In ihrem Bericht heisst es dazu:

Die SBB ist auf den Fall einer Strommangellage gut vorbereitet. Sollte eine Strommangellage eintreten, könnte die SBB das Angebot in mehreren Schritten um bis zu 30 Prozent reduzieren und so 15 Prozent ihres Stromverbrauchs einsparen.

– Eidgenössische Finanzkontrolle, EFK-Bericht über Business Continuity Management bei Strommangellage

Diese Fähigkeit zur intelligenten Laststeuerung ist ein wesentlicher Bestandteil der systemischen Intelligenz. Das Bahnnetz fungiert hier als eine Art riesiger, regulierbarer Verbraucher. Durch die Reduktion von weniger frequentierten Linien oder die Verringerung der Taktfrequenz kann das Gesamtsystem stabilisiert werden, ohne dass es zu einem unkontrollierten Zusammenbruch kommt. Die Resilienz des Systems beruht also nicht auf unendlichen Reserven, sondern auf seiner Fähigkeit zur adaptiven Steuerung.

Wie vermeidet die Leitzentrale Bern Zugkollisionen im dichten Takt?

Die Betriebszentrale der SBB in Bern ist das Nervenzentrum des Schweizer Bahnverkehrs. Hier wird nicht nur die Sicherheit gewährleistet, sondern auch massgeblich zur Energieeffizienz beigetragen. Jeder ungeplante Halt eines Zuges, sei es vor einem roten Signal oder wegen eines Konflikts mit einem anderen Zug, kostet enorme Mengen an Energie. Das Wiederanfahren eines tonnenschweren Zuges ist einer der energieintensivsten Vorgänge im Bahnbetrieb.

Um genau dies zu vermeiden, setzt die SBB auf ein System namens Adaptive Lenkung (ADL). ADL ist das Gehirn des Betriebs: Es berechnet kontinuierlich die Fahrtrouten und Geschwindigkeiten aller Züge für die nächsten Minuten und Stunden voraus. Erkennt das System einen drohenden Konflikt – zum Beispiel, dass ein Zug auf ein noch besetztes Gleis zufährt und anhalten müsste – greift es proaktiv ein. Der Lokführer des herannahenden Zuges erhält eine angepasste Geschwindigkeitsempfehlung auf sein Display. Anstatt mit voller Geschwindigkeit auf das rote Signal zuzufahren und scharf zu bremsen, kann er die Geschwindigkeit frühzeitig reduzieren und im Idealfall langsam durchrollen, sobald der Weg frei ist.

Dieses Prinzip, auch als „grüne Welle“ für Züge bekannt, ist ein perfektes Beispiel für systemische Intelligenz im Betrieb. Es vermeidet unnötigen Energieverbrauch durch das Vermeiden von Stop-and-Go-Fahrten und erhöht gleichzeitig die Pünktlichkeit und die Streckenkapazität. Das Potenzial ist gewaltig: Langfristig kann die SBB durch das ADL-System jährlich bis zu 72 Gigawattstunden einsparen. Die Energieeffizienz wird hier nicht durch den Motor oder das Fahrzeugdesign verbessert, sondern durch reine Software-Intelligenz, die den Verkehrsfluss im gesamten Netz harmonisiert.

Um die Effizienzpotenziale im öffentlichen Verkehr voll auszuschöpfen und die Wechselwirkungen dieser Systeme im Detail zu analysieren, ist der nächste logische Schritt, die technologischen Entwicklungen kontinuierlich zu verfolgen und zu bewerten.