Wasserstoff oder Elektrifizierung: Der Betrieb der Kamptalbahn im Vergleich

Masterarbeit, Fachhochschule St. Pölten 2021, Studiengang Bahntechnologien und Management von Bahnsystemen

Zurzeit sind ca. 46,6 Prozent aller eingleisigen Eisenbahnstrecken in Österreich und 1,5 Prozent aller zweigleisigen nicht elektrifiziert und werden im Fahrbetrieb fast ausschließlich mit Dieselfahrzeugen abgedeckt. Die Österreichische Bundesbahn hat sich das Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2030 vollkommen CO₂-neutral zu fahren. Um das zu erreichen, müssen Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren entweder durch eine meist kostenintensive Elektrifizierung der Eisenbahnstrecken und den Betrieb durch Elektrotriebwägen oder durch Fahrzeuge mit alternativen Antriebskonzepten, wie unter anderem der Brennstoffzelle, ersetzt werden. In der vorliegenden Arbeit wird der Betrieb der genannten Antriebstypen unter der Vorgabe einer CO₂-neutralen Energieversorgung durch definierte Vergleichskriterien gegenübergestellt. Hierfür werden die Anforderungen, die im Gesamtsystem Schiene von Relevanz sind, an das System Wasserstoff ermittelt, um darzustellen, ob nach derzeitigem Erkenntnisstand eine Kostenparität zu Dieselanwendungen möglich ist. Als Fallbespiel wird das Streckenprofil der Kamptalbahn digital abgebildet und fiktiv mit den zu vergleichenden Antriebsarten betrieben. Die gewonnenen Ergebnisse geben einen Überblick, wie sich das System Wasserstoff gegenüber einem Oberleitungsausbau auf der gewählten Beispielstrecke Kamptalbahn verhält, woraus in weiterer Folge eine Empfehlung für einen möglichen Betrieb abgeleitet wird.

Currently, about 46,6 percent of all single-track railway lines in Austria and 1,5 percent of all double-track lines are not electrified and are almost exclusively covered by diesel vehicles in operation. The Austrian Federal Railway has set itself the goal of being completely CO₂-neutral by 2030. To achieve this, vehicles with combustion engines must be replaced either by a mostly cost-intensive electrification of the railway lines and operation by electric railcars or by vehicles with alternative drive concepts, the fuel cell. In the present study, the operation of the aforementioned drive types is compared under the requirement of a CO₂-neutral energy supply through defined comparison criteria. For this purpose, the requirements that are relevant to the overall rail system are determined for the hydrogen system in order to show whether, according to current knowledge, cost parity with diesel applications is possible. As a case study, the route profile of the Kamptalbahn is digitally mapped and fictitiously operated with the drive types to be compared. The results obtained provide an overview of how the hydrogen system behaves in comparison to an overhead line extension on the selected example route of the Kamptalbahn, from which a recommendation for possible operation is subsequently derived.