Unterstützung der Entwicklung wasserstoffbetriebener Züge zur Förderung einer grünen Eisenbahn in China

Einleitung:
Als die chinesische Regierung erstmals ihre Ziele für Kohlenstoffobergrenzen und Klimaneutralität bekannt gab, waren wasserstoffbetriebene Züge nicht die naheliegendste Lösung für Zugkonstrukteure. CRRC Changchun Railway und die Chengdu Railway Group (CRG) erkannten jedoch schnell ihr Potenzial, eine grüne, kohlenstoffarme Lösung für städtische Bahnnetze zu schaffen.

Von chinesischen Bahnexperten durchgeführte Analysen zeigen, dass der Schienentransport im Vergleich zu anderen Verkehrsmitteln das am besten geeignete Anwendungsszenario für Wasserstoff-Brennstoffzellen darstellt. Feste Eisenbahnstrecken mit Punkt-zu-Punkt-Routen innerhalb des Bahnnetzes erleichtern sowohl den Transport als auch die Speicherung von Wasserstoff und helfen, den Aufbau und die Einführung von Tankstationen zu vermeiden.

Bei wasserstoffbetriebenen Zügen handelt es sich nach wie vor um ein relativ neues Konzept auf dem Markt.  Bislang wurde nur ein solcher Zug für das deutsche Bahnsystem entwickelt. CRRC und CRG haben ihre Kräfte gebündelt, um die von der chinesischen Regierung gesteckten Ziele zu erreichen und gleichzeitig den weltweit ersten wasserstoffbetriebenen Intercity-Zug zu entwickeln, der Geschwindigkeiten von bis zu 160 km/h gewährleistet. Dies sollte für Pendler, die von und nach Chengdu, der Hauptstadt der Provinz Sichuan, reisen, einen umweltfreundlichen Service bieten.

Die Herausforderung:
Das Projekt erforderte einen zuverlässigen wasserstoffbetriebenen Fahrdienst, und daher mussten Leistung und Gewicht des Antriebssystems des Zuges perfekt aufeinander abgestimmt sein. Eine optimale Antriebsleistung konnte nur erreicht werden, solange das Gewicht des Zuges nicht weiter erhöht wird, da sonst die Reichweite des Systems erheblich beeinträchtigt würde.

Aufgrund der großen Anzahl von Leistungsmodulen in Energieversorgungssystem für Wasserstoff musste die Brennstoffzelle mit verschiedenen Sensoren ausgestattet werden, um Temperatur, Druck und die Wasserstoff-Konzentrationen zu überwachen. Infolgedessen musste, um diese Elemente präzise zu steuern, auf alle elektrischen Systeme Verlass sein. Dies war besonders für das Verbindungssystem entscheidend, das für die Signalisierung und die Stromübertragung verantwortlich ist, was eine qualitativ hochwertige Verkabelung erforderte, um effizient arbeiten zu können. 

 
Um Fahrgästen im Vergleich zu herkömmlichen Zügen ein besseres Erlebnis bieten zu können, wollte CRRC zudem modernste Technologien in sein Angebot miteinbeziehen, zum Beispiel autonomes Fahren, intelligente Passagier-Informationssysteme (PIS) und 5G-Hochleistungskommunikation zwischen Zug und Strecke.
 
Die Lösung: 
Es wurde ein maßgeschneiderter Kabelbaum bereitgestellt, der nicht nur die spezifischen Anforderungen von CRRC erfüllt, sondern auch sicherstellt, dass der Zug die Sicherheitsstandards erfüllt, die von Bremssystemen der Bahn gefordert werden. Die elektrischen Systeme sowie die Fahrgastinformationssysteme im Zug wurden ebenfalls durch den Einsatz innovativer „RADOX^® 3 GKW“- sowie „4 GKW“- und TENIUS-Kabel verbessert, um eine zuverlässige und stabile Signalübertragung und die elektrischen Verbindungen zwischen dem Wasserstoffantriebssystem und den übrigen relevanten Teilsystemen zu gewährleisten. Diese Kabel trugen auch dazu bei, Gewicht zu reduzieren und entscheidenden Platz innerhalb des Zuges einzusparen, was eine zentrale Anforderung des Kunden war.
 
Zur weiteren Optimierung der Kommunikation lieferte HUBER+SUHNER zwei „SENCITY^® Rail MULTI 7“-Port-Antennen für das PIS- und Wi-Fi-System des Zuges sowie ein SPUMA-Hochfrequenzkabel (HF) mit technischen Anzeigen, die die Integration mehrerer Netzwerke und eine genaue Datenanalyse erlauben. Diese helfen dabei, den Betriebszustand des Zuges zu bewerten sowie die Sicherheit und Effizienz des Dienstes zu verbessern.
 
Das Ergebnis:
Dank der innovativen Lösungen des Projekts wurde der weltweit erste wasserstoffbetriebene, 160 km/h schnelle Intercity-Zug im Dezember 2022 in Chengdu erfolgreich in Betrieb genommen.
 
Der Zug ist mit einer 4-Wagen-Konfiguration ausgestattet und kann eine Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h erreichen. Damit ist er der schnellste Zug, der derzeit mit Wasserstoff betrieben wird. Mit einem eingebauten Stromversorgungssystem, das mit einer einzigen Ladung eine Reichweite von bis zu 600 km erzielt, verbessert die Kombination dieser Technologie mit einem Superkondensator die in herkömmlichen Zügen verwendete Oberleitungsstromversorgung.
 
Da die Energie durch die elektrochemische Reaktion zwischen Sauerstoff und Wasserstoff in der Brennstoffzelle entsteht, wird kein Stickstoff emittiert und das einzige Nebenprodukt ist Wasser. Somit können sich Passagiere in Chengdu nun auf einen umweltfreundlichen Service verlassen, der mit den Umweltzielen der Regierung einhergeht.
 
HUBER+SUHNER freut sich über die Partnerschaft mit CRRC und seinen engsten Systemlieferanten und wird weiterhin leistungsstarke Kabel-, Antennen- und Kabelbaumtechnologien liefern, die eine schnelle, stabile und zuverlässige Verbindung gewährleisten. Während das Projekt ausschließlich entwickelt wurde, um eine neue Lösung für den chinesischen Intercity-Bahnmarkt zu entwickeln, gehen wir davon aus, dass wasserstoffbetriebene Züge bald eine wichtige Rolle in modernen Bahnnetzen auf der ganzen Welt spielen werden.