Eco Rail Innovation - Herausforderungen für das System Bahn 2020 - SCI Verkehr
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Eco Rail Innovation –
Herausforderungen für das
System Bahn 2020
Internationale Fachmesse
für Verkehrstechnik
21.–24.09.2010
Inhalt Einleitung
4 Eco Rail Innovation – eine Innovationsplattform von DB AG, Mehr Verkehr auf die Schiene zu bringen ist ein Die Studie empfiehlt, Kompetenzen und Kräfte für
Industrie und Forschung seit Jahren immer wieder bekräftigtes Ziel von eine technologieorientierte Innovationsoffensive
Bundesregierung und Europäischer Union. Durch des Sektors Bahn zu bündeln. Neue Technologien
die Bahnreform 1994 konnte diese Absicht sowohl müssen sich dabei an den zukünftigen Anforderun-
6 Verkehrs- und Schienenfahrzeugmärkte 2000-2020 in im Personen- als auch im Güterverkehr in den gen der Märkte orientieren. Sie sollten nicht auf
Deutschland und Europa vergangenen Jahren erreicht werden. Die Zukunft einzelne Länder, Regionen oder Fahrzeugtypen be-
stellt den Sektor Bahn jedoch vor neue Heraus- schränkt, sondern auf einen zunehmend internatio-
forderungen, auf die es zu reagieren gilt. nalen Markt ausgerichtet werden. Um die techno-
10 Die Entwicklungen bis 2020 – Trends und Treiber logischen Entwicklungsschwerpunkte gezielter zu
Vor diesem Hintergrund hat eine Expertengruppe – beschreiben, hat die Expertengruppe diejenigen
bestehend aus dem Innovationszentrum für Innovationsfelder identifiziert, die einen wichtigen
18 Innovationsfelder im System Bahn Mobilität und gesellschaftlichen Wandel (InnoZ), Beitrag dazu leisten, die Wettbewerbsposition des
dem Beratungsunternehmen SCI Verkehr, dem Deut- Sektors zu stärken.
schen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), der
Fachhochschule Brandenburg und dem Fachgebiet Die erforderlichen Innovationen kann ein Unter-
Logistikdienstleistungen und Transport der Techni- nehmen allein ebenso wenig wie der gesamte
schen Universität Berlin – den Markt analysiert, Sektor Bahn initiieren. Um die Herausforderungen
Herausgeber: die wesentlichen Trends und Treiber bis zum Jahr zu meistern, ist ein gemeinsames Vorgehen von
2020 und jene Bereiche identifiziert, in denen Inno- Bahnunternehmen, Industrie und Wissenschaft er-
Innovationszentrum für Mobilität und
vationen notwendig sind, um eine dauerhafte un- forderlich. Notwendig ist auch die Unterstützung
gesellschaftlichen Wandel (InnoZ) GmbH
Torgauer Straße 12 - 15
ternehmerische Entwicklung des Sektors Bahn und der Politik auf Bundes- und EU-Ebene durch inten-
10829 Berlin nachhaltige Mobilität zu ermöglichen. sive Forschungs- und Entwicklungsförderung.
Telefon: +49(0)30 23 88 84-0
Fax: +49(0)30 23 88 84-120 Diese Broschüre gibt einen Überblick über die Er- Vor der Zusammenfassung wesentlicher Ergebnisse
E-Mail: info@innoz.de
gebnisse der Studie. Sie analysiert insbesondere die der Studie enthält diese Broschüre im folgenden
www.innoz.de
Rahmenbedingungen der nächsten zehn Jahre, die Kapitel auch bereits die ersten Schlussfolgerungen
SCI Verkehr GmbH wesentlich von der nationalen und europäischen der Auftraggeber – als Commitment zur weiteren
Vor den Siebenburgen 2 Ordnungs-, Verkehrs- und Energiepolitik bestimmt Zusammenarbeit auf der Innovationsplattform
50676 Köln werden. Die politischen Maßnahmen stellen das „Eco Rail Innovation“ (ERI).
Telefon: +49(0)221 931 78-0
System Bahn vor große Aufgaben und erfordern ein
Fax: +49(0)221 931 78-78
E-Mail: info@sci.de
gemeinsames und unverzügliches Handeln aller
www.sci.de Betroffenen.
Redaktionsschluss: September 2010
Gestaltung: Booth Design Unit
Druck: Druckerei Conrad
Bildnachweis, fortlaufend von oben nach unten:
Titel Paul Langrock; S. 3 Kai-Uwe Guntlach; S. 5 Bartlomiej Banaszak; S. 7 Rüdiger Nehmzow; S. 9 Kai-Uwe Guntlach; S. 11 Kai-Uwe Guntlach; S. 13 Siemens AG;
S. 15 Wolfgang Klee; S. 17 Alstom Deutschland AG / B. Rosenthal; S. 18 Vossloh AG; S. 18 Liebherr-Transportation Systems; S. 19 Denis Felix; S. 19 Tognum AG;
S. 19 Stefan Warter; S. 20 ELH GmbH; S. 20 Voith Turbo GmbH & Co. KG; S. 21 Stefan Warter; S. 21 Vossloh AG; S. 21 Bombardier Transportation; S. 22 Heiner Müller-
Elsner; S. 22 Stefan Warter; S. 23 Max Lautenschläger; S. 23 Siemens AG; S. 23 Max Lautenschläger; Rückseite Bernhard Huber
3
Eco Rail Innovation –
eine Innovationsplattform von DB AG,
Industrie und Forschung
Technisch wissenschaftliche Führungsrolle für nachhaltige Mobilität
In den nächsten Jahren steht der Schienenverkehr Vor diesem Hintergrund werden die Deutsche Bahn Kennzeichnend für den Schienenverkehrssektor
vor großen Herausforderungen und Veränderungen. AG, die Industriepartner Siemens, Bombardier, sind vergleichsweise geringe Fahrzeugstückzahlen,
Für das System Bahn ergeben sich vor dem Hinter- Alstom, Tognum/MTU, Voith, Vossloh, Cideon, Ballard, eine hohe Systemintegration von Fahrweg, Fahr-
grund gesellschaftlicher und wirtschaftlicher Ent- Solon, Enertrag und der Verband der Bahnindus- zeug und Systemsteuerung sowie bemerkenswert
wicklungen Chancen, die es zu nutzen gilt. trie in Deutschland (VDB) sowie die Forschungsein- lange Nutzungszeiträume der Produktionsmittel.
Die Regierungen in Deutschland und Europa setzen richtungen Deutsches Zentrum für Luft- und Raum- Insbesondere diese systembedingten technolo-
sich im Klima-, Umwelt- und Gesundheitsschutz fahrt (DLR) und Fachhochschule Brandenburg ihre gischen Besonderheiten des Schienenverkehrs er-
ambitionierte Ziele, verschärfen im Transportsektor Zusammenarbeit forcieren. Auf der gemeinsamen fordern eine langfristig zielgerichtete, enge und
kontinuierlich ordnungsrechtliche Anforderungen Plattform „Eco Rail Innovation” (ERI) sollen techni- koordinierte Zusammenarbeit von DB AG, Indus-
und haben sich dem großen Ziel eines einheitlichen sche Lösungen für die ökonomische und ökologische trie und Forschung im Rahmen der ERI-Plattform
europäischen Bahnsystems verschrieben. Parallel Stärkung des Systems Schiene entwickelt werden. und einen Schulterschluss mit den Initiativen
steigen die Erwartungen der Kunden im Personen- ERI soll einen Beitrag zur Zukunftsfähigkeit des anderer Wirtschaftsbereiche.
wie im Güterverkehr an die Nutzungsfreundlichkeit Bahnsektors leisten.
sowie die Umweltverträglichkeit von Reise- und Im Mittelpunkt steht zunächst die Entwicklung
Transportangeboten. Die beteiligten Unternehmen, Verbände und Insti- emissionsarmer und energieeffizienter Kompo-
tutionen verfolgen gemeinsam den Anspruch, ihre nenten und Antriebssysteme, beispielsweise von
Die steigenden Preise fossiler Brennstoffe und der technologische und wissenschaftliche Führungs- Energiespeichern für Schienenfahrzeuge. Überge-
Umbau der Stromerzeugung hin zu alternativen rolle im Sinne einer nachhaltigen Mobilität einzu- ordnetes Ziel ist die Umsetzung der Vision „Null
Energiequellen verteuern Kraftstoffe und Strom. setzen und weiter auszubauen. Die Partner wollen Emission“ bei Fahrzeugen und Anlagen. ERI posi-
Die Konsolidierung der öffentlichen Haushalte wird innovative Technologien gemeinsam entwickeln, tioniert den Sektor Bahn zukunftsorientiert beim
die Finanzlage von Bund, Ländern und Kommunen erproben und zur Marktreife führen. Sie wollen Schutz der Umwelt, reduziert die Abhängigkeit
verschärfen. Gleichzeitig wird im Verkehrssektor, gleichzeitig Sorge dafür tragen, dass der Wettbe- von fossilen Energieträgern und stärkt national
insbesondere im Schienengüterverkehr, ein deutli- werb um die beste Lösung sowohl im intramodalen wie international die Wettbewerbsfähigkeit der
ches Nachfragewachstum prognostiziert und ein als auch im intermodalen Wettbewerb ebenso ge- Unternehmen sowie die Bedeutung des Qualitäts-
steigender Finanzierungsbedarf absehbar. Dies sind währleistet wird wie die Entwicklung integrierter, labels „Schienenverkehr und Bahntechnologie –
wesentliche Aussagen der vorliegenden Studie, also verkehrsmittelübergreifender und nutzer- Made in Germany“ .
die die signifikanten Trends und treibenden Kräfte freundlicher Mobilitätsangebote.
für die Entwicklungen im Schienenverkehr bis 2020
analysiert und zentrale Innovationsfelder bestimmt.
4 5
Verkehrs- und Schienenfahrzeugmärkte
2000-2020 in Deutschland und Europa
Wie viele Güter heute und in Zukunft transportiert werden, wie viele Personen
welches Verkehrsmittel benutzen und wer wie viele Fahrzeuge dafür beschaffen wird –
die Verkehrsmärkte im Überblick.
Mäßiges Wachstum im Personenverkehr Aktuelle Prognosen rechnen mit einer „Seitwärts- Mittelfristig wird Vorkrisenniveau Personenverkehr gesamt (in Mio. Personenkilometern)
entwicklung“ der Verkehrsleistung, verschiedene übertroffen Deutschland EU 27
Im EU-27-Raum nahm der gesamte Personenver- Institute gehen dabei von durchschnittlichen Verän- 6.197
5.777
kehr zwischen 2000 und 2008 laut dem Beratungs- derungsraten zwischen -0,4 und +0,1 Prozent aus. Das Vorkrisenniveau wird der Güterverkehr vor 1.015 1.027 5.268
984
unternehmen ProgTrans um durchschnittlich 1,2 Ein wachsender Personenverkehrsmarkt in Deutsch- allem auf europäischer Ebene erst in einigen Jah-
Prozent pro Jahr zu. Der motorisierte Individualver- land ist bei den zu erwartenden Trends und Treibern ren wieder erreichen. ProgTrans prognostiziert
0,4% 0,1% 1,2% 0,6%
kehr und der Schienenverkehr wuchsen etwa gleich unwahrscheinlich. Der Schiene dürfte es jedoch bis 2020 eine durchschnittliche jährliche Steige- p.a.* p.a.* p.a.* p.a.*
stark. Unterschiedlich fällt die Bilanz der Schiene möglich sein, ihren Marktanteil in den kommenden rung von knapp einem Prozent. Die Schiene 62 62 62 62
in den einzelnen Ländern aus: Während sie ihre Ver- zehn Jahren zu steigern. (Abb. 1) wächst in gleichem Maß und kann ihren Markt- 62 62 62 62
2000 2008 2020 2000 2008 2020
kehrsleistung in Großbritannien mit 3,6 Prozent, anteil somit halten. Marktanteil Schiene Marktanteil Schiene
in Frankreich mit 2,7 Prozent und in Spanien mit 7,7% 8,1% 8,4% 7,0% 7,0% 7,5%
2,2 Prozent im Jahresdurchschnitt steigern konnte, Kräftige Leistungszuwächse In Deutschland stehen die Zeichen für den Gü-
nahm die Nachfrage in den zwölf neuen EU-Mit- im Güterverkehr terverkehr noch deutlicher auf Wachstum. Zwar
gliedsstaaten um 2,7 Prozent pro Jahr ab. dürfte auch hier das vor der Krise prognosti-
Der Güterverkehr ist EU-weit zwischen 2000 und zierte Wachstumstempo so schnell nicht erreicht
In Deutschland stieg die Leistung des Personenver- 2008 jährlich um durchschnittlich 2,1 Prozent ge- werden, doch alle aktuellen Berechnungen Güterverkehr gesamt (in Mio. Tonnenkilometern)
kehrsmarktes zwar nach 2000 zunächst, verharrt wachsen. Gewinner war die Straße, deren Verkehrs- gehen davon aus, dass in Zukunft mehr Güter Deutschland EU 27
2.736
seit 2004 jedoch auf ungefähr demselben Niveau. leistung um 2,4 Prozent pro Jahr zunahm. Der transportiert werden: Erwartet werden jährliche 2.459
2.085
687
Der marktdominierende motorisierte Individual- Schienengüterverkehr legte mit jährlich 1,3 Pro- Wachstumsraten zwischen 1,2 und 2 Prozent. 595
485
verkehr nahm wegen kaum gestiegener Realein- zent geringer zu als der Gesamtmarkt. In den alten Damit setzt sich die jahrzehntelange Aufwärts- 62
2,6%
62
1,2%
62 62
2,1% 0,9%
p.a.* p.a.* p.a.* p.a.*
kommen, der schwierigen Arbeitsmarktsituation, EU-Ländern konnte er mit einem Wachstum von entwicklung fort, die im Krisenjahr 2009 nur 62 62 62 62
schrumpfender Bevölkerungszahlen sowie höherer 2 Prozent pro Jahr seinen Marktanteil jedoch ver- kurz unterbrochen worden war. Anders als auf
2000 2008 2020 2000 2008 2020
Kosten für Kraftstoffe ab. Der Schienenpersonen- teidigen, in den neuen Mitgliedsstaaten musste europäischer Ebene wird die Schiene den Progno- Marktanteil Schiene Marktanteil Schiene
verkehr und der innerdeutsche Luftverkehr profi- er sich mit 0,6 Prozent zufriedengeben. Unter der sen aller Institute zufolge im deutschen Güter- 16,0% 19,4% 20,6% 19,1% 18,0% 18,1%
tierten dagegen vom Ausbau ihres Angebots und Wirtschaftskrise haben alle Verkehrsträger gelitten. verkehr ihre Marktanteile steigern können.
konnten gegen den Trend wachsen. (Abb. 1)
In Deutschland nahm die Verkehrsleistung im
Verkehrsträger Personenverkehr: Abb. 1
Anteil der Schiene steigt Güterverkehr zwischen 2000 und 2008 mit • Motorisierter Individualverkehr Entwicklung
2,6 Prozent pro Jahr ebenfalls zu. Stärkere Arbeits- • Schienenpersonenverkehr Verkehrsleistung
•öffentlicher Straßenpersonenverkehr Gesamtmärkte
Bis 2020 wird der Personenverkehrsmarkt in teilung, die Exportorientierung der deutschen (Busse, Straßen- und U-Bahnen) Deutschland und
der Europäischen Union Prognosen zufolge eher Wirtschaft und die EU-Erweiterung hatten den Europa sowie
der Marktanteile
moderat wachsen. ProgTrans erwartet beispiels- Markt angekurbelt. Marktführer ist die Straße, Verkehrsträger Güterverkehr:
Schiene bis 2020
• Straßengüterverkehr
weise 0,6 Prozent mehr Verkehrsleistung pro Jahr. aber die Schiene konnte ihre Marktposition aus- • Schienengüterverkehr
Quelle:
Die Schiene indes wird ihre Verkehrsleistung bauen. Die überproportionalen Rückgänge im Schie- • Binnenschifffahrt
Eigene Darstellung
mit gut einem Prozent pro Jahr überproportional nenverkehr 2009 sind auf die Finanz- und Wirt- nach ProgTrans,
*durchschnittliche jährliche 2010
steigern und ihren Anteil am Markt von derzeit schaftskrise, dabei insbesondere auf den starken Veränderungsraten
7 Prozent auf 7,5 Prozent erhöhen. In Deutschland Einbruch der für die Bahnen bedeutenden Branchen
setzt sich die Entwicklung der vergangenen Jahre zurückzuführen. Für das Jahr 2010 ist aufgrund
fort: Die Nachfrage im Personenverkehrsmarkt der positiven gesamtwirtschaftlichen Entwicklung
verändert sich bis 2020 kaum. eine deutliche Erholung zu erwarten.
6 7
Verkehrs- und Schienenfahrzeugmärkte
2000-2020 in Deutschland und Europa
1000
Die Märkte für Schienenfahrzeuge – 500
Abb. 2 Der Bedarf an Elektrotriebwagen bleibt in den kom- 1000 Abb. 3
Auslieferungen Auslieferungen von
überschaubar aber relevant 500
von Lokomotiven
menden Jahren europaweit auf weitgehend kons- 750 Triebwagen in
400
in Europa und tantem, hohem Niveau. Die Bahnunternehmen wer- 750 Europa und Deutsch-
400 Deutschland von land von 2001 bis
Im Vergleich zum Straßenverkehr sind die Stück- 2001 bis 2020
den bis 2020 sowohl alte Fahrzeuge austauschen 2020
500
zahlen neu beschaffter Fahrzeuge für den Schienen- als auch zusätzliche beschaffen müssen. Recht kons-
300
500
300 Quelle: Quelle:
verkehr gering, obwohl mit ihnen enorme Verkehrs- SCI Verkehr, 2010
tante Marktvolumina – allerdings auf niedrigerem SCI Verkehr, 2010
200 250
leistungen erbracht werden. Während international Niveau – werden auch bei Dieseltriebwagen zu be-
200 250
agierende Leasinggesellschaften und die italieni- obachten sein. Elektrifizierungsvorhaben dürften
100
schen Eisenbahnbetreiber in den vergangenen Jahren den Bedarf zwar reduzieren, doch gerade Osteuropa 0
100
0 2005 2010 2015 2020
eine gleich bleibende Zahl von Elektrolokomotiven in 0 bietet noch Potenzial für die Substitution bisher
2005 2010 2015 2020
Europa eingekauft haben, bestellten die Staatsbah- 0 2005 2010 2015 2020 lokbespannter Züge. (Abb. 3) Elektrotriebwagen Europa Dieseltriebwagen Europa
nen aus Deutschland, Frankreich und Österreich eher 2005 2010 2015 2020 Elektrotriebwagen Europa Dieseltriebwagen Europa
Elektroloks Europa Dieselloks Europa
zyklisch und sorgten so für Auslieferungsspitzen Dieselloks Europa
In Deutschland beruhen die Spitzen bei den Aus-
Elektroloks Europa
in den Jahren 2005 und 2008. Bei Diesellokomotiven 150 lieferungen von Elektrotriebwagen in den Jah-
beruhen die Peaks ebenfalls auf den Bestellungen 150 ren 2004 und 2008 vor allem auf dem Austausch 300
großer Staatsbahnen. von S-Bahn-Wagen der DB AG. Zudem wurden 300
100
seit 2005 zunehmend Regionalverkehrsleistungen
100
Mittelfristig werden die zunehmenden Transport- auf elektrifizierten Strecken öffentlich ausgeschrie- 200
volumina im Güterverkehr europaweit zu mehr ben, weshalb auch viele andere Verkehrsunter- 200
50
Neubeschaffungen führen. Noch haben die Hersteller nehmen Elektrotriebwagen einkauften. Die hohen
50
aufgrund der Wirtschaftskrise freie Kapazitäten. In Zahlen bei Dieseltriebwagen Anfang des Jahr- 100
den kommenden zwei Jahren werden einige Bahn- 0 zehnts beruhen – wie auf europäischer Ebene – 100
unternehmen – vor allem die italienische Trenitalia 0 2005 2010 2015 2020 ebenfalls auf Bestellungen aus den Jahren zuvor.
und die belgische SNCB – Elektrolokomotiven kaufen 2005
Elektroloks Deutschland
2010 2015
Dieselloks Deutschland
2020
Der Anstieg 2008 wurde vor allem durch private 0
0 2005 2010 2015 2020
und die französische Staatsbahn SNCF den Bestand Elektroloks Deutschland Dieselloks Deutschland Bahnunternehmen ausgelöst, die neue Diesel-
2005 2010 2015 2020
an Diesellokomotiven aufstocken. (Abb. 2) triebwagen für Leistungen auf ausgeschriebenen Elektrotriebwagen Deutschland Dieseltriebwagen Deutschland
Strecken benötigten. Elektrotriebwagen Deutschland Dieseltriebwagen Deutschland
In Deutschland hat die DB AG zuletzt viele Elektro- Der Bedarf an Triebwagen bleibt europaweit
lokomotiven in Dienst gestellt. Die Auslieferungen auf hohem Niveau Der Markt für Elektrotriebwagen liegt in Deutsch- Wiederausschreibungen von Dieselnetzen in den
erreichten 2005 einen Höchststand. Die übrigen land aktuell auf Spitzenniveau. Grund dafür sind kommenden Jahren, abhängig von den Vorgaben
Bestellungen in Deutschland wurden fast ausschließ- Die Zahl der seit dem Jahr 2000 in Europa ausge- viele Aufträge, die derzeit im Rahmen von Aus- der Aufgabenträger, weitere Einkäufe auslösen.
lich von Leasingunternehmen getätigt, die die lieferten Elektrotriebwagen bewegte sich auf schreibungen im Schienenpersonennahverkehr
Lokomotiven größtenteils an private Eisenbahnver- hohem Niveau. Für die Spitzen in den Jahren 2004 (SPNV) vergeben werden. Bei bestehenden Verkehrs- Die Prognosen für den Schienenfahrzeugmarkt
kehrsunternehmen vermieten. und 2008 waren vor allem Einkäufe der SNCF und verträgen werden in den kommenden Jahren zu- zeigen: Zukünftige Entwicklungen werden weniger
der DB AG verantwortlich, 2008 kamen zusätzliche dem lokbespannte Wagenkompositionen durch vom Marktvolumen abhängen als von ökologischen
Ab 2011 steigen die Auslieferungszahlen von Elektro- Bestellungen der spanischen Staatsbahn RENFE Elektrotriebwagen ersetzt. und ökonomischen Anforderungen. Sie lassen den
lokomotiven in Deutschland wieder an, weil Privat- und der niederländischen NS Reizigers hinzu. Die Bedarf an neuen innovativen Produkten sowie
bahnen ihre Flotten erweitern. Über den Einkauf von hohe Anzahl der ausgelieferten Dieseltriebwagen Bei Dieseltriebwagen ist der deutsche Markt bei- an remotorisierten und modernisierten Fahrzeugen
Strecken-Diesellokomotiven wird die DB AG in Abhän- zu Beginn des Jahrzehnts ist auf Bestellungen nahe gesättigt. Der wirtschaftlich sinnvolle Maxi- steigen.
gigkeit von der konjunkturellen Entwicklung ent- vom Ende der 1990er-Jahre zurückzuführen, die malbestand liegt derzeit bei etwa 2.500 Fahrzeugen,
scheiden. erst in den Folgejahren produziert wurden. im Einsatz sind 2.400. Dennoch werden Erst- und
8 9
Die Entwicklungen bis 2020 –
Trends und Treiber
Wirtschaftliche Entwicklungen, gesamtgesellschaftliche Trends und politische Vorschriften
geben die Rahmenbedingungen für alle Verkehrsträger vor. Wer auch in Zukunft bezahl-
bare Mobilität anbieten will, muss die wichtigsten Trends und Treiber der kommenden Jahre
kennen und frühzeitig auf sie reagieren.
Megatrends und allgemeine Entwicklun- Abb. 4 Nur moderate Entwicklung der Realeinkommen mationen zum Transport beziehungsweise zur
Bevölkerungs-
gen: Demografie und Globalisierung wirken veränderung in
Reise. Auch der Wunsch nach vollständiger Barriere-
sich weiterhin aus den Landkreisen Lohnzurückhaltung, um die internationale Wett- freiheit nimmt zu. Um die Kommunikation mit
und kreisfreien
Städten 2008
bewerbsfähigkeit zu sichern, langfristig sinkende den Kunden zu gewährleisten, aber auch um die
Die Gesamtwirtschaft in Deutschland und in den bis 2020 Erwerbstätigkeit sowie Sparmaßnahmen und Steu- eigenen Prozesse zu optimieren, gewinnen moderne
EU-Staaten wächst mit einer jährlichen Rate von ererhöhungen lassen in den nächsten Jahren nur Informations- und Telekommunikationstechnolo-
Quelle:
rund 1,5 Prozent bis 2020 moderater als in den Vor- BBSR, 2009 eine moderate Entwicklung der Realeinkommen er- gien (IKT) für alle Verkehrsteilnehmer zunehmend
InnoZ, 2010
jahren. Sie bleibt hinter den Märkten in Asien und warten. Die Schere zwischen hohen und niedrigen an Bedeutung. Insbesondere der Zugang zum
den USA zurück. Der private Konsum in Deutsch- Einkommen dürfte sich weiter öffnen, der Anteil öffentlichen Verkehr kann durch den Einsatz von
land wird in den nächsten Jahren nur unterdurch- mittlerer Einkommen sinkt. Die Menschen haben IKT erleichtert werden – mit großen Potenzialen
schnittlich zunehmen. Motor der Entwicklung weiterhin ein hohes Mobilitätsbedürfnis, ein immer für das System Bahn.
bleibt der Außenhandel. Die Globalisierung schrei- größerer Anteil der Konsumausgaben fließt aber
tet weiter voran: Beschaffungsmärkte werden in die Gesundheits- und Altersvorsorge. Die Aus- Ökologie gewinnt weiter an Bedeutung
internationaler, Produktionsstandorte verlagern gaben für Verkehr steigen unterproportional.
sich in Wachstumsmärkte. Der internationale Preis und Service sind in Zukunft jedoch nicht die
Verkehr prägt auch in Zukunft die Verkehrsmärkte, Insbesondere in den Ballungsräumen, in denen einzigen Kriterien, nach denen Kunden im Perso-
insbesondere in Deutschland als Transitland. Die die Menschen eine Vielzahl von Möglichkeiten zur nen- und Güterverkehr ein Verkehrsmittel wählen.
hohe Verschuldung der Länder wird nicht nach- Fortbewegung haben, werden die Kunden bei der Das ökologische Bewusstsein der Kunden wächst,
haltig abgebaut. Eine durchgreifende Sanierung Wahl ihrer Verkehrsmittel „modal ungebundener“. so dass die Umweltbilanz einer Reise oder eines
der Staatsfinanzen ist zwar notwendig, wird aber Die Entemotionalisierung der Verkehrsmittel Gütertransports sowohl für Privat- als auch für
in den nächsten Jahren nicht erwartet. Somit schreitet voran – die Kunden entscheiden pragma- Geschäftskunden eine immer größere Rolle spielt:
bleibt die Wirtschaft anfällig für weitere Krisen. tischer und kostenorientierter. Die Affinität von Einwandfreie und nachweisbare Umweltleistun-
Privatpersonen zum Automobil bleibt weiter hoch, gen sind der erwartete Mindeststandard. Insbeson-
Die Bevölkerungszahl in Deutschland nimmt aktu- insbesondere in ländlichen Gebieten mit redu- dere klimafreundliche, emissionsarme und leisere
ellen Studien zufolge in der nächsten Dekade zwi- ziertem öffentlichen Verkehrsangebot. Der Pkw- Antriebe und Fahrzeuge, aber auch Transporte
schen 0,1 und 0,3 Prozent pro Jahr ab, was einem Bestand in Deutschland steigt kaum noch an, seine mit geringem Energieverbrauch und einem hohen
Bevölkerungsrückgang von insgesamt etwa einer Struktur ändert sich zugunsten emissionsärmerer Anteil erneuerbarer Energien sind zukünftig ent-
bis 2,5 Millionen Menschen entspricht. Gleichzeitig in % insgesamt und hochwertigerer Fahrzeuge. scheidende Wettbewerbsfaktoren, um Kunden zu
steigt das Durchschnittsalter, die Zahl der hoch
Die Entwicklungen bis 2020 –
Trends und Treiber
Energieverbrauch und Klimawandel: Energie wird teurer – sie einzusparen Unumgänglich: Der Anteil erneuerbarer 350 Abb. 6
Mehrkosten für
Der Handlungsbedarf nimmt zu lohnt sich zunehmend Energien muss größer werden 300
307 Mio. Euro
die DB AG durch den
250
Emissionshandel
Einer der bestimmenden Faktoren des nächsten Durch die international steigende Nachfrage wer- Die Politik treibt in Deutschland den Ausbau rege- Quelle:
200
Jahrzehnts ist der Klimawandel: Um den globalen den sich fossile Brennstoffe deutlich verteuern. Die nerativer Energien durch Maßnahmen wie das DB AG, 2010
150
Temperaturanstieg auf zwei Grad Celsius zu be- Preise für Strom und Kraftstoffe waren selbst in Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) oder das „Integ-
grenzen, müssen die Industrieländer ihre jährlichen der Wirtschaftskrise kaum gesunken und nehmen rierte Energie- und Klimaprogramm“ voran. Auch 100
68 Mio. Euro
62 Mio. Euro
Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2050 um gemäß verschiedener Studien in Zukunft zwischen die Beförderung von Menschen und Gütern kann 50
80 bis 95 Prozent bezogen auf das Basisjahr 1990 3 und 6 Prozent pro Jahr zu. Laut Internationaler nur mit Hilfe erneuerbarer Energien nachhaltig und 0
senken. Der Verkehrsbereich gehört zu den großen Energie-Agentur wird die konventionelle Erdölför- klimaschonend bewältigt werden. Je später die Um- 2009 2010 2013
Vorschau Prognose
CO2-Verursachern in Deutschland und wird die derung 2020 ihren Höchststand erreichen. Auch stellung des Verkehrs auf regenerative Energien
Emissionen ungeachtet seines weiteren Wachstums aus ökonomischen Gründen wird sich Energieeffizi- erfolgt, desto aufwändiger gestalten sich die Anpas-
um überdurchschnittliche 95 Prozent mindern enz also lohnen. Damit die Kosten nicht explodieren, sungsprozesse. Während für den Straßen- und Luft-
müssen. Der Druck, die CO2-Emissionen deutlich zu müssen alle Verkehrsunternehmen ihren Energie- verkehr die Speicherung der benötigten Mengen gen für die Bahnen haben. Um Klimagasemissionen
reduzieren, wächst sowohl von Seiten der Verbrau- verbrauch senken. Zur Preisdämpfung trägt mittel- von Strom oder Treibstoffen die größte technologi- zu verringern, führte die EU den Emissionshandel
cher als auch der Politik. Deutschland hat sich und langfristig auch der Umstieg auf erneuerbare sche und wirtschaftliche Herausforderung darstellt, 2005 ein und verpflichtete die Schiene als einziges
bereits für 2020 ehrgeizige Ziele gesetzt: Energien bei. Verschiedene Studien, unter anderem sind für den Schienenverkehr die derzeit noch ho- Verkehrsmittel, Berechtigungen für ihre Kohlen-
die Leitstudie des Bundesumweltministeriums, hen Gestehungskosten sowie die Versorgungssi- dioxidemissionen durch die Produktion des Bahn-
n die jährlichen Treibhausgasemissionen um gehen davon aus, dass die Gestehungskosten rege- cherheit die wichtigsten Hürden. Die größte techni- stroms zu bezahlen. Dieser Wettbewerbsnachteil
40 Prozent gegenüber 1990 zu senken, nerativer Energien gegen Anfang des nächsten sche Herausforderung für das System Bahn wird es gegenüber anderen Verkehrsmitteln verschärft sich
n 30 Prozent des deutschen Stromverbrauchs Jahrzehnts jene fossiler Energien unterschreiten sein, das Ungleichgewicht zwischen der schwanken- noch einmal, wenn ab 2013 alle Stromerzeuger,
aus erneuerbaren Energien zu beziehen, können. (Abb. 5) den Erzeugung von Wind- und Solarenergie und auch die der Bahnbetreiber, ihre Emissionsberech-
n im Verkehrssektor 10 Prozent aus erneuer- dem tageszeitlich unterschiedlichen Verbrauch aus- tigungen nicht mehr nur zu 10, sondern zu 100
baren Energien zu beziehen. zugleichen. Dazu muss die Infrastruktur zur Ener- Prozent ersteigern müssen. Die Deutsche Bahn AG
giespeicherung und Stromübertragung angepasst trägt heute schon Kosten von mehr als 60 Millio-
Der Schienenverkehr ist mit einem Anteil von Stromkosten in Eurocent (2005) pro kWh Abb.5 und ein dezentrales Management von Einspeisung nen Euro pro Jahr aus dem Emissionshandel. Ab
Stromkosten
4 Prozent nur für einen geringen Teil der Treibhaus- 16
nach Energie-
und Last etabliert werden. 2013 wird der Betrag nach dem derzeitigen Stand
gasemissionen im deutschen Verkehr verantwort- 14 quelle* auf rund 300 Millionen Euro ansteigen. (Abb. 6)
lich. Die spezifischen Emissionen sind vor allem 12
*Mittlere Strom-
Derzeit fließen umfangreiche Fördermittel in die an- Ein weiterer kontinuierlicher Preisanstieg nach 2013
durch neue Fahrzeuge, eine höhere Auslastung 10 gestehungskosten wendungsorientierte Forschung im Bereich Elektro- ist in der Logik des Emissionshandels angelegt.
nach Preispfad A.
und eine modernere Bahnstromerzeugung gesun- 8
Das Leitszenario
mobilität. Darüber hinaus hat der Bund 2009 den Moderne Technologien können diese Kosten für die
ken – bei der DB AG beispielsweise seit 1990 um 6 2008 geht davon aus, „Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität“ Bahnen jedoch senken.
dass alle CO2-Zerti-
etwa 40 Prozent. Trotz Verkehrswachstums sind die 4
fikate vollständig
aufgestellt. Der Schwerpunkt der Förderung liegt
absoluten CO2-Emissionen also zurückgegangen. 2 versteigert werden. auf dem motorisierten Individualverkehr. Rechtsnormen zur Lärmreduktion
Mit breitem Einsatz innovativer Technologien könn- 0 Quelle:
verschärfen sich
ten sie weiter gemindert werden. Die DB AG hat sich 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Eigene Darstellung
in einer Selbstverpflichtung das Ziel gesetzt, die Erneuerbare Energien bei weiterem Ausbau
nach Bundesminis-
terium für Umwelt,
Ordnungspolitik: Die Gesetze, Vorschriften Ob Straße, Luft oder Schiene – Verkehr ist einer der
Emissionen bis 2020 um weitere 20 Prozent zu sen- Leitszenario 2008 mit erneuerbarer und fossiler Energie Naturschutz und und Richtlinien verschärfen sich Hauptverursacher von Lärm. Im „Nationalen Ver-
Fossile Energie Reaktorsicherheit,
ken und ihren Schienenverkehr bis 2050 völlig 2008
kehrslärmschutzpaket II“ hat die Bundesregierung
CO2-frei zu betreiben. Große finanzielle Auswirkungen wird die Auswei- beschlossen, ihn deutlich zu mindern: Pkw, Lkw
tung des Handels von CO2-Emissionsberechtigun- und Binnenschiffe müssen ihre Lärmemissionen bis
12 13
nominal
130
Die Entwicklungen bis 2020 –
Trends und Treiber 120
110
100
90
2010 2015 2020 2025 2030
nominal (Index: 2005 = 100)
2020 um 30 Prozent im Vergleich zu 2008 senken, Grenzwerte in der Luftreinhaltung geltende Stufe III B vermindert die Partikelgrenz- 130 real Abb. 8
Mögliche Entwick-
Flugzeuge um 20 Prozent, die Schiene um 50 Pro- sinken weiter werte noch einmal um etwa 90 Prozent und die 110
nominal (Index: 2005 = 100) lung der Regionali-
zent. Um diese Ziele zu erreichen, hat die Regierung NOx-Emissionen je nach Fahrzeugklasse immerhin 130
120
sierungsmittel des
SPNV 2003 bis 2030
angekündigt, mehr Geld in die Entwicklung leiserer Die Luftreinhaltung wurde in den vergangenen um 33 bis 77 Prozent. Innerhalb der nächsten Dekade 100
Technologien zu investieren. Zugleich soll die Ab- Jahren wegen der großen gesundheitlichen Auswir- ist damit zu rechnen, dass die EU dieser Logik fol- 120 Quelle:
110
InnoZ, 2010
schaffung des so genannten Schienenbonus’ sowie kungen vor allem von Feinstaub- und Stickoxidemis- gend eine weitere, deutlich anspruchsvollere Grenz- 90
die Einführung emissionsabhängiger Trassenpreise sionen in allen Industrieländern vorangetrieben. wertstufe für NOx-Emissionen einführt. Auch wenn 110
* Es handelt sich
100 um ein Szenario, das
geprüft werden – ein Vorhaben, das neben der Nachdem die Abgasemissionen von Kraftwerken Bahnen durch den vorherrschenden Elektroantrieb 80
die Entwicklung der
SPNV-Finanzierung
Einführung von absoluten Lärmmengengrenzen seit den 1980er-Jahren kontinuierlich durch gesetz- in der Regel örtlich abgasfrei verkehren, verbleiben der jüngeren Vergan-
100
90
auch die EU-Kommission verfolgt. Während die geberische Vorgaben gesenkt
UIC II P>560kW
wurden, schreibt
IIIA Lok P>560kW
die
IIIA Lok P *)
beim Dieselantrieb Aufgaben. Wegen der langen genheit in die Zukunft
70 2010 2015 2020 2025 2030 fortschreibt.
Schiene ihre Schallemissionen im Personenverkehr 2004
NOx geänderte
(g/kWh)
EU-Richtlinie
UIC II P≤560kW
IIIA *)
97/68/
IIIA Lok P>2000kW EG (NRMM)
und Vz>5I IIIA Triebwagen
IIIA *)
Lebensdauer von Schienenfahrzeugen sinken die 2010 2015 2020 2025 2030
90
bereits stark verringert hat, hat sich die Lage beim seit 2006 Grenzwerte1 Triebwagenfür neue Dieselmotoren P= Leistungin des Motors durchschnittlichen Abgasemissionen der Flotten re- 2010 2015 2020 2025 2030
2 Lok P>560kW Vz= Hubraum je Zylinder festgeschrieben bis 2014 mögliches Szenario*
Schienengüterverkehr, dem Hauptverursacher von Lokomotiven
10 und Triebwagen vor. Schon*)=die NOx + HC lativ langsam. Für die Hersteller von Bahntechnik real (Index: 2005 = 100)
Schienenlärm, in den vergangenen Jahren vor allem Stufe
8 III A hatte die Grenzwerte gegenüber der von und die Eisenbahnverkehrsunternehmen bedeutet 110
mangels einsatzreifer lärmarmer Verbundstoff- den
6 Bahnunternehmen ab 2003 freiwillig gesetz- es eine große Herausforderung, für vergleichsweise real (Index: 2005 = 100)
bremssohlen und finanzierbarer Anreize, zum Bei- 4 Stufe UIC II deutlich
ten 1 2 gemindert. Die ab 2012 geringe Marktvolumina und bei hohen Entwick- 110
100
spiel einer ausreichenden Förderung der Umrüs- 2
lungskosten moderne Abgasminderungssysteme
tung des Güterwagenbestandes, kaum verändert. bereitzustellen und diese dann auch in der Breite 100
90
2003 2006 2009 2012
Von europäischer Seite geben die „Technischen Spe- einzusetzen.
zifikationen der Interoperabilität“ (TSI) seit 2006 Partikel UIC II IIIA IIIB Abb. 7 90
80
(g/kWh) 1 Triebwagen Entwicklung
gesetzliche Grenzwerte für die Geräuschemissio- 2 Lok P>560kW
der Schadstoff-
Die deutsche Verkehrspolitik:
3 Lok P≤560kW
nen von Neufahrzeugen im konventionellen 0,25 grenzwerte für 80
70
Dieselmotoren im
und Hochgeschwindigkeits-Eisenbahnverkehr vor. 0,2 1 2 3
Schienenverkehr
Angespannte Haushaltslage wirkt sich aus 2010 2015 2020 2025 2030
Die Langlebigkeit der Fahrzeuge sorgt jedoch im 0,15
70
Quelle: festgeschrieben bis 2014 mögliches Szenario*
Güterverkehr dafür, dass sich der Fortschritt dort 0,1
DB AG, 2010
Im Gegensatz zum Fernverkehr, der sich durch 2010 2015 2020 2025 2030
nur langsam bemerkbar macht. 0,05 den Verkauf der Fahrkarten trägt, wird der Schie-
0,025 festgeschrieben bis 2014 mögliches Szenario*
nenpersonennahverkehr zusätzlich aus Regio-
Bleiben spürbare Fortschritte weiterhin aus, sind 2003 2006 2009 2012
nalisierungsmitteln des Bundes finanziert und
deutlich steigende Kosten für den Lärmschutz von den Bundesländern bei den Eisenbahnunter- Dauer nicht zu decken. Es besteht das Risiko, dass
beim Infrastrukturausbau zu erwarten. Komplexe nehmen bestellt. 2007 und 2008 wurden diese die Regionalisierungsmittel in den Jahren 2015 bis
Systeme zur Erfassung und Abrechnung von lärm- UIC II P>560kW IIIA Lok P>560kW IIIA Lok P *)
Mittel gekürzt. Seitdem steigt die Summe zwar 2030 inflationsbereinigt sinken. (Abb. 8)
abhängigen Trassenpreiskomponenten könnten NOx UIC II P≤560kW IIIA Lok P>2000kW und Vz>5I IIIA Triebwagen jährlich wieder um eine angenommene Infla- Die fehlenden Gelder müssten die Bahnen durch
(g/kWh) IIIA *) IIIA *)
unter Umständen höhere Kosten verursachen als 1 Triebwagen P= Leistung des Motors tionsrate von 1,5 Prozent an, festgeschrieben ist weitere Rationalisierungsanstrengungen und höhe-
2 Lok P>560kW Vz= Hubraum je Zylinder
bestimmte Maßnahmen zur Emissionsminderung 10 *)= NOx + HC diese Dynamisierung jedoch nur noch bis 2014. re Fahrgeldeinnahmen ausgleichen. Steigen die
an Fahrzeugen. Im Ergebnis würde die Wirtschaft- 8 Fahrpreise allerdings stärker als die Nutzerkosten
lichkeit des Schienengüterverkehrs massiv beein- 6 Aufgrund der eingeschränkten finanziellen Hand- des Pkws, wird das Ziel „Mehr Verkehr auf die
trächtigt und die angestrebte Verlagerung des Ver- 4 1 2 lungsspielräume des Bundes ist gegenwärtig nicht Schiene“ kaum erreicht werden.
kehrs von der Straße auf die Schiene gefährdet. 2 davon auszugehen, dass er die Dynamisierung an-
heben wird. Die steigenden Kosten sind daher auf
2003 2006 2009 2012
Partikel UIC II IIIA IIIB
(g/kWh) 1 Triebwagen
2 Lok P>560kW
3 Lok P≤560kW
14 0,25 15
0,2 1 2 3
0,15
Die Entwicklungen bis 2020 –
Trends und Treiber
Finanzierungslücke beim Ausbau Verkehrsinfrastrukturen sind also auf Dauer nicht Ein einheitliches Zugsicherungssystem in Ein transeuropäisches Verkehrsnetz –
der Schienenwege mehr in gewohnter Weise finanzierbar. Verschärft Europa ermöglicht durchgängigen grenzüber- Finanzierung bleibt ungeklärt
wird die Situation durch die Folgen der Finanz- und schreitenden Schienenverkehr
Die Finanzierung der Bestandsinfrastruktur wird Wirtschaftskrise und die zusehends prekäre Lage Unter der Bezeichnung „Transeuropäische Netze
mittelfristig durch die Leistungs- und Finanzie- öffentlicher Haushalte. Die eingeführte Lkw-Maut Das Zugsicherungssystem European Train Control Verkehr“ (TEN-V) hat die EU 1996 ein europäisches
rungsvereinbarung (LuFV) zwischen DB AG und zur Finanzierung der Verkehrsinfrastruktur wird System (ETCS) soll als einheitlicher europäischer Verkehrsnetz innerhalb der EU-Mitgliedsstaaten
Bund gesichert. Beim Investitions- und Reinvestiti- weiter ausgedehnt und erhöht. Darüber hinaus ist Standard sukzessive die unterschiedlichen Zug- definiert. Um trotz knapper finanzieller Mittel
onsbedarf für die Bundesschienenwege dagegen mit der Einführung von Straßenbenutzungsgebüh- sicherungssysteme der EU-Mitgliedsstaaten zügige Fortschritte zu erzielen, wurden 30 vor-
drohen nach Berechnungen von Intraplan Consult ren auch für Pkw spätestens ab Mitte der kommen- ablösen. Für alle Strecken und Schienenfahrzeuge, rangige Projekte definiert. Die EU unterstützte die
und Verkehrswissenschaftlichem Institut Stuttgart den Dekade zu rechnen. Gleichzeitig steigen die die ab 2015 zum ersten Mal den Betrieb aufnehmen, Vorhaben aus dem TEN-V-Haushalt in den Jahren
erhebliche Lücken. Ungeachtet des steigenden Qualitätsanforderungen an den Schienenpersonen- schreibt der Umsetzungsplan den europäischen 2007 bis 2013 mit insgesamt 8 Milliarden Euro, wei-
Investitionsbedarfs – unter anderem wegen der nahverkehr. Die Forderung nach komfortablen und Standard vor. Zudem müssen sechs Güterverkehrs- tere Mittel wurden aus dem „Europäischen Fonds
wachsenden Nachfrage nach Gütertransporten, umweltfreundlichen Fahrzeugen löst zunehmenden korridore bis 2015 in wesentlichen Teilen und bis für regionale Entwicklung“ und dem „Kohäsions-
der demografischen Veränderungen und des Klima- Handlungsdruck aus. 2020 vollständig mit dem neuen System ausgerüs- fonds“ zur Verfügung gestellt. Allein die Realisie-
wandels – zeichnen sich in den kommenden Jahren tet sein. Vier dieser Korridore führen durch Deutsch- rung der 30 Kernprojekte wird voraussichtlich 250
inflationsbedingte Finanzierungslücken ab, die land. Um einen reibungslosen Betrieb in der Migra- Milliarden Euro kosten. Um das gesamte Netz nach
von Jahr zu Jahr größer werden. Schon im Jahr 2025 Die europäische Verkehrspolitik: tionsphase zu gewährleisten, müssen nicht nur den Vorstellungen der EU fertigzustellen, wären
werden den Berechnungen zufolge insgesamt 1,5 Einheitliche Standards für ungehinderten neue, sondern auch gebrauchte Fahrzeuge das neue weitere 500 Milliarden Euro erforderlich. Die Kom-
Milliarden Euro für Investitionen fehlen, sofern die Verkehr Leitsystem beherrschen. ETCS wird den internationa- mission unterzieht derzeit die TEN-V-Politik einer
Mittel nach dem Bundesschienenwegeausbauge- len Schienenverkehr dauerhaft sichern und stärken, Revision und beabsichtigt in Zukunft, ein Kernnetz
setz (BSchwAG) keine ausreichende Dynamisierung Ein gemeinsamer Handelsraum wie die Europäi- die Umstellung erfordert aber allein in Deutschland zu entwickeln, das stärker den Verkehrsbedarf und
erfahren. sche Union braucht ein gut funktionierendes Investitionen in Milliardenhöhe. die Nutzeransprüche berücksichtigt.
Verkehrsnetz, das ungehinderten grenzüberschrei-
Um die Verkehrsverhältnisse in Gemeinden zu tenden Verkehr ermöglicht. Was in der Luft und Vereinfachte Zulassungsverfahren bergen
verbessern, stehen den Ländern für den ÖPNV und auf der Straße bereits möglich ist, muss die Schiene hohes Einsparpotenzial
die Straße zwischen 2007 und 2013 jährlich gut noch nachholen. Zwar fahren Bahnen schon heute
1,3 Milliarden Euro aus dem Bundeshaushalt zu. Das in fast allen Mitgliedsstaaten der EU, sie setzen Perspektivisch soll die Fahrzeugzulassung von
regelt das Entflechtungsgesetz, das seit 2007 das jedoch national unterschiedliche technische Sys- Schienenfahrzeugen innerhalb der EU durch die
Gemeindeverkehrsfinanzierungsgesetz (GVFG) er- teme und betriebliche Regelwerke ein. Um den Initiative „Cross Acceptance“, festgelegt in der
setzt. Auf Investitionen in den öffentlichen Verkehr Eisenbahnbetrieb der Mitgliedsstaaten technisch Interoperabilitäts-Richtlinie 2008/57/EG, verein-
ent-fielen hiervon zum Beispiel im Jahr 2006 etwa anzugleichen, hat die Europäische Kommission facht werden. Die Umsetzung dieser Richtlinie
855 Millionen Euro. Die Zweckbindung fällt Ende mit den „Technischen Spezifikationen für die Inter- obliegt den EU-Mitgliedsstaaten. Eine optimierte
2013 weg. Bund und Länder prüfen gemeinsam, operabilität“ (TSI) konkrete Vorgaben gemacht. europäische Fahrzeugzulassung könnte Schätz-
in welcher Höhe die Bundesmittel für den Zeitraum Die Umsetzung aller geplanten Maßnahmen ist ungen zufolge in allen EU-Ländern in den nächs-
2014 bis 2019 noch angemessen und erforderlich mit sehr hohen Kosten verbunden. Allerdings ten 15 Jahren rund 400 Millionen Euro allein bei
sind. Schon ab 2014 steht das Geld demnach nicht macht die Entwicklung auch neue Geschäftsmo- der Zulassung von Lokomotiven einsparen.
mehr zwingend für den Ausbau der Verkehrsinfra- delle möglich. So können künftig beispielsweise
struktur zur Verfügung. Was nach 2019 sein wird, gebrauchte Fahrzeuge oder Fahrzeugteile in ganz
ist völlig offen. Europa gekauft und weiterverkauft werden.
16 17
Innovationsfelder im System Bahn
Die in der Studie beschriebenen Trends und Treiber stellen den Sektor Bahn vor besondere
technische Herausforderungen. Die Expertengruppe schlägt vor, zwölf Innovationsfelder
vertieft zu untersuchen. Zuordnen lassen sie sich den vier Bereichen Energieeffizienz,
Fahrzeugentwicklung, Umwelteffekte sowie Steuerung und Betrieb.
Steigerung Energieeffizienz
Energieeffizienter Betrieb Hybridantriebe und mobile Speichertechnologien
Wie ein Zug gefahren wird, beeinflusst auch, wie viel Energie er verbraucht, wie viele Neben den klassischen Elektro- und Verbrennungsantrieben stehen heute weitere Arten
Schadstoffe er emittiert und welchen Lärm er verursacht. Die optimale ökologische wie der Energieerzeugung und -speicherung zur Verfügung. Hybride Antriebe, also die Kom-
ökonomische Abstimmung aller Komponenten erlauben so genannte Assistenz- und bination zweier oder mehrerer Arten von Antriebs- oder Speichertechnik, können die
Automatisierungssysteme. Sie können in Triebfahrzeugen, Stellwerken, Betriebszentra- Schadstoffemissionen von Schienenfahrzeugen erheblich senken. Der Dieselmotor fällt
len und bei der Fahrplanerstellung eingesetzt werden. Mit ihrer Hilfe kann ein Trieb- kleiner aus, wenn ihn ein Elektromotor bei Leistungsspitzen unterstützt. Auch könnten
fahrzeugführer bis zu 15 Prozent Traktionsenergie sparen. Erhält das System zusätzliche in Zukunft Dieselmotoren oder Elektromotoren mit elektrischem Energiespeicher einge-
Informationen über die Verkehrssituation, kann die Einsparung sogar noch höher aus- setzt werden, um zeitweise Lärm und Abgase zu mindern oder zu vermeiden. Elektrische
fallen. Assistenzsysteme können auch Disponenten und Fahrdienstleiter unterstützen. Energie lässt sich zudem im Fahrzeug selbst aus dem Bremsvorgang oder der Wärme
Die richtige Fahrplankonstruktion spart Energie. Die Kombination von fahrzeugseiti- des Abgasstroms generieren. Bei elektrischen Triebfahrzeugen ist das bereits üblich. Beim
gen mit netzseitigen Optimierungen führt zu deutlichen Reduktionen des Energiever- Bremsen gewonnene Energie wird zurück in die Oberleitung gespeist. Sie könnte auch
brauchs und der Schadstoffemissionen. Aspekte wie Pünktlichkeit und Streckenkapazität in Batterien, Doppelschichtkondensatoren oder Schwungmassenspeicher fließen. Im Rah-
müssen natürlich immer beachtet werden. Weitere Einsparpotenziale ermöglicht ein men zukünftiger Hybridkonzepte könnten auch Brennstoffzellen emissionsfrei Energie
intelligentes Energiemanagement, das die Leistungsaufnahme etwa von Klimaanlagen liefern. Grundsätzlich haben solche hybriden Antriebe das Potenzial, die Ökobilanz vieler
oder Lüftern dynamisch steuert. Sie werden bei energieintensivem Anfahren gedrosselt Fahrzeuge, zum Beispiel von Regionalzügen oder Rangierlokomotiven, zu verbessern.
oder abgeschaltet und laufen mit voller Leistung, wenn während des Bremsens Energie Jeder Fahrzeugtyp erfordert jedoch eine eigens auf ihn abgestimmte Lösung.
generiert wird.
Energieeffiziente Nebenaggregate Stationäre Energieerzeugung
Die meiste Energie brauchen moderne Triebfahrzeuge für den Antrieb. Aber auch Erneuerbare Energiequellen liefern Energie weder kontinuierlich noch verbrauchs-
Aggregate, die nicht oder lediglich indirekt dem Antrieb dienen, benötigen in erheb- abhängig. Dies ist insbesondere bei der Stromproduktion durch Wind- und Wasser-
lichem Umfang – typischerweise elektrische – Energie. Größter Verbraucher sind kraft oder Solarenergie der Fall. Zudem sind viele Windkraft- oder Solarenergie-
die Klimaanlagen: Auf ihr Konto gehen 20 bis 30 Prozent des Energieverbrauchs eines anlagen nur lokal verfügbar. Die Bahn benötigt jedoch landesweit eine sehr hohe
Triebwagens für den Personenverkehr. Bis zu fünf Prozent werden durch zusätzliche Versorgungssicherheit. Um regenerative Energie nutzen zu können, müssen Über-
Komponenten wie Lüfter verursacht. Durch innovative Technologien in der Anlagen- tragungsnetze und Netzinfrastruktur angepasst werden.
technik und der Wagendämmung sind hier Einsparungen von bis zu 30 Prozent mög- Benötigt werden zum einen lokale, stationäre Speichermöglichkeiten für elektrische
lich. Dann würde die Klimatechnik nur noch etwa 10 Prozent der Energie verursachen, Energie wie zum Beispiel stationäre Batterien oder Wasserstoffspeicher, die in das
die ein Fahrzeug insgesamt verbraucht. Einen Teil dieser Energie könnten Solarzellen Bahnnetz integrierbar sind. Zum anderen müssen Technologien für so genannte
auf den Dächern geeigneter Fahrzeuge liefern und damit zum Beispiel Fahrgastinfor- „smart grids“ – intelligente Verteilernetzwerke – entwickelt werden. „Smart“ ist ein
mationssysteme oder Lüfter mit Energie versorgen. Verteilernetzwerk dann, wenn es den Stromfluss in Echtzeit misst und jeweils nur so
viel Strom speichert beziehungsweise bereitstellt, wie benötigt wird. Für das öffent-
liche Stromnetz sind solche intelligenten Netzwerke in kleinen Feldversuchen bereits
vorhanden und sollen in naher Zukunft deutlich ausgeweitet werden. Diese Intelli-
genz kann es dem Schienenverkehr erleichtern, Strom aus verschiedenen dezentralen
Quellen wie etwa aus Sonne oder Wind zusammenzuführen und den Anteil regene-
rativer Energien erheblich zu vergrößern.
18 19Innovationsfelder im System Bahn
Innovative Fahrzeugkonzepte Verbesserung Umwelteffekte
Leichtbau-Entwicklung Einsatz alternativer Kraftstoffe
Je weniger ein Zug wiegt, desto weniger Traktionsenergie verbraucht er. Auf zwei Die Verbrennungsmotoren der Bahnen werden allein mit Diesel betrieben. In einem
Weisen kann das Gewicht von Zügen gesenkt werden, ohne dass sie an Stabilität ersten Schritt sollte geprüft werden, ob auch regenerativ gewonnene Kraftstoffe wie Bio-
verlieren. Heute verwendete Materialien sind durch leichtere Werkstoffe wie Leicht- diesel oder Biogas verwendet werden können. Entsprechende Aggregate mit geringerer
metalle, faserverstärkte Kunststoffe oder auch eine Kombination verschiedener Mate- Leistung werden bereits heute in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Weitergehende Modifikatio-
rialien zu ersetzen, was als „Materialsubstitution“ bezeichnet wird. Zusätzlich kann nen verlangt der Einsatz von Bioethanol. Auch diese Technik ist für kleinere Motoren be-
auch die Fügetechnik, also die Art, wie metallische und Kunststoffmaterialien im Zug reits im Einsatz. Entsprechende Tanks sind für alle diese Treibstoffe verfügbar. Eine weite-
verbunden werden, den Zug leichter machen. Durch den „Konzeptleichtbau“, der Kons- re Option ist die Nutzung von Wasserstoff, der sehr effizient aus erneuerbaren Energien
truktionen um jene Teile und Bereiche bereinigt, die nicht zur Stabilität beitragen, hergestellt werden kann. Unterschiedliche Speichersysteme existieren bereits, diverse
wird sowohl in der Fügetechnik des Wagenkastens als auch bei der Gesamtkonstruk- Fahrzeuge, zum Beispiel Stadtbusse, befinden sich weltweit im Testeinsatz. Der Einsatz
tion Gewicht eingespart. Selbst im Rohbau sind Strukturen möglich, die das Gewicht im Bahnbetrieb muss allerdings noch gezielt untersucht werden und verlangt entspre-
der Züge mindern, ohne dass sie an Sicherheit verlieren. Ebenso sind alle weiteren chende Systemanpassungen.
Zugkomponenten wie Anbauteile, Türen oder Innenausstattung auf Einsparpotenziale
zu überprüfen. Natürlich muss die Sicherheit bei Unfällen stets Vorrang haben. Neue
Möglichkeiten eröffnen hier etwa Verbundmaterialien, die ein Metallgitter in einem
Kunststoffelement einbetten. Es ist zu beachten, dass das Gewicht „die Züge im Gleis
hält“, also Seitenwindstabilität und Fahrsicherheit gewährleistet bleiben.
Emissionsminimierung bei Dieselmotoren Oberleitungsloser Elektroantrieb
Auch in den nächsten 20 bis 30 Jahren werden Fahrzeuge mit konventionellen Diesel- Die DB AG wickelt etwa 90 Prozent des Schienenverkehrs in Deutschland elektrisch ab.
motoren eine Rolle spielen. Diese Fahrzeuge sind auf der Schiene die größten Abgas- Nur 60 Prozent aller Strecken sind elektrifiziert. Fahren dieselbetriebene Züge eine Stre-
emittenten. In diesem Innovationsfeld muss untersucht werden, welche technologi- cke, die sowohl über nicht-elektrifizierte als auch elektrifizierte Abschnitte führt, müssen
schen Maßnahmen Abgase und CO2-Ausstoß reduzieren können. Im Fokus stehen der entweder die Loks ausgetauscht werden oder die Züge einen Teil der Strecke dieselbetrie-
Motor, die Kraftstoffaufbereitung und die Abgasbehandlung. ben unter Fahrdraht fahren. Wünschenswert ist ein emissionsfreier Schienenverkehr je-
doch auch auf nicht-elektrifizierten Strecken oder Streckenabschnitten. Erstes Ziel sollte
sein, auf relativ kurzen Streckenabschnitten ohne Oberleitung elektrische Triebfahrzeu-
ge einzusetzen. Diese könnten ihren Strom aus Batterien, Doppelschichtkondensatoren,
Schwungmassenspeichern oder aus einer Kombination dieser Technologien beziehen.
Ansätze hierfür existieren bereits. Speichertechnologien und Fahrzeuge müssen weiter
erforscht und erprobt werden. Eigens konzipierte Fahrzeuge mit großem elektrischen
Speicher – gewissermassen „Energie-Tender“ – könnten zum Beispiel dort, wo keine Ober-
leitung vorhanden ist, zusätzlich zum Triebfahrzeug eingesetzt werden. Für längere nicht-
elektrifizierte Streckenabschnitte bieten sich zudem Wasserstoff-Brennstoffzellen an. In
Bussen werden sie bereits heute erfolgreich getestet, für den Einsatz in Bahnen muss die-
se Technologie aber noch weiterentwickelt werden. Schließlich können Solarzellen auf
den Dächern geeigneter Fahrzeuge Fahrgastinformationssysteme oder Lüfter mit Energie
versorgen.
20 21Innovationsfelder im System Bahn
Aktive Lärmreduktion Migrationskonzepte ETCS/ERTMS
Um die Geräuschemissionen von Schienenfahrzeugen zu senken, müssen Maßnahmen Technologie und Komponenten des vereinheitlichten Europäischen Zugsicherungs-
an der Strecke und am Fahrzeug aufeinander abgestimmt werden. Glatte Fahrflächen auf systems „European Train Control System“ (ETCS) sind bereits verfügbar und auch im
Schiene und Rad sind eine zentrale Voraussetzung für alle anderen technischen Maßnah- Einsatz. Neue Funktionen werden hinzukommen. Die flächendeckende Einführung der
men. Weitere Lärmreduktionen können erreicht werden, wenn Fahrweg, Räder und Fahr- Technologie muss daher Aktualisierungen erlauben. Um einen reibungslosen Betrieb
zeuge mit Schalldämpfern versehen werden. Schallschutzwände können weiter optimiert in der Migrationsphase zu gewährleisten, müssen jedoch auch ältere Fahrzeuge in das
werden, ebenso wie Klimaanlagen, Lüfter oder Nebenantriebe in Triebfahrzeugen. Bei stei- ETCS eingebunden werden. In diesem Innovationsfeld sollen Lösungen für diese Um-
genden Geschwindigkeiten gewinnt der aeroakustische Lärm an Bedeutung, jener Lärm, stellung entwickelt werden.
den das Äußere des Fahrzeugs im Fahrtwind erzeugt. Hierbei gilt es vor allem, das Fahr- Das Europäische Eisenbahnverkehrsmanagementsystem „European Rail Traffic Manage-
zeug möglichst glatt zu bauen, also sämtliche Strukturen zu reduzieren oder akustisch ment System“ (ERTMS) benötigt weitere Komponenten für die betriebliche Optimierung
optimiert zu gestalten. In diesem Bereich besteht noch ein erheblicher Forschungsbedarf, von Zugläufen durch mehrere Länder. Die Einführung des Trassenmanagementsys-
um die Grundlagen zu verstehen und daraus Gestaltungsrichtlinien abzuleiten. Eine eige- tems „European Train Management Layer“ (ETML) soll Zugfahrten über Grenzen hinweg
ne Herangehensweise verlangen Güterwagen. Neben den lauftechnischen Fragestellun- organisieren. Dann wird es auch möglich sein, den Energieverbrauch auf internatio-
gen sind bei ihnen auch Aufbaustruktur und Ladung zu betrachten. nalen Fahrten zu optimieren.
Steuerung und Betrieb
Informations- und Telekommunikationslösungen Harmonisierung Regelwerke
Die Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) wie auch die Softwareentwick- Neue europäische Regelwerke, insbesondere die „Technischen Spezifikationen für die
lung haben in den vergangenen Jahren enorme Fortschritte gemacht. Beflügelt durch Interoperabilität“ (TSI) und deren nachgelagerte europäische Normen, verändern tech-
einen breiten Massenmarkt ist anzunehmen, dass dieser Trend auch weiter anhält. So nische und bauliche Anforderungen für Züge und Infrastrukturen in den EU-Mitglieds-
sind heute zahlreiche Funktionen und Anwendungen schneller und kostengünstiger zu staaten. Die Umsetzung der neuen Regeln in Deutschland stellt Bahnbetreiber und
realisieren. Auch der Bahnsektor profitiert von den rasanten Entwicklungen. Die meis- Industrie vor enorme Herausforderungen, weil sie sich gravierend auf zukünftige Fahr-
ten Züge in den Bahnhöfen und auf vielen Strecken sind bereits über öffentliche Mobil- zeugkonzepte auswirken. Dennoch sollte es im Interesse von Bahnbetreibern und Indus-
funknetze oder W-LAN erreichbar. In zehn Jahren dürfte sich die Bandbreite verzehnfacht trie liegen, neue Technologien einzusetzen, um die sich bietenden Chancen frühzeitig
haben, die Lücken in den öffentlichen Netzen sind geschlossen. Dann kann sich der zu nutzen. Die Kompatibilität der Schienensysteme eröffnet auch vorteilhafte Finanzie-
Bahnbetrieb stärker solcher Netze bedienen, etwa um Assistenzsysteme mit aktuellen rungsmöglichkeiten: Gebrauchte Fahrzeuge können beispielsweise einfacher in andere
Daten zu versorgen. Nicht möglich ist dies jedoch bei Komponenten, die für die Sicher- Länder weiterverkauft werden. Zudem schafft die TSI die Basis für die langfristig geplan-
heit im Betrieb sorgen. te einheitliche europäische Fahrzeugzulassung. Jetzt benötigt ein Zug in jedem Land,
auf dessen Schienen er fahren soll, eine amtliche Zulassung. Bis die Zulassung in ganz
Europa vereinheitlicht ist, vereinfacht die zwischen einzelnen Ländern vereinbarte gegen-
seitige Anerkennung von Fahrzeugzulassungen, die so genannte Cross Acceptance, den
Zulassungsprozess.
Auch wenn Regelwerke an sich keine technischen Innovationen sind, kommt ihnen hohe
Bedeutung zu: Sie bestimmen, wie Fahrzeuge zukünftig konstruiert werden müssen. Sie
sollten die Möglichkeit bieten, Innovationen zu finden und zu erproben.
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