eJournals Internationales Verkehrswesen77/4

Internationales Verkehrswesen
iv
0020-9511
expert verlag Tübingen
10.24053/IV-2025-0067
iv774/iv774.pdf1208
2025
774

Wasserstoff-Brennstoffzellen-Triebzüge für die Heidekrautbahn

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2025
Mathias Böhmhttps://orcid.org/0000-0001-9959-4790
Göran Glauer
Uwe Balzuweit
Seit Ende 2024 verkehren sieben Wasserstoff-Brennstoffzellen-Triebzüge im Regelfahrplanbetrieb auf der Heidekrautbahn. Im Fokus dieses Beitrags steht ihre Rolle in einem Forschungsprojekt zur Dekarbonisierung des Schienenverkehrs. Behandelt werden Beschaffungsprozess, Inbetriebnahme und Zulassung. Ergänzend werden Aspekte der Finanzierung sowie weitere vorbereitende Maßnahmen aufgezeigt. Neben technischen Spezifikationen wird damit ein Gesamtüberblick über die Planung und Umsetzung bis hin zur Betriebsaufnahme der innovativen, lokal emissionsfreien, alternativ angetriebenen Fahrzeuge gegeben.
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Das verbundene Forschungsvorhaben zielt darauf ab, zu demonstrieren, dass ein CO 2 freier Bahnbetrieb ohne den bedarfsgerechten Ausbau von Stromspeichern, Netzinfrastruktur oder Lastmanagement realisierbar ist. Wasserstoff als Energieträger ermöglicht den Betrieb ohne Oberleitungen und schafft gleichzeitig eine Möglichkeit zur Speicherung fluktuierender erneuerbarer Energien. Mittelfristig soll eine Kostenparität zur Dieselreferenz erreicht werden [1]. Einleitung und Motivation Seit Dezember 2024 haben sieben Wasserstoff-Brennstoffzellen-Triebzüge (H 2 -BZ- Triebzüge, engl. HEMU: Hydrogen Electric Multiple Unit) den Betrieb auf der Heidekrautbahn (RB27) aufgenommen. Die Heidekrautbahn verbindet den Landkreis Barnim mit Berlin die nicht elektrifizierte Regionalverkehrslinie wird umfangreich von Pendlern wochentags und an den Wochenenden intensiv von Erholungssuchenden genutzt. Die Hauptakteure im Forschungsprojekt „Einsatz von Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieben im Nahverkehr des Landkreises Barnim“, die an der Umsetzung der einzelnen Teilprojekte arbeiten, sind die Industrieunternehmen Enertrag, welches für die Erzeugung und Lieferung des Wasserstoffs verantwortlich ist, die Niederbarnimer Eisenbahn (NEB Betriebsgesellschaft mbH), die den Betrieb der Fahrzeuge übernimmt und die Kreiswerke Wasserstoff-Brennstoffzellen- Triebzüge für die Heidekrautbahn Rolle der Fahrzeuge im Rahmen des Forschungsprojekts Alternative Antriebe, Wasserstoff, Brennstoffzelle, Schienenregionalverkehr Seit Ende 2024 verkehren sieben Wasserstoff-Brennstoffzellen-Triebzüge im Regelfahrplanbetrieb auf der Heidekrautbahn. Im Fokus dieses Beitrags steht ihre Rolle in einem Forschungsprojekt zur Dekarbonisierung des Schienenverkehrs. Behandelt werden Beschaffungsprozess, Inbetriebnahme und Zulassung. Ergänzend werden Aspekte der Finanzierung sowie weitere vorbereitende Maßnahmen aufgezeigt. Neben technischen Spezifikationen wird damit ein Gesamtüberblick über die Planung und Umsetzung bis hin zur Betriebsaufnahme der innovativen, lokal emissionsfreien, alternativ angetriebenen Fahrzeuge gegeben. Mathias Böhm, Göran Glauer, Uwe Balzuweit DOI: 10.24053/ IV-2025-0067 Internationales Verkehrswesen (77) 4 ǀ 2025 42 Barnim, die für den Auf bau und Betrieb der Wasserstofftankstelle zuständig sind. Die wissenschaftliche Unterstützung für das Wasserstoffwerk erfolgt durch das Wasserstoff-Forschungszentrum der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg (BTU). Das Institut für Fahrzeugkonzepte des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR) beschäftigt sich in der wissenschaftlichen Begleitforschung u. a. mit der systematischen Messdatenerfassung und Auswertung der Betriebsdaten der H 2 -BZ-Triebzüge sowie der Wasserstofftankstelle. Das Vorhaben wird innerhalb des „Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP II)“ mit rund 25 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Verkehr (BMV) gefördert. Die Koordination der Fördermaßnahme erfolgt durch die NOW GmbH, die förderträgerbezogenen Aufgaben liegen in Verantwortung des Projektträgers Jülich (PTJ). Zusätzliche Fördermittel werden vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit, Energie und Klimaschutz (MWAEK) des Landes Brandenburg über den Zukunftsinvestitionsfond (ZIFoG) bereitgestellt. Fahrzeugkonzeption und -beschaffung Erste Überlegungen zur Beschaffung von emissionsfreien H 2 -BZ-Triebzügen für die Heidekrautbahn erfolgten bereits im Jahr 2017. Ende 2020 wurde schließlich der Kooperationsverbundvertrag der Industrie- und Forschungspartner unterzeichnet, parallel erhielt das Projekt die Förderzusagen von Bund und Ländern. Vergabeprozess Der Fahrzeugvergabeprozess wurde von der NEB als Eisenbahnverkehrsunternehmen im Juli 2021 gestartet. Bei diesem Lieferauftrag handelte es sich um einen Teilnahmewettbewerb mit vorheriger Aufforderung zum Wettbewerb und anschließendem Verhandlungsverfahren. Das Verfahren war folgendermaßen strukturiert: Der Auftraggeber tritt mit maximal drei Bewerbern in das Verhandlungsverfahren ein und fordert diese zur Abgabe von Angeboten auf. Der Lieferauftrag umfasst dann die Herstellung, Lieferung und Zulassung von sieben H 2 -BZ- Triebzügen bis September 2024, optional mit technischer Instandhaltungsbegleitung und der Lieferung von Ersatzteilen bis zum Fahrplanwechsel im Dezember 2034 [2]. Da der Markt für Wasserstofffahrzeuge zu diesem Zeitpunkt noch sehr klein war, kam ein offenes Ausschreibungsverfahren nicht infrage. Der gesamte Vergabeprozess dauerte rund sieben Monate. Voraussetzungen und Zuschlagskriterien waren u. a. der Nachweis von relevanten technologischen Erfahrungen bei der Konzeption, Herstellung und Zulassung sowie der Lieferfähigkeit von H 2 -BZ-Triebzügen. Die Leistungsbeschreibung basierte auf den Anforderungen des Verkehrsverbunds Berlin-Brandenburg (VBB) zu Fahrzeugausschreibungen im Regionalverkehr. Gleichzeitig wurde den potenziellen Fahrzeuglieferanten der H 2 -BZ-Triebzüge eine vorläufige, verpflichtende Messwertetabelle im Rahmen der DLR-Forschungsbegleitung als Anhang in der Leistungsbeschreibung zur Verfügung gestellt. Ziel war die Datenfreigabe zu gewährleisten, weil die Fahrzeuge fester Bestandteil des Forschungs- und Entwicklungsprojektes sind und die beabsichtigte Datenerhebung im Fahrbetrieb ein zentraler Bestandteil dieser Begleitforschung ist. Im Forschungsvorhaben werden durch das DLR Simulations- und Auswertungsmodelle erstellt und durch Realdaten validiert. Ziel ist die Erfassung, Analyse und Evaluation technischökonomischer Sachzusammenhänge sowie die Identifikation von Optimierungs- und Kostensenkungspotentialen. Diese werden unmittelbar im laufenden Vorhaben umgesetzt und können als Grundlage für weitere, neue Vorhaben für Empfehlungen bzw. Blaupausen dienen. Zwei qualifizierte Fahrzeughersteller wurden schließlich zur Angebotsabgabe aufgefordert. Die Bewertung der eingegangenen Angebote erfolgte anhand der, in den Beschaffungsunterlagen aufgeführten, Zuschlagskriterien. Dazu zählte neben dem Preis und den Angaben gemäß Leistungsverzeichnis auch die Bewertung der technischen Fahrzeugeigenschaften und des vertraglich-kommerziellen Fahrzeugliefervertrags sowie des Instandhaltungs- und Ersatzteilliefervertrags. Die Siemens Mobility GmbH konnte als Fahrzeuglieferant im Wettbewerb durchsetzen und wurde mit der Lieferung von sieben H 2 -BZ-Triebzügen beauftragt [3]. Im September 2022 wurde der Fahrzeugtyp Mireo Plus H auf der InnoTrans vorgestellt, im Mai 2023 das finale NEB-Fahrzeugdesign präsentiert. Im Werk Krefeld wurde schließlich die Montage der Züge durchgeführt. Nach Überprüfung der grundlegenden elektrischen und mechanischen Funktionen konnte der letzte Zug am 30.10.2023 in das Prüf- und Validationscenter von Siemens Mobility in Wegberg-Wildenrath, in der Nähe von Mönchengladbach, überführt werden. Hier erfolgen vertiefende Typtests, darunter elektromagnetische Verträglichkeitssowie Bremstests. Mithilfe dieser Prüfungen, die für die Fahrzeugzulassung und die Gewährleistung der Betriebsstabilität unerlässlich sind, erfolgte die schrittweise Inbetriebnahme der Fahrzeuge, sowohl statisch als auch dynamisch. Die abschließende Zulassung durch die entsprechenden Behörden, wie der Eisenbahnagentur der Europäischen Union (ERA) und dem Eisenbahnbundesamt (EBA), wurde nach erfolgreichem Abschluss dieser Prüfungen erteilt [4]. Zusätzlich erfolgte im Prüfcenter bereits ab Mitte 2024 die spezifische Ausbildung der Lehrlokführer der NEB, um das Betriebspersonal für deren Einsatz auf der Heidekrautbahn zu schulen. [5] Die vollständige Inbetriebnahme der H 2 - BZ-Triebzüge wurde bis Mitte 2024 durchgeführt. Anschließend wurden die Züge nacheinander nach Basdorf überführt. Erste Testfahrten auf der Heidekrautbahn wurden im Oktober 2024 durchgeführt. Diese Maßnahmen sicherten die rechtzeitige Betriebsaufnahme der Fahrzeuge im Dezember 2024 (Bild 1). Fahrzeugspezifikation Bei den H 2 -BZ-Triebzügen des Typs Mireo Plus H (BR 563) des Herstellers Siemens Mobility handelt es sich um ein zweiteiliges Triebfahrzeug mit Jakobs-Drehgestell- Anordnung, der elektrische Energie aus Wasserstoff und Sauerstoff in einer Brennstoffzelle erzeugt. Die gewonnene Energie treibt zusammen mit einer Lithium-Ionen- Batterie die Elektromotoren an und ermög- Juli ‘21 Veröffentlichung Auftragsbekanntmachung Januar ‘22 Zuschlag/ Auftragsvergabe September ‘22 Vorstellung Mireo Plus H auf InnoTrans Oktober ‘21 Angebotsabgabe Fahrzeughersteller Dezember ’24 Betriebsaufnahme Mai ‘23 Vorstellung NEB-Fahrzeugdesign Oktober ‘23 Abschluss Endmontage aller Züge Bild 1: Beschaffungsprozess H 2 -BZ-Triebzüge für die Heidekrautbahn (Foto: Autoren) Wasserstoff-Brennstoffzellen-Triebzüge  TECHNOLOGIE DOI: 10.24053/ IV-2025-0067 Internationales Verkehrswesen (77) 4 ǀ 2025 43 Begleitende Maßnahmen Das technische Controlling für die Fertigung und Abnahme der Fahrzeuge wurde von der NEB in einem wettbewerblichen Vergabeverfahren im April 2023 ausgeschrieben [9]. Hier konnte sich die DB Systemtechnik durchsetzen [10]. In der Produktionsphase wurden u.a. der Terminplan überwacht und die Einhaltung der Vorgaben des Fahrzeugliefervertrags sowie relevante Komponenten wie Batterien, Brennstoffzellen, H 2 -Tanks, Rohbau, usw. in Bezug auf die Einhaltung von Normen und Regelwerken überprüft bzw. protokolliert. In der Abnahmephase wurden zudem alle Prüfungen im Rahmen der Abnahme der Fahrzeuge begleitet. Die NEB war u.a. bei den Erstmusterprüfungen und Einzelabnahmen der Fahrwerke bzw. Drehgestelle in Graz, des H 2 -Tanksystems beim Hersteller NPROXX in Jülich, des Brennstoffzellensystems beim kanadischen Hersteller Ballard in Burnaby bei Vancouver sowie der Wagenkästen in Krefeld involviert. Parallel erfolgten Erfahrungsaustausche und Diskussionen mit Akteuren anderer Wasserstoff-Schienenprojekte. Ebenso wurden von den Industrie- und Forschungspartnern Abstimmungen zur Schnittstelle Zug-Infrastruktur sowie weiterführende Abstimmungen zum Messkonzept mit dem Fahrzeughersteller durchgeführt. Die TÜV-Süd Rail GmbH hat die NEB unter anderem bei der Bewertung sicherheitskritischer Aspekte beraten. Parallel erfolgte durch die Kreiswerke Barnim die Konzeption, Ausschreibung und Vergabe der Planungs- und Bauleistung der Wasserstofftankstelle am Standort Basdorf auf dem Gelände der NEB. Ferner erfolgte die Anpassung der NEBeigenen Infrastruktur wie beispielsweise die Planung und Errichtung der 400 V Elektranten zur Außenabstellung der Fahrzeuge, der Umbau der Werkhalle sowie die Anpassung der Instandhaltungsprozesse und vorbereitende Schulungsmaßnahmen. Ebenfalls ist ein Neubau einer Wasch- und Abstellhalle in Planung. Lessons Learned Ende August 2025 konnte ein positives Zwischenfazit gezogen werden. Mehr als eine halbe Million Fahrzeugkilometer wurden seit Betriebsstart mit den neuen Fahrzeugen zurückgelegt. Bis auf anfängliche Schwierigkeiten bei der Wasserstoff-Verfügbarkeit laufen die Fahrzeuge seitdem sehr zuverlässig und stabil. Die Zulassung zur Mehrfachtraktionsfähigkeit hatte sich zwar verzögert, konnte jedoch Mitte Oktober 2025 erfolgreich abgeschlossen werden. Durch die lange Projektvorlaufzeit, die kontinuierliche Marktbeobachtung sowie die Berücksichtigung von Lessons Learned aus vergleichbaren Projekten, kombiniert licht so eine emissionsfreie Fahrt auf nicht elektrifizierten Strecken. Das modulare Antriebssystem erlaubt eine Reichweite von bis zu 1.000 km. Die Wasserstoffdruckspeicher fassen insgesamt rund 170 kg Wasserstoff bei 350 bar und sind ebenso wie die Brennstoffzellen auf dem Dach des Zuges untergebracht, während die Traktionsbatterien im Unterflurbereich angeordnet sind. Die Fahrzeuge verfügen auf jeder Seite über drei Türen mit einer Türbreite von 1.300 mm. Einstiegshöhen von 800 mm ermöglichen mobilitätseingeschränkten Fahrgästen einen reibungslosen Ein- und Ausstieg. Der Fahrgastwechsel wird zudem durch eine Wegeleitung beschleunigt. Hierbei erfolgt der Einstieg vorrangig durch die vordere Tür - Piktogramme weisen in Richtung Einstiegstür. Im Inneren des Fahrzeugs werden die Fahrgäste durch Doppelpfeile auf dem Boden geleitet. [6] Die entsprechenden Fahrzeugspezifikationen des Siemens Mireo Plus H sind in Tabelle 1 beschrieben, das NEB-Fahrzeugaußendesign ist in der Titelabbildung dargestellt. Fahrzeugfinanzierung Aufgrund der neuen Antriebstechnologie, der resultierenden technischen Risiken und des begrenzten Fahrzeuganbietermarktes war es zu kostspielig, die Fahrzeugfinanzierung auf Basis des Zugwerts als Kreditrisiko zu realisieren, weshalb das Mobility-Owner-Konzept Anwendung findet. Hierbei fungiert eine Projektgesellschaft der „Deutschen Anlagen Leasing“ (DAL) als Mobilitätseigentümer und deckt Eigentum, Vermietung und Finanzierung während der Projektlaufzeit ab. Die NEB ist der Betreiber der Züge für den initialen Verkehrsvertrag von zehn Jahren und zahlt Leasingraten an die Projektgesellschaft. Die Länder Berlin und Brandenburg als Aufgabenträger vergeben den Verkehrsvertrag, treten Teile der Zuschusszahlungen an die Projektgesellschaft ab und sichern die Nachnutzung der Züge für weitere 15 Jahre ab. Die Kf W IPEX- Bank erwirbt die abgetretenen Zuschusszahlungen und ermöglicht so eine kostengünstige Finanzierung der Züge [8]. mit einer frühzeitigen Definition der Anforderungen und entsprechender Ausschreibung, war die termingerechte Fertigstellung der Züge gesichert. Die Sicherstellung einer kostengünstigen Finanzierung für die H 2 -BZ-Triebzüge erfolgte durch eine umfassende Vertragsgestaltung, durch die gezielt Finanzierungsrisiken minimiert werden konnten. Diese Vorgehensweise garantiert nicht nur die Nachnutzung der Züge über das Jahr 2024 hinweg, sondern gewährleistet auch eine langfristig tragfähige Finanzierung. Die Vertragsabsicherung der Wasserstoff-Verbrauchswerte mit dem Fahrzeughersteller stellt einen weiteren wichtigen Aspekt dar, der die Effizienz und Wirtschaftlichkeit des Betriebs sicherstellt. Die Erhebung und Bereitstellung der Fahrzeugdaten des Siemens Mireo Plus H erfolgt im Rahmen des Forschungsprojekts ausschließlich zu wissenschaftlichen Zwecken. Die Integration der vorläufigen Messwertetabelle als integralem Bestandteil des Fahrzeugliefervertrags stellt sicher, dass eine Freigabe der Daten durch den Fahrzeughersteller erfolgt. Da bislang keine Standardisierung vorliegt, ist die frühzeitige Entwicklung und Validierung eines spezifischen Betankungsprotokolls für die Wasserstoffversorgung der Fahrzeuge entscheidend. Dazu gehören die enge Abstimmung mit Prüforganisationen sowie die Klärung sicherheits- und genehmigungsrelevanter Anforderungen. Fahrzeug- und Tankstellenbetreiber sowie Hersteller sollten Protokolle und Betankungszeiten gemeinsam koordinieren. ▪ LITERATUR [1] Kreiswerke Barnim GmbH. Grüner Wasserstoff treibt uns an. [Online] 2025. https: / / wasserstoffschiene-heidekrautbahn.de/ [2] Lieferauftrag Wasserstoff-Brennstoffzellen-Triebzüge (H 2 -/ BZ-Technologie) für die Heidekrautbahn RB 27. [Online] 02.07.2021. https: / / ted.europa.eu/ de/ notice/ -/ detail/ 343805-2021 [3] Ergebnisse des Vergabeverfahrens Wasserstoff- Brennstoffzellen-Triebzüge (H 2 -/ BZ-Technologie) für die Heidekrautbahn RB 27. [Online] 04.02.2022. https: / / ted.europa.eu/ de/ notice/ -/ detail/ 72642-2022 [4] Siemens Mobility GmbH. Prüf- und Validationcenter Wegberg-Wildenrath. [Online] 2025. https: / / www.mobility.siemens.com/ global/ de/ portfolio/ schiene/ services/ qualification-services/ certifiedtest-and-validation.html [5] Niederbarnimer Eisenbahn AG / NEB Betriebsgesellschaft mbH. NEB-Wasserstoffzüge im Siemens-Testcenter. [Online] 11.12.2023. https: / / www.neb.de/ aktuelles/ details/ neb-wasserstoffzuege-im-siemens-testcenter/ [6] Niederbarnimer Eisenbahn (NEB). Mireo Plus B und Mireo Plus H: Neue Wege im Fahrzeugdesign. [Online] 03.05.2023. https: / / www.neb.de/ aktuel- Achsfolge Bo‘ 2 Bo‘ Spurweite 1.435 mm Höchstgeschwindigkeit 140 km/ h Antriebsleistung 1.700 kW Anfahrbeschleunigung 1,1 m/ s2 Länge (über Kupplung) 47 m Fahrgastkapazität 120 Sitzplätze Fahrzeugreichweite bis 1.000 km Tabelle 1: Fahrzeugspezifikationen Siemens Mireo Plus H 2-Teiler [7] TECHNOLOGIE  Wasserstoff-Brennstoffzellen-Triebzüge DOI: 10.24053/ IV-2025-0067 Internationales Verkehrswesen (77) 4 ǀ 2025 44 les/ details/ mireo-plus-b-und-mireo-plus-h-neuewege-im-fahrzeugdesign/ [7] SiemensMobilityGmbH.HYBRID-TRIEBZÜGEMireo Plus B, Mireo Plus H. [Online] ohne Datum. https: / / assets.new.siemens.com/ siemens/ assets/ api/ uuid: f186839a-effd-4cef-a85b-00d84b0871fd/ siemens-mobility-mireo-plus-b-mireo-plus-h-de. pdf [8] Innovative Finanzierung. Dr. Carsten Wiebers. Der Regionalverkehr, 2023 [9] Auftragsbekanntmachung Wettbewerbliches Vergabeverfahren des technischen Controllings für die Herstellung, Zulassung und Abnahme der Wasserstoff/ Brennstoffzellenfahrzeuge. [Online] 06.04.2023. https: / / ted.europa.eu/ de/ notice/ -/ detail/ 217402-2023 [10] Ergebnisse des Vergabeverfahrens des technischen Controllings für die Herstellung, Zulassung und Abnahme der Wasserstoff/ Brennstoffzellenfahrzeuge. [Online] 11.07.2023. https: / / ted.europa.eu/ de/ notice/ -/ detail/ 429357-2023 Eingangsabbildung: © Mireo Plus H am Bahnhofsübergang Schönerlinde (Foto: NEB, C. Bedeschinski) Mathias Böhm, Dipl.-Ing., wissenschaftlicher Mitarbeiter, Institut für Fahrzeugkonzepte, Forschungsfeld Technologiebewertung und Systemanalyse, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. Mathias.Boehm@dlr.de https: / / orcid.org/ 0000-0001-9959-4790 Göran Glauer, Referent der Geschäftsführung, NEB Betriebsgesellschaft mbH, Goeran.Glauer@neb.de www.neb.de Uwe Balzuweit, Projektleiter Mobilisierung HKB3 u. NOB2/ Vertragsmanager Instandhaltung - Externer Berater für NEB Betriebsgesellschaft mbH Uwe.Balzuweit@mobility-consult.eu Buchtipp Narr Francke Attempto Verlag GmbH + Co. KG Dischingerweg 5 \ 72070 Tübingen \ Germany \ Tel. +49 (0)7071 97 97 0 \ info@narr.de \ www.narr.de Nachhaltigkeit ist in aller Munde - das Thema umfasst viele Dimensionen. Dieses Handbuch beinhaltet v.a. Ziele, Klimawandel und die Politikebene. Der Autor spannt in diesem Handbuch den Bogen von den begrif ichen Grundlagen über die wichtigsten weltweiten Vereinbarungen, einer entsprechenden Bestandsaufnahme und Prognosen zur Nachhaltigkeit bis hin zu den konkreten Maßnahmen für eine nachhaltige Welt. Hierbei werden die internationalen Maßnahmen (Vereinte Nationen und Europäische Union) als auch nationale Politik behandelt und bewertet. Das Buch schließt mit einem Ausblick in die ferne Zukunft. Der Autor zielt auf eine grundlegende Sensibilisierung für notwendige Maßnahmen im Rahmen der Nachhaltigkeit ab. Damit können künftige Generationen auf einer ökonomisch, ökologisch und sozial intakten Umwelt aufbauen. Andreas Fieber Handbuch Nachhaltigkeit Ziele, Klimawandel, Politik 1. Au age 2024, 347 Seiten €[D] 34,90 ISBN 978-3-8252-6297-6 eISBN 978-3-8385-6297-1 Anzeige Wasserstoff-Brennstoffzellen-Triebzüge  TECHNOLOGIE