Bahnklimaanlagen, die komprimierte Außenluft zur Kühlung nutzen, sind schon heute eine umweltfreundliche und wirtschaftliche Alternative zu Bahnklimaanlagen mit klimaschädlichen Kältemitteln. Durch innovative Anlagenkonstruktionen und optimierte Wartung können Energiebedarf und Kosten der luftgestützten Zugklimatechnik weiter sinken. Im Auftrag des Umweltbundesamtes wurde eine aufwändige, zweijährige Felddatenmessung in einem Intercity-Express ICE 3, 2. Bauserie im normalen Linieneinsatz in Deutschland durchgeführt. Untersucht wurden die energetische Effizienz von neuen luftgestützten Klimaanlagen im üblichen Passagierbetrieb und die Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen über den Lebenszyklus. Die Auswertung der erfassten Daten belegt, dass bei den eingesetzten Air-Cycle Anlagen im Mittel der Kühl-Jahresenergiebedarf bis zu 28 Prozent geringer ist als der von herkömmlichen Anlagen mit dem fluorierten Kältemittel R134a. Beim Jahresenergiebedarf für den Kühlbetrieb sind die luftgestützten Klimasysteme klar im Vorteil. Im modellierten Vergleich von optimierten Anlagenversionen ergab sich ein Vorteil von 16 Prozent im mittleren Jahreskühlbedarf für die Air-Cycle Anlagen gegenüber optimierten Systemen mit R134a. Auch bei der Analyse der Lebenszykluskosten schneidet das luftgestützte Klimasystem gegenüber R134a-Anlagen trotz etwas höherer Anschaffungskosten durch niedrigere Betriebskosten gut ab. Bei der Wartung konnten Einsparpotentiale identifiziert werden, deren Umsetzung eine deutliche Kosteneinsparung erwarten lässt. Die Potentiale der luftgestützten Klimatisierung für Bahnfahrzeuge sind bei weitem noch nicht ausgeschöpft, zukünftige Entwicklungen lassen weitere Einsparungen erwarten. Heutige Bahnklimasysteme kühlen vorrangig mit fluorierten Kältemitteln. Aufgrund ihrer klimaschädlichen Wirkung müssen diese Kältemittel seit 2016 in der Europäischen Union und bald auch weltweit schrittweise durch alternative Stoffe oder Verfahren ersetzt werden. Luftgestützte Klimaanlagen für Züge, sogenannte Air-Cycle Anlagen, werden schon länger in einigen Intercity-Zügen in Deutschland eingesetzt. Obwohl die Anlagen den Vorteil haben, ohne fluorierte Kältemittel auszukommen, war ihre Einführung bisher nicht weiter betrieben worden. Im Rahmen der Modernisierung von älteren ICE3-Zügen ergab sich die Gelegenheit, eine neue Generation dieser luftgestützten Klimaanlagen genauer zu testen.
In bisherigen Klimasystemen bei Bahnfahrzeugen werden vorrangig fluorierte Kältemittel verwendet, die wegen ihrer klimaschädlichen Wirkung in den nächsten Jahren verknappt werden. Motiviert durch die Notwendigkeit, umweltfreundliche und nachhaltig verfügbare Techniken für die Klimatisierung von Personenzügen einzusetzen, wurde von Liebherr und der Deutschen Bahn ein Vergleich des Jahresenergiebedarfs und der Gesamtbetriebskosten von Bahn-Heizungs-, Lüftungs-, Klimatisierungssystemen (HLK-Systemen) mit den Kältemitteln Luft und R134a durchgeführt. Betrachtet wurden im Betrieb eingesetzte sowie weiterentwickelte Anlagen. Im Betrieb gewonnene Messdaten und Modellrechnungen waren die Basis für die Bewertung. Für den mittleren primären Kühl-Jahresenergiebedarf zeigten die Air-Cycle Anlagen, die das Kältemittel Luft verwenden, Einsparungen von 16% bzw. 28% gegenüber den betrachteten R134a-Anlagen. Die höheren Investitionskosten der Air-Cycle Anlagen werden von niedrigeren Betriebskosten, insbesondere niedrigeren Energiekosten, und geringeren Wartungskosten kompensiert, sodass sich Air-Cycle Anlagen in der Betrachtung der Wirtschaftlichkeit vorteilhaft darstellt. Air-Cycle Anlagen sind daher eine umweltfreundliche, wirtschaftliche und erprobte Lösung für die Kältemittelproblematik. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt "Erprobung, Messung und Bewertung von Systemen mit natürlichen Kältemitteln zum nachhaltigen Kühlen und Heizen von öffentlichen Verkehrsmitteln - Ersatz fluorierter Treibhausgase - Umweltfreundliche Klimatisierung von Zügen - Felddatenmessung und -auswertung an luftgestützter Klimaanlage am ICE 3" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) , Umweltbundesamt (UBA). Es wird/wurde ausgeführt durch: Liebherr-Transportation Systems Mannheim GmbH.Bahnfahrzeuge sind überwiegend mit Klimaanlagen, die als Kältemittel fluorierte Treibhausgase (F-Gase) enthalten, ausgestattet. Die fluorierten Treibhausgase sind vom Kyoto-Protokoll erfasst. In der Europäischen Union sollen Produktion und Verbrauch dieser Stoffe durch die Phase-down Reglungen der EU-F-Gas-Verordnung Nr. 517/2014 schrittweise reduziert werden. Internationale Reduktionsziele für (teil)fluorierte Treibhausgase sind im Rahmen des Montrealer Protokolls in der Diskussion. Es müssen daher weltweit alternative Techniken, die ohne F-Gase auskommen, gefunden werden. In diesem Forschungsvorhaben soll ein innovatives Klimatisierungskonzept für Bahnfahrzeuge im realen Betrieb getestet werden. Dazu wird an einer neuen, optimierten Kaltluft-Klimaanlage in einem ICE-Zug ein umfangreiches Messprogramm im regulären Linienverkehr über alle Jahreszeiten durchgeführt. Erwartet werden konkrete Erkenntnisse über die Leistungsfähigkeit und Effizienz des Klimasystems auf der Basis von Luft. Die Ergebnisse der Messungen werden erstmals Vergleiche von Kaltluft-Klimaanlagen mit konventionellen Kompressionskälteanlagen mit treibhauswirksamen Kältemitteln wie R134a bei realen Betriebsbedingungen über den Lebenszyklus erlauben. Die aufwendig erfassten und elektronisch aufbereiteten Daten für Betriebs- und Umgebungsbedingungen können eine Basis für die Auslegung und Bewertung von zukünftigen Klimaanlagenkonzepten liefern.