Alle Wetter, die Bahn

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Wärmerohr enteist Weichen. Es ist kalt in Deutschland. Die Seen frieren zu und leider die Bahngleise auch. Was dazu führt, das viele fleißige Bahnmitarbeiter die Gleise wieder enteisen müssen, damit die Bahn pünktlich ankommt. Oder, wenn nicht pünktlich ankommt, dann doch zumindest fahren kann. Alle Wetter. Doch auch bei der Bahn ruft der Fortschritt und findige Erfinder wollen die Gleise nun ganz selbsttätig wie von Geisterhand und obendrein kostenlos beheizen. Mit Erdwärme.


Fachbegriff: Geothermische Weichenheizung

Eine geothermische Heizung sorgt dafür, dass Eisenbahnweichen auch bei Eis und Schnee funktionstüchtig bleiben. Einmal installiert, arbeitet sie selbstständig nur mit Erdwärme ohne weitere Energiezufuhr. Nach langjähriger Forschung und der Erprobung in Pilotanlagen erhielt das System nun die Zulassung des Eisenbahnbundesamtes.

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Kontaktflächen übertragen die Erdwärme aus dem Wärmerohr auf die Weiche. © PINTSCH ABEN

Damit Züge auch im Winter störungsfrei fahren, beheizt allein die Deutsche Bahn mehr als 60.000 Weichen – überwiegend mit Strom. Hinzu kommen deutschlandweit etwa 12.000 weitere Weichenheizungen auf Nebenstrecken und für Straßenbahnen. Insgesamt verbrauchen diese Systeme jährlich rund 200 Gigawattstunden elektrische Energie, also etwa so viel wie 50.000 4-Personenhaushalte.

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Eine Pilotanlage im hessischen Grünberg demonstriert die zuverlässige Enteisung. © PINTSCH ABEN

Der Hersteller von Weichenheizungen Pintsch Aben geotherm hat gemeinsam mit dem Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE) ein alternatives Heizmodell entwickelt. Es verwendet ausschließlich Erdwärme als Energiequelle. „Die zentralen Komponenten sind Wärmerohre, die dem Untergrund Wärme entnehmen und der Weiche zuführen“, erläutert Damian Schink, Leiter des Forschungsprojektes. „Der Wärmetransport setzt selbstständig ein, wenn die Temperatur der Weiche die des Erdreiches deutlich unterschreitet. Die geothermische Weichenheizung arbeitet somit völlig autark und ist viel wartungsärmer als konventionelle Systeme“.

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Das Wärmerohr benötigt nur geringe Temperaturdifferenzen, um Erdwärme zur Schiene zu transportieren. © PINTSCH ABEN

Der Wärmetransport aus dem Erdreich zu den Weichen erfolgt über bis zu 100 Meter lange Wärmerohre, die senkrecht in den Boden eingebracht sind. Das Funktionsprinzip ist einfach: ein leicht siedender Wärmeträger verdampft an der unteren warmen Seite der Rohre und kondensiert anschließend im kälteren oberen Teil wieder. Getrieben durch die Schwerkraft fließt das Kondensat an der Rohrwandung zurück in den Verdampfer und kann dort erneut Wärme aufnehmen. Liegt die Temperatur der Weiche höher als der Kondensationspunkt des Arbeitsmediums, kommt der Kreislauf zum Erliegen. Dieses System bedarf dann keiner externen Steuerung.

Die geothermische Weichenheizung verwendet als Arbeitsmedium Kohlendioxid, das unter einem Druck von etwa 40 bar in den gasdicht verschlossenen Wärmerohren zirkuliert. Die Arbeitstemperatur des Wärmeträgers liegt zwischen 6 und 10 °C. Dies reicht, um Schnee und Eis zu schmelzen, da ausreichend Wärme zur Verfügung steht. Einen weiteren Vorteil von Kohlendioxid sehen die Forscher im Falle einer Leckage, da das Gas keinerlei Kontamination verursachen kann.

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Mit der Enteisung von Bahngleisen ist bald Schluss. Die Männer können in der warmen Stube bleiben.

Offiziel zugelassen

Im Winter 2010 ging der erste Prototyp bei der Hamburg Port Authority in Betrieb. Im folgenden Winter erprobten die Wissenschaftler eine weitere Weichenheizungen im Schienennetz der Deutschen Bahn im Bahnhof Grünberg (Hessen). Eine dritte Anlage in Sponholz (Mecklenburg-Vorpommern) ist noch im Bau. „Alle Pilotanlagen haben unsere Erwartungen weit übertroffen. Unsere Systeme konnten bei Eis und Schnee eine uneingeschränkte Verfügbarkeit der Fahrwege garantieren“, erläutere Schink.

Einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zum kommerziellen Produkt erreichten die Wissenschaftler im Dezember 2013: Das System wurde vom Eisenbahnbundesamt zugelassen. Damit wurde die Betriebstauglichkeit anerkannt, die durch Prüfungen in vielen Versuchen zur Funktion und Dauerfestigkeit sowie Betriebssicherheit belegt wurde.

„Jetzt liegt es an uns, das System bis zur Serienreife fortzuentwickeln. Ich bin sicher, dass wir die Schienennetzbetreiber von den Vorteilen dieser wartungsarmen, nachhaltigen Technologie überzeugen können“, sagt Schink. Darüber hinaus sind weitere Einsatzmöglichkeiten denkbar. So könnten Bahnsteige, Brücken, Rollbahnen auf Flugplätzen und andere Verkehrsflächen eisfrei gehalten werden.

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