60 Jahre Bahnstrom – DB Energie x swb

Im Jahr 2024 feiert swb die 60-jährige Zusammenarbeit mit der DB Energie, einem Tochterunternehmen der Deutschen Bahn. Um eine optimale Energieversorgung des Schienenverkehrs sicherzustellen, betreibt die Deutsche Bahn ein eigenes Stromnetz, das unter anderem von swb als Versorgungsunternehmen mit Strom beliefert wird. Heute geben wir einen Einblick in die langfristige Zusammenarbeit von DB Energie und swb und zeigen, wie das Ziel der Klimaneutralität des Schienenverkehrs gemeinsam erreicht werden soll.

Lesezeit: 5 Minuten

Inhalt:

1. Die gemeinsame Zusammenarbeit
2. Warum gibt es ein eigenes Bahnstromnetz?
3. Was ist die Netzfrequenz?
4. Was macht ein Umrichter?
5. Warum hat das Verbundnetz 50 Hertz?
6. Warum hat das Bahnstromnetz 16,7 Hertz?
7. Der Standort Mittelsbüren als Kraftwerk
8. DB Energie x swb: grüner Strom für die Region

(1954)

Bereits 1954 fällt die Entscheidung, dass ein Kraftwerk in Mittelsbüren gebaut werden soll, um DB Energie (das Versorgungsunternehmen der Deutschen Bahn) mit Strom für die Züge zu versorgen. Es sollen die anfallenden Gichtgase und Konvertergase der angrenzenden Stahlproduktion genutzt werden, um Strom für den Bahnbetrieb zu produzieren.

1964

1964 ist der offizielle Beginn der Zusammenarbeit zwischen DB Energie und swb. Der 1962 geplante Block 1 geht in Betrieb und generiert 50 Megawatt (MW). Mit dem Strom aus dem Kraftwerk werden fortan die Züge auf der Nord-Süd-Strecke gespeist.

Im Dezember 1964 erreicht der erste mit elektrischem Strom versorgte Zug den Bremer Hauptbahnhof: der Luxuszug Rheingold mit Panoramadach. Dieser fährt von den Niederlanden aus bis in die Schweiz.

Am Bremer Hauptbahnhof hängt deshalb im Dezember 1964 ein Banner mit der Aufschrift „Von Bremen bis Sizilien“ und, obwohl der Luxuszug Rheingold nicht bis nach Sizilien fuhr, vereinfachte er den Weg in den Süden enorm. So leitet er 1964 die Epoche der Bahnelektrifizierung für Norddeutschland ein.

1974

In diesem Jahr geht der Block 3 ans Netz und generiert 110 MW. Damit liefert swb 1974 ganze 210 MW Strom mit 16,7 Hertz (Hz) an die DB Energie. swb ist in dieser Zeit der drittgrößte Bahnstromlieferant, sodass jeder zehnte Zug in Deutschland mit Strom aus Bremer Kraftwerken fährt.

1996

Die Investition in einen hochmodernen Umrichter erleichtert die Konvertierung von Gleich- zu Wechselstrom und umgekehrt. Ebenfalls wandelt er Drehstrom aus dem Verbundnetz (50 Hz) zu Einphasenstrom für die Bahn (16,7 Hz) um und umgekehrt. So können auch erstmals die kontinuierlich anfallenden Gase (Gicht- und Konvertergas) unabhängig vom eigentlichen Bahnstrombedarf vollständig genutzt werden.

2011

2011 wird der Stromvertrag, der 2012 geendet hätte, für weitere 25 Jahre verlängert. Zusätzlich wird der Bau des swb GuD-Kraftwerkes (Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk) in Mittelsbüren beschlossen.

2016

Fertigstellung vom Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk sowie von Block 4. Beide liefern eine deutlich höhere Effizienz und sparen jährlich um die 154.000 Tonnen CO₂ ein. Block 1, Block 2 und Block 3 wurden durch den Block 4 abgelöst.

Die Elektrifizierung der Eisenbahn begann zu einer Zeit, in der das öffentliche Stromnetz noch nicht so weit entwickelt war. Deshalb wurde damals beschlossen, ein eigenes Bahnstromnetz zu schaffen, um unabhängig vom allgemeinen Stromnetz agieren zu können und eventuellen Schwankungen des Stromnetzes auszuweichen.

Dieses Bahnstromnetz hatte aus technischen Gründen eine Frequenz von 16,7 Hz. Aufgrund der unterschiedlichen Netzfrequenz ließ sich das Bahnnetz nicht mit dem allgemeinen 50-Hz-Verbundnetz verbinden – und auch heute sind beide Netze getrennt voneinander.

Die Netzfrequenz beschreibt, wie oft sich die Richtung des elektrischen Stroms pro Sekunde ändert. Die Netzfrequenz sollte in Verbundnetzen einheitlich sein, da es sonst zu Schwankungen und Schäden kommen kann. Eine einheitliche Netzfrequenz sorgt unter anderem dafür, dass erzeugter Strom – privater oder betrieblicher Natur – reibungslos in das Stromnetz eingespeist werden kann.

Die Netzfrequenz für Deutschland bzw. Europa wurde um die Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert festgelegt. In Europa, Australien sowie großen Teilen Afrikas und Asiens beträgt die Netzfrequenz 50 Hz, in Nordamerika, Teilen von Japan und Saudi-Arabien beträgt sie 60 Hz. Der Strom in diesen Verbundnetzen wechselt die Richtung also 50- bzw. 60-mal die Sekunde.

Weil sich Strom im Verbundnetz nicht speichern lässt, ist es wichtig, die zeitlichen Schwankungen von Stromentnahme und -zufuhr auszugleichen, sodass die Netzfrequenz stabil bleibt. Im europäischen Raum ist lediglich eine Abweichung von ± 0,2 Hz erlaubt – also 49,8 bzw. 50,2 Hz. Wird weniger Strom erzeugt als verbraucht, sinkt die Frequenz; wird mehr Strom erzeugt als verbraucht, steigt die Frequenz.

Tipp: Für diesen Balanceakt von Stromentnahme und -zufuhr braucht es Umrichter und Kontrollzentren, die die Netzstabilität überwachen. Mehr dazu erfahren Sie in unserem Beitrag zu Smart Grids.

Strom kann nur eingespeist oder entnommen werden, wenn er die gleiche Spannung (Volt) bzw. Frequenz (Hertz) hat. Weil Strom aber je nach Generierung verschiedene Frequenzen oder Spannungen haben kann, sorgt ein Umrichter dafür, dass die Entnahme bzw. Zufuhr von Strom reibungslos funktioniert. Ebenso sorgt er dafür, Wechsel- und Gleichstrom nach Bedarf in das jeweils andere umzuwandeln.

Tipp: Noch mehr über Strom erfahren Sie in unserer kleinen Chronologie der Elektrizität im Beitrag zum Erfinder der Glühbirne.

Die Lage sowie die Historie des Standortes ist ideal für die Energieerzeugung, deswegen wurde das GuD-Kraftwerk von swb in Mittelsbüren gebaut. Es nutzt die Abgase aus den Hochöfen des Stahlwerkes ArcelorMittal Bremen GmbH, um daraus Strom zu produzieren. Der Name "GuD-Kraftwerk" bezeichnet nur die Produktionsanlage, rein gesellschaftsrechtlich ist es als Gemeinschaftskraftwerk Bremen (GKB) gelistet.

Seit 2016 produziert das GuD-Kraftwerk an diesem Standort jährlich bis zu 1,8 Milliarden Kilowattstunden (kWh) Strom. Damit könnte es problemlos ganz Bremen ein Jahr lang mit Strom versorgen. Das GuD-Kraftwerk ist mit einem Wirkungsgrad von fast 60 % eines der effizientesten Kraftwerke in Deutschland. Dies kommt durch die Doppelnutzung des Kraftwerks zustande: Die Energie bei der Verbrennung treibt eine Turbine an. Zusätzlich werden die heißen Abgase der Verbrennung genutzt, um Wasser zu Dampf zu erhitzen und eine weitere Turbine anzutreiben.

Übrigens: Ebenfalls wurde am Standort Mittelsbüren dieses Jahr im Rahmen des HyBit-Projektes ein Elektrolyseur geliefert, der das Stahlwerk mit Wasserstoff versorgt. Lernen Sie in unserem Magazinbeitrag die Vor- und Nachteile von Wasserstoff kennen.

Die Deutsche Bahn will bis 2040 klimaneutral sein, swb bis 2035. Durch die frühe Umsetzung von klimafreundlicheren Alternativen und die damit verbundene langjährige Erfahrung im Bereich klimafreundlicher Energieerzeugung hilft swb der DB Energie bei der Herstellung von grünem Bahnstrom. Die enge Zusammenarbeit und ein gemeinsames Konzept sind dabei zentrale Bausteine, um dieses Ziel zu erreichen.

Eine Entscheidung, welche klimafreundliche Herstellungsmethode am Bremer Standort eingesetzt werden soll, steht noch aus, aber die Lage des Standorts bietet einige Möglichkeiten. Mit diversen Speichermöglichkeiten stehen unter anderem Optionen wie Wasserstoff-Energie – durch die Anbindung an das geplante Wasserstoffnetz – und Windkraft – mit Anschlussmöglichkeiten an das 380-kV-Höchstspannungsnetz sowie der Nähe zu den Offshore-Windkraftanlagen – zur Auswahl.