Ein US-amerikanisches Unternehmen bringt erneuerbare Energien auf die Schiene. Ausgerechnet die Lokomotive, das Symbol für die industrielle Revolution, soll zum Zugpferd für erneuerbare Energien werden. Ein Paradoxon? Keineswegs. Denn die Elektro-Loks speichern Strom aus grünen Ressourcen, und zwar ganz ohne CO2-Ausstoß.

Advanced Rail Energy Storage, kurz ARES, heißt das System des gleichnamigen Unternehmens aus Kalifornien, das die Speicherprobleme von Wind- und Solarkraft beseitigen soll. Alles was man dafür braucht ist eine Schiene mit Lok und einen Berg. Die Technik funktioniert wie ein Pumpspeicherwerk – nur eben ohne Wasser.

Wenn überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien im Netz ist, treibt dieser die elektrische Lok einen Berg hinauf. Später, wenn kein Wind weht oder die Sonne nicht scheint, rollt der Waggon den Berg wieder herunter. Beim Bremsen erzeugt ein eingebauter Generator Strom, der dann den Bedarf im Netz deckt.

Wir brauchen keinen wissenschaftlichen Durchbruch in der Chemie oder in der Physik. Wir nutzen ganz einfach die Schwerkraft, und zwar mit hunderten Jahren alter Schienentechnik”, sagt Jim Kelly, Gründer und Vorstandschef des Unternehmens aus Santa Barbara.

Umstrittene Natureingriffe, wie sie bei riesigen Talsperren nötig sind, hat ARES nicht nötig. Die Pumpspeicher für die Schiene sind nicht nur viel einfacher einzurichten als Stauseen – sie sorgen in wasserarmen Regionen wie der Wüste Nevadas für ganz neue Möglichkeiten. Noch arbeiten Kelly und sein Team aber nur mit einem 5,67 Tonnen schweren Prototypen auf einer Teststrecke.

80 Prozent Wirkungsgrad

Doch schon bald soll sich das ändern: In Nevada plant ARES das erste kommerzielle Schienen-Speicherwerk der Welt. 32 E-Loks mit jeweils 272 Tonnen Gewicht solle dort auf einer acht Kilometer langen Strecke ein acht Prozent starkes Gefälle hinab gleiten. Dabei liefert sie eine Leistung von 48 Megawatt Strom. Im Vergleich: Mittelgroße Pumpspeicherwerke in Deutschland haben eine Leistung zwischen 150 und 300 Megawatt.

Firmenangaben hat das Schienensystem allerdings ein Potenzial von bis zu drei Gigawatt Leistung und 24 Gigawattstunden Speicherkapazität. Damit ließen sich etwa drei Millionen US-Haushalte acht Stunden lang mit Strom versorgen.

Dabei erzielt die innovative Technik einen Wirkungsgrad von durchschnittlich 80 Prozent. Fährt eine Lok einen Hang mit einer Megawattstunde Strom hinauf, produziert sie bei der Abfahrt 0,8 Megawattstunden. Ein Wert, der gleichauf mit dem Wirkungsgrad von Pumpspeicherwerken liegt. Nur mit dem Unterschied, dass diese Technik schon seit mehr als 90 Jahren immer weiter entwickelt wurde.

Das Potenzial des Schienenspeicherwerks sei laut Kelly so groß, weil sich die Kapazität auf mehrfache Art anpassen lässt: Man kann die Zahl der Züge verändern und kontrollieren, wie schnell die Loks das Gefälle hinabsausen, man kann die Strecken länger bauen und mehrere Gleise kombinieren.

Eine zusätzliche Leitung entlang der Gleise überträgt den Strom auf die E-Loks und übermittelt die erzeugte Elektrizität ins Netz. Dahinter steckt zugleich ein intelligentes Schienensystem, das die Züge koordiniert. Denn die Leitung sammelt auch Positions-Informationen der Waggons, schickt die Waggons in der Warteschlange nacheinander los. So sorgt das System nicht nur für einen konstanten Stromfluss, sondern auch dafür, dass es zu keinen Kollisionen kommt. Bei einem Stromausfall blockieren die Bremsen automatisch.

Null Emissionen bei der Produktion

Umweltfreundlich ist das System aber nicht nur, weil es grüne Energien speichern kann. “Wir produzieren Energie absolut emissionsfrei, weil wir weder Öl noch Gas verbrennen. Außerdem greifen wir kaum in die Natur ein. Wird ein ARES-Schienensystem in 30 oder 40 Jahren abgebaut, wird kaum jemand merken, dass dort vorher Gleise gelegen haben“, sagt Kelly. Dennoch: Auch bei der Produktion der Züge und des Schienensystems wird CO2 ausgestoßen. Dazu finden sich in den Unterlagen des Unternehmens jedoch keine Angaben.

Da sich Strom aus Wind- und Solarkraft bisher kaum speichern lässt, muss deren Elektrizität sofort ins Netz eingespeist werden. Dies sorgt in Zeiten hoher Produktion zwar für niedrige Preise an der Strombörse, hat aber den Nachteil, dass bei Windflaute oder Wolkenhimmel kein Strom produziert wird. Forscher und Start-Ups arbeiten deswegen fieberhaft an möglichen Stromspeichern. Erst letzte Woche hatte ein Vorstoß Englands mit Hilfe von Wärmepumpen für Aufsehen gesorgt, ein norwegisches Start-Up plant Pumpspeicherwerke am Meeresboden.

Das nachfolgende Video zeigt, wie ARES elektrische Loks nutzt um Wind- und Sonnenstrom zu speichern: