Kassel, 14. Juni 2021. Windkraft produziert Strom nicht nur für Haushalt, Gewerbe und Industrie. Er treibt auch die Straßenbahnen der KVG an und versorgt die beiden Betriebshöfe mit sauberer Energie, die überwiegend sogar direkt in der nordhessischen Region erzeugt wird.
Als erstes ÖPNV-Unternehmen in Deutschland hatte die KVG bereits 2007 die Stromversorgung für ihren Eigenbedarf auf erneuerbare Quellen umgestellt. Wasserkraft war der „Motor“ für die Kasseler Bahnen und liefert bis heute auch den Strom für die beiden Betriebshöfe der KVG.
Im Jahr 2019 folgte der nächste Schritt, und der führte zur Regionalisierung: Die in Tages-Spitzenzeiten bis zu 68 eingesetzten Straßenbahnen fahren seitdem mit sogenannten Regionalstrom, der gut zur Hälfte aus dem Windpark Stiftswald direkt vor der Kasseler Haustür stammt. Den restlichen Energiebedarf für die Trams und die Betriebshöfe deckt weiterhin Strom aus Wasserkraft. Bei den Betriebshöfen hinzu kommen Photovoltaik-Anlagen mit einer Gesamtleistung von bisher mehr als 1.000 Kilowatt Spitzenleistung. Somit sind alle Bahnen der KVG schon seit Jahren mit 100 Prozent sauberem Strom unterwegs, und auch der für die Betriebshöfe stammt vollständig aus erneuerbaren Quellen.
Eine Bahn braucht nicht nur Strom für ihre Fortbewegung. Sie benötigt die elektrische Energie auch für die Klimaanlage und die Heizung sowie die Elektroinstallationen vom Licht bis zum Fahrscheinautomaten. Dabei ist der Bedarf in den vergangenen Jahren mehr und mehr gestiegen: Von rund 12,5 Millionen kWh im Jahr 2017 auf etwa 14 Millionen kWh im Jahr darauf. Im laufenden Jahr wird sich der Bedarf voraussichtlich um 15 Mio. kWh bewegen. Grund dafür ist vor allem die Klimatisierung der Fahrzeuge aber auch beispielsweise der Einsatz von Beiwagen. Umso wichtiger ist deshalb, dass der Strom aus erneuerbaren Energien stammt.
Und wie funktioniert das, wie kommt der Strom in die Bahn?
Entscheidend dabei ist das Zusammenspiel von Gleichrichter-Unterwerk (GUW), Fahrdraht, Stromabnehmer mit Bügel, den Motoren der Bahn mit den Gleichstromstellern sowie den Radreifen und den Schienen, wodurch ein Stromkreislauf entsteht.
Am Anfang steht das Unterwerk. Bevor der Strom aus der Leitung der Städtische Werke AG mit 10.000 Volt Wechselstrom die Antriebsenergie für Bahnen liefern kann, muss er transformiert werden, denn nötig ist eine deutliche niedrigere
Spannung von 600 Volt Gleichstrom. Diese Umwandlung geschieht in den 37 Gleichrichter-Unterwerken (GUW) entlang der Schienenstrecken. Von dort fließt der transformierte Strom in die Fahrleitung, die aus einer leitfähigem Metalldraht besteht.
Diese so genannten Fahrdrähte sind etwa 5,50 m über jede Gleistrasse gespannt.
Der Strom aus der Oberleitung gelangt über den Stromabnehmer auf dem Dach des Fahrzeugs in die Bahn. Der Abnehmer besteht aus einem Gelenkrohrgestell, einer Spannfeder und zwei beweglichen Kohleschleifstücke. Die Spannfeder soll die Beweglichkeit sichern, damit der Stromabnehmer dauerhaft in Kontakt mit der Oberleitung ist. Die Fahrdrähte verlaufen über einer Trasse nicht schnurgerade, sondern im Zickzack. Dies sorgt dafür, dass der Stromabnehmer nicht immer an der gleichen Stelle die Oberleitung berührt und so gleichmäßiger abgenutzt wird.
Wenn die Bahn ihre Fahrt aufnimmt, wird über die Gleichstromsteller, die sich unter der Bahn befinden, der Strom an die Motoren geleitet. Die Gleichstromsteller regeln die Motoren. Dort wird aus elektrischer Energie Bewegungsenergie erzeugt. Der Motor treibt die Achsen und damit die Radreifen der Bahn an.
In den Radreifen einer Bahn befinden sich jeweils vier Kupferbürsten, die den Stromfluss sichern, denn der Strom wird über die Schienen wieder ins Unterwerk geleitet.
Die Oberleitung ist nicht nur durch die Unterwerke, sondern dazwischen zusätzlich in Streckenabschnitte mit Trennschaltern unterteilt. So können bei einem Oberleitungsschaden einzelne Abschnitte stromlos geschaltet werden. Ist kein Fahrstrom mehr vorhanden, bleibt die Bahn nicht sofort stehen, sondern rollt weiter und im Idealfall bis zum nächsten Streckenabschnitt, wo sie wieder mit Energie versorgt werden kann. In der Bahn werden die Bordelektronik sowie die Notbeleuchtung über Batterien betrieben. Somit funktioniert beides auch bei einem Oberleitungsschaden.
Eine Bahn verbraucht nicht nur Strom. Sie kann ihn auch selbst erzeugen: Beim Bremsen wandelt die Motorbremse (generatorische Bremse) die Bewegungsenergie in elektrische Energie um und stellen diese den Bahnen, die in demselben Abschnitt zwischen zwei Gleichrichter-Unterwerken unterwegs sind, zur Verfügung, in dem sie den Strom ins Oberleitungsnetz speist. Etwa 25 Prozent des zuvor benötigten Stroms können so von anderen Bahnen wiederverwendet werden.