Fotos OptiFuel.

Bei der Entwicklung einer umweltfreundlicheren Lokomotive gibt es einen neuen Ansatz, der sich durch ein auffälliges, andersartiges Design auszeichnet. OptiFuel Systems hat Pläne für die Erprobung eines Prototyps einer mit erneuerbarem Erdgas betriebenen Streckenlokomotive und eines Tenderfahrzeugs (fuel slug) angekündigt, die zusammen bis zu 7.500 hp (5.593 kW) leisten können.

Erneuerbares Erdgas (Renewable Natural Gas, RNG, Biomethan), das zu 100 % aus organischen Abfallstoffen in den USA gewonnen wird, ist der einzige sofort verfügbare, schlüsselfertige erneuerbare Kraftstoff mit negativer Kohlenstoffintensität, hat die geringsten Kosten und kann bequem über die bestehende Erdgas-Pipeline-Infrastruktur entlang der US-Eisenbahntrassen genutzt werden. OptiFuel Systems ("OptiFuel") gab bekannt, dass das Unternehmen im Januar 2025 mit der Erprobung des Prototyps einer 5600 hp (4.176 kW) starken Total-Zero™-Lokomotive für den Streckentransport mit erneuerbarem Erdgas (RNG) und eines 2500 hp (1.864 kW) starken Total-Zero-Tenders mit einer Kapazität von 7.500 DGE (Diesel Gallon Equivalent) beginnen wird.

Die RNG-betriebene Streckenlokomotive erzeugt eine Dauerleistung von 5100 hp (3804 kW) aus emissionsfreien Cummins RNG-Motoren, die die Quick-Power™-Technologie von OptiFuel nutzen, mit einer Spitzenleistung von 5600 hp mit dem Standard-LFP-Batteriepaket (Lithium-Eisen-Phosphat). Die auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Total-Zero RNG-Elektrolokomotive von OptiFuel wird in naher Zukunft mit geringem Risiko und zu erschwinglichen Preisen die Kriterien Stickoxide (NOx) und Feinstaub (particulate matter, PM) NULL erfüllen und eine negative Kohlenstoffintensität (Carbon Intensity, CI) aufweisen, während gleichzeitig die Kraftstoffkosten und die Betriebsreichweite um 25 % steigen.

Diese innovative Lösung zielt auf die Beseitigung schädlicher Schadstoffe ab, die von Diesel- und erneuerbaren Dieselmotoren freigesetzt werden und die Luftqualität und die öffentliche Gesundheit beeinträchtigen. Das Programm wird zum Teil durch einen Zuschuss des Energieministeriums (Department of Energy, DOE) finanziert und wird 12 Monate lang im Transportation Technology Center (TTC) der Federal Railroad Administration (FRA) vorproduktionsbegleitend getestet.

Im Jahr 2026 wird OptiFuel ein zweijähriges Testprogramm mit einer Laufleistung von einer Million Meilen starten, bei dem zehn 5600 hp starke RNG-Lokomotiven aus der Vorserie und fünf RNG-Tender mit 10.000 DGE in den USA eingesetzt werden. Nach erfolgreichem Abschluss soll die Produktion im Jahr 2028 aufgenommen werden. Der Preis für die RNG-Streckenlokomotive wird auf rund 5,5 Mio. USD (5 Mio. EUR) geschätzt und kann gekauft oder geleast werden.

"Als Konstrukteur und Hersteller der Brennstoffzellen-, Wasserstoffspeicher- und Batteriemodule für die Wasserstoffhybridlokomotiven der Sierra Northern Railway (SERA) ist OptiFuel bestens qualifiziert, um die Stärken und Schwächen von batterieelektrischen und Wasserstoff-Brennstoffzellen-Hybridlokomotiven zu verstehen", so Scott Myers, Präsident von OptiFuel. "Wir glauben jedoch, dass RNG der bevorzugte Weg zu emissionsfreien Streckenlokomotiven und Tendern ist, und zwar aufgrund der Physik der Energiespeicherung, der Gesamtbetriebskosten, des Betriebsrisikos, der Kraftstoffverfügbarkeit und der Kosten in den nächsten 20 Jahren. Eine 4500 hp starke Streckenlokomotive erfordert eine kontinuierliche hohe Leistung über einen längeren Zeitraum, was weder batterieelektrische noch Wasserstoff-Brennstoffzellen-Hybridlösungen für Streckenlokomotiven leisten können."

OptiFuel hat sich zum Ziel gesetzt, die nachhaltige Revolution mit Lokomotiven und Betankungslösungen anzuführen, die einen Flottenwechsel erschwinglich machen. Einzigartig an den OptiFuel-Lokomotiven ist die Modularität, die aus standardisierten Quick Disconnect (QD)-Modulen mit genormten ISO-Eckverschlüssen besteht. "Etwa 90 % der gleichen Komponenten werden für unsere RNG- oder Wasserstoff-Switchers mit 1000 bis 5600 hp, unsere Streckenlokomotiven und unsere RNG-Standard- und Tenderlokomotiven verwendet", erklärt Myers. Durch den Einsatz kostengünstigerer Komponenten in der Großserienproduktion können die Eisenbahnen die Kosten für die Dekarbonisierung aller 38.000 Güterzuglokomotiven in den USA in den nächsten 25 Jahren erheblich senken. Wir gehen davon aus, dass sich die Investitionskosten auf etwa 150 Mrd. USD (137 Mrd. EUR) belaufen werden. Diese Kosten werden jedoch durch erhebliche jährliche Betriebskosteneinsparungen dank niedrigerer Kraftstoffkosten, geringerer Wartungskosten, höherer Zuverlässigkeit und verstärkter Systemautomatisierung ausgeglichen, so dass die Eisenbahnen ihren Marktanteil am Güterverkehr in den USA erhöhen können.

Die Kundenorientierung von OptiFuel wird durch seinen umfassenden Plan für Betankungsdienste und Tankstelleninfrastruktur unterstrichen. Dieser Plan befasst sich nicht nur mit den Herausforderungen bei den Investitionsausgaben im Zusammenhang mit der Betankung, sondern löst auch die logistischen und planerischen Probleme von kombinierten Diesel-RNG-Flotten. OptiFuel setzt sich dafür ein, einen reibungslosen Flottenwechsel von Diesel zu erneuerbaren Kraftstoffen zu ermöglichen, ohne den Betrieb zu unterbrechen. Der Refueling Solutions Plan von OptiFuel ermöglicht es Betreibern von Fernverkehrszügen, Züge mit alten (Diesel-) und neuen (RNG-) Lokomotiven zu betreiben, ohne dass sich die Streckenführung, die Abstände zwischen den Haltestellen, die Betankungszeiten oder die Budgets für Investitionsausgaben ändern. Dieses integrierte Betankungssystem für Diesel- und RNG-Lokomotiven ist bereits bei der Indiana Harbor Belt Railroad (IHB) außerhalb von Chicago in Betrieb.

Die geschätzten 3.000 RNG-Tender und die dazugehörigen 60 RNG-Lokomotiv- und Tender-Tankstellen, die von den Lokomotiven der Klasse 1 in den USA benötigt werden, werden kostenlos zur Verfügung gestellt und gleichen die geschätzten Infrastrukturkosten von 8,5 Mrd. USD (7,8 Mrd. EUR) für die Eisenbahnen aus. Dieser Null-Kosten-Ansatz basiert darauf, dass die Eisenbahnen über einen Zeitraum von zehn Jahren RNG zu einem Preis von etwa 2,00 USD (1,83 EUR) pro Diesel-Gallonen-Äquivalent (DGE) kaufen. Die RNG-Menge und der Preis werden durch langfristige Verträge gesichert, die an bestimmte RNG-Produktionsstätten mit stabilen, bekannten Produktionsmengen gebunden sind.

Anstatt Einschränkungen und Zwänge aufzuerlegen, ermöglichen die OptiFuel-Anlagen den Bahnkunden eine zuverlässige Verbesserung des Betriebs, die Wiedererlangung wertvoller Wettbewerbsvorteile und die Rückeroberung von Marktanteilen, die an den Lkw-Verkehr verloren gegangen sind, durch verlässliche und verbesserte Dienstleistungen. Die Robustheit und Nachhaltigkeit des Schienennetzes sichert die Integrität der US-Lieferkette, erleichtert den effizienten Transport von Gütern im ganzen Land und ist ein entscheidender Faktor für die wirtschaftliche Gesundheit.

OptiFuel Systems hat die technische Leitung und arbeitet mit GTI Energy als offiziellem Antragsteller beim Energieministerium zusammen¹. Weitere technische Partner sind Cummins, BAE Systems, Luxfer Gas Cylinders, TMV Control Systems Inc., ENSCO, CAF Group, New York Air Brake und Powerhouse, ein Marmon Rail Unternehmen.

1 Dieses Material basiert auf Arbeiten, die vom U.S. Department of Energy's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE) unter der Award-Nummer DE-EE0009215 des Vehicle Technology Office unterstützt wurden. Die hier geäußerten Ansichten geben nicht unbedingt die Ansichten des U.S. Department of Energy oder der Regierung der Vereinigten Staaten wieder.

OptiFuel Systems ist ein Lösungsanbieter, der Total-Zero-Emissionsprodukte und -dienstleistungen für schwer abbaubare Transport- und Industriemärkte entwickelt und herstellt, insbesondere für den Schienenverkehr, die Schifffahrt und die Stromerzeugung.

WKZ, Quelle OptiFuel