Chinas neuer Kohlefaserzug setzt Maßstäbe in Leichtbau
Bei Chinas neuem Zug namens „Cetrovo 1.0“ wurden große Teile des herkömmlichen Stahls und Aluminiums durch den Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoff CFK ersetzt. Dadurch wurden – verglichen mit gängigen Fahrzeugen – 11 % an Gewicht gespart. Dies wiederum senkt den Stromverbrauch um 7 %.
Foto: IMAGO/Xinhua
Mit dem „Cetrovo 1.0“ hat die chinesische Eisenbahnindustrie einen Nahverkehrszug präsentiert, der nahezu vollständig aus Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoff (CFK) besteht. Selbst der Drehgestellrahmen, der die Achsen samt Räder trägt, ist aus diesem leichten Material gefertigt. Das Fahrzeug ist 11 % leichter als herkömmliche Züge, die überwiegend aus Stahl und Aluminium bestehen. Laut Hersteller Qingdao Sifang Rolling Stock Co., einer Tochter der China Railway Construction Corporation, benötigt der neue Zug 7 % weniger Strom als derzeit gängige Fahrzeuge.
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#CRRC has built the passenger train made from carbon fibre💗. The train Cetrovo 1.0.’s main load-bearing structures – including car body and bogie frame – are built with carbon fibre composite materials. That makes its body and frame 25 per cent and 50 per cent lighter,… pic.twitter.com/zSFG1qWj3P
— CRRC Corporation Ltd. (@CRRC_global) July 1, 2024
Cetrovo 1.0: Fahrerloser Zug mit 140 km/h
Der Cetrovo 1.0 erreicht eine Spitzengeschwindigkeit von 140 km/h und ist vollständig automatisiert, sodass kein Fahrer nötig ist. Bei auftauchenden Hindernissen wird eine Notbremsung automatisch eingeleitet. Die Werkstests sind abgeschlossen, sodass der Zug noch in diesem Jahr im U-Bahn-Netz der Neun-Millionen-Stadt Qingdao eingesetzt werden kann, der einstigen deutschen Kolonie Tsingtao.
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CFK zeichnet sich durch Steifig- und Festigkeit aus
CFK – auch einfach „Carbon“ genannter Werkstoff – zeichnet sich durch eine hohe Steifigkeit und Festigkeit bei sehr geringem Gewicht aus und wird daher auch z. B. in der Formel 1 verwendet. Das Material besteht aus miteinander verflochtenen Kohlenstofffasern, die so angeordnet werden können, dass besonders belastete Regionen verstärkt werden. Zum Schluss werden die Fasern mit Harz getränkt, um sie zusammenzuhalten. Diese Struktur ähnelt der von Bäumen, die aus Zellulosefasern bestehen, die mit Lignin verklebt sind.
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Umweltbilanz von Carbon schlechter als die von Stahl oder Aluminium
Der Preis für Kohlenstofffasern ist in den vergangenen Jahrzehnten stark gesunken. Einst war es gar ein Luxusmaterial, das aufgrund seines Preises hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt verwendet wurde. Heute findet es auch in Autos und sogar Fahrrädern Anwendung.
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Noch in den 1980er-Jahren kostete ein Pfund (454 g) Kohlenstofffaser etwa 200 $. Ende der 2000er-Jahre war der Preis auf 30 $ bis 50 $ pro Pfund gesunken. Heute liegen die Preise für Kohlenstofffasern in Industriequalität bei 7 $ bis 15 $ pro Pfund. Trotz dieser Preisreduktion sind Bauteile aus CFK im Vergleich zu traditionellen Werkstoffen wie Stahl oder Aluminium immer noch deutlich teurer. Dies liegt vor allem am komplexen Herstellungsprozess. Zudem ist CFK schwerer recycelbar als Stahl oder Aluminium.
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Ein Zug aus Carbon: Ein ambivalentes Fazit
Obwohl der Cetrovo 1.0 durch seinen geringeren Energieverbrauch von 7 % und das leichtere Material potenziell umweltfreundlicher ist, bleibt die Bilanz gemischt. Die Herstellungskosten sind deutlich höher und die Recyclingfähigkeit schlechter als bei traditionellen Materialien. Für eine Stromersparnis von lediglich 7 % ist der Einsatz von CFK in der Eisenbahnindustrie eine komplexe und kostenintensive Entscheidung.
