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Projektbeschreibung:

Das stationäre Ladesystem soll zur punktuellen Energieversorgung von batteriebetriebenen Zügen genutzt werden, welche auf nicht elektrifizierten Bahnstrecken eingesetzt werden. Diese Ladestationen sollen perspektivisch an den strategisch wichtigen Punkten entlang einer Bahnstrecke im Bahnhofsbereich positioniert werden, um die notwendige Streckenabdeckung mit der begrenzten Batteriekapazität der Züge zu gewährleisten. Die Stromzuführung wird durch eine dafür errichtete, Oberleitungsstromschiene realisiert, die Rückstromführung erfolgt über die Schiene. Als Versorgungsspannung werden die in Deutschland üblichen 15 kV gewählt. Da ein Stromabnehmer im Stand maximal 80 A führen darf, ist die maximale Leistung pro Stromabnehmer auf 1,2 MVA begrenzt. Diese technischen Parameter bieten sich an, da alle batteriebetriebenen Triebwagen serienmäßig mit Pantographen ausgestattet sind. An den Zügen ist demnach keine technische Änderung mehr nötig und das Andocken funktioniert schnell und unkompliziert. Zudem lässt sich über eine Oberleitungsstromschiene eine wesentlich höhere Leistung als z.B. über Steckerverbindungen, die nur 1 kV führen können, übertragen. Batterieelektrische Triebwagen können prinzipiell eine Frequenz von 16,7 Hz als auch von 50 Hz beherrschen, das stationäre Ladesystem soll mit der unüblichen Frequenz von 50 Hz arbeiten. Dies widerspricht der Norm für Fahrdrahtspannungen (EN 50163), ist aber zugleich die große Innovation des Projekts und Kern der Entwicklung, da das Beibehalten der Frequenz des vorgelagerten Mittelspannungsnetzes eine Reihe technischer und wirtschaftlicher Vorteile bietet. Die einphasige Last der Triebwagen wird mit Hilfe eines speziellen Symmetrierumrichters und eines Spezialtransformators gleichmäßig auf die drei Phasen des speisenden Netzes aufgeteilt, sodass die Anforderungen des Netzbetreibers hinsichtlich der Netzsymmetrie erfüllt werden. Die Ladevorgänge erfolgen nur im Stillstand. Für diese Technologie wird ein Prototyp entwickelt, der in Annaberg-Buchholz Süd zunächst in einer Pilotphase erprobt und anschließend in den regulären Betrieb überführt werden soll.

Projektinformationen:

Status: Kooperationsvertrag geschlossen; Baubeginn ab November 2022

Partner:

• Smart Rail Connectivity Campus gGmbH
• Technische Universität Dresden, Professur Elektrische Bahnen
• F&S PROZESSAUTOMATION GmbH
• DB Energie GmbH
• Rail Power Systems GmbH
• Verkehrsverbund Mittelsachsen GmbH
• DB RegioNetz Infrastruktur GmbH Erzgebirgsbahn

Projektbeschreibung:

Im Eisenbahnsektor gilt wie auch in anderen Sektoren das verkehrspolitische Ziel, Dieseltriebfahrzeuge durch Fahrzeuge mit alternativen Antriebstechnologien zu ersetzen. Dies hätte zur Folge, dass prinzipiell mehr regenerative Primärenergieträger genutzt werden können, dass der Bedarf fossiler Energiequellen sinkt und weniger lokale Emissionen anfallen. Eine vollständige Elektrifizierung aller Bahnstrecken ist in diesem Zusammenhang als äußerst unwahrscheinlich anzunehmen, da diese mit sehr hohen Kosten und (Personal-)Aufwand verbunden wäre und somit kurz- und mittelfristig nicht umsetzbar ist. Hauptgrund ist, dass eine Elektrifizierung auf schwach ausgelasteten Strecken in der Regel nicht wirtschaftlich ist. Die Antriebstopologien von Hybridtriebfahrzeugen unterscheiden sich mehr oder weniger stark von den etablierten Topologien. Das bedeutet, dass zusätzliche Komponenten hinzukommen (z. B. Brennstoffzellen, Akkumulatoren) und andere entfallen (z. B. Dieselmotoren, Getriebe mit veränderbarer Übersetzung). Die Topologien von Wasserstofftriebzügen und Dieseltriebzügen unterscheiden sich somit grundlegend, während der einzige Unterschied zwischen einem herkömmlichen elektrischen Triebzug und einem Oberleitungs-Batterie-Hybridzug lediglich der zusätzliche Akkumulator am Gleichspannungszwischenkreis ist. Daher benötigen alternative Triebfahrzeuge abhängig von ihrer Topologie speziell zugeschnittene Energiemanagementsysteme. Dieses Projekt befasst sich mit Wasserstofftriebzügen. Ziel ist es, ein Energiemanagement-System zu entwickeln, das im Zusammenspiel mit Fahrerassistenzsystemen, die bereits jetzt Soll-Geschwindigkeitsprofile ermitteln, eine optimale Strategie zum Zusammenwirken der Komponenten (v. a. Brennstoffzelle und Puffer-Akkumulator) ausgibt. Hierbei werden insbesondere Aspekte der energetischen Effizienz, aber auch Aspekte der Degradation und somit der Lebensdauer der Komponenten in Abhängigkeit von der Betriebsstrategie betrachtet.

Projektinformationen:

Status: in Bearbeitung

Laufzeit: 01/2021 – 12/2023

Förderprogramm: ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Partner:

• Smart Rail Connectivity Campus gGmbH
• Ident.tec GmbH
• TU Chemnitz mit der Professur für alternative Fahrzeugantriebe