ÜBER DAS PROJEKT

Einblicke in Ziele, Umsetzung und Wirkungsgrad

Hintergrund & Zielsetzung

Das Projekt DirectGreenEnergy4Trains zielt auf die Dekarbonisierung des Bahnstroms durch ein steuerbares, virtuelles Kraftwerk, das erneuerbare Energien – primär Wind- und Solarstrom – direkt in das 110 kV-/16,7 Hz-Bahnstromnetz der Deutschen Bahn einspeist. Im Unterschied zu bisherigen Lösungen wird kein Umweg über das konventionelle Stromnetz genutzt, was einen technologischen Durchbruch darstellt. Aktuell existiert noch keine marktreife Lösung für eine solche Direkteinspeisung in diese spezielle Netzebene. Der konkrete Anwendungsfall ist in der Stadt Warburg (NRW) angesiedelt, wo vorhandene Windkraft-, Photovoltaik- und Biogasanlagen optimale Bedingungen für ein solches Kraftwerk bieten.

Technische Umsetzung & Innovation

Ziel ist die Auslegung eines virtuellen Bahnstromkraftwerks mit ca. 50 MW Einspeiseleistung, das durch ein Hybrid Energy Storage System (HESS) stabil betrieben werden kann – auch bei kurzfristigen Lastspitzen durch anfahrende oder bremsende Züge. Technisch umfasst das Projekt die Modellierung aggregierter Lastprofile auf Netzebene 1 sowie die Integration von Speichertechnologien wie Batterien, Brennstoffzellen, ggf. Biogas-BHKW und Wasserstoffsystemen. Die Ergebnisse werden im CoSES-Labor der TU München emuliert und durch reale Feldversuche ergänzt. Eine Schlüsselrolle spielt dabei die Entwicklung neuartiger Umrichtertechnik und digitaler Netzregelstrategien, die eine netzdienliche Einspeisung überhaupt erst ermöglichen.

Ein Alleinstellungsmerkmal des Projekts ist das organisationsübergreifende, digital integrierte Betriebsmodell. Da die Energie aus Anlagen unterschiedlicher Betreiber stammt, muss ihre Einspeisung zentral koordiniert und in Echtzeit gesteuert werden. Dies erfordert neue Steuerungsarchitekturen und datengetriebene Betriebsstrategien. Ergänzend werden wirtschaftlich tragfähige Geschäftsmodelle entwickelt, um langfristig stabile Einspeisepreise zu ermöglichen – ein zentraler Faktor für die Skalierbarkeit der Lösung im Bahnkontext.

Die technologische Kerninnovation ist also die Auslegung und umsetzungsreife Entwicklung:

  • eines steuerbaren virtuellen Bahnstromkraftwerks mit ca. 50 MW Leistung,
  • das direkt in die Netzebene 1 des Bahnstromnetzes einspeist,
  • den Strom primär aus Wind- und Solarenergie kostengünstig erzeugt,
  • die Lastgänge des Bahnverkehrs steuerbar und zuverlässig abdecken kann,
  • dazu ggf. Hybrid Energy Storage Systems (HESS) in möglichst minimalem Umfang verwendet,
  • ggf. Brennstoffzellen und Wasserstofftechnologie einsetzt,
  • und ggf. Biogas-BHKW unter Beachtung der CO2-Restriktionen einbindet.

Übertragbarkeit & Wirkung

DirectGreenEnergy4Trains versteht sich als Pilotprojekt mit Leuchtturmcharakter. Die in Warburg geplante Anlage dient als Blaupause für weitere grüne Bahnstromkraftwerke in Deutschland. Durch die konsequente Veröffentlichung aller Daten, Modelle und Ergebnisse als Open Data unterstützt das Projekt aktiv den Wissenstransfer in Forschung, Industrie und Gesellschaft. Damit leistet es einen wichtigen Beitrag zur Energiewende im Bahnverkehr – technologisch, wirtschaftlich und ökologisch.