Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung

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1 Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung Forum Energieeffizienz VÖV, Durchgeführt im Auftrag des Bundesamtes für Verkehr BAV Durch: Grüniger PLUS GmbH Andrea Grüniger Hochschule Luzern, CC Thermische Energiesysteme und Verfahrenstechnik Beat Wellig Sebastian Hoffmann

2 Ausgangslage Energiestrategie 2050 betrifft auch ÖV BAV lanciert Programm zur Steigerung der Energieeffizienz im Bahninfrastrukturbereich Weichenheizung ist ein identifizierter Ansatzpunkt Fehlender Überblick über Energieverbrauch, Technologien, Entwicklungen, Einsparpotenzial bezügl. WHZ Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 2

3 Ziele der Übersichtsstudie Analyse IST-Zustand als Grundlage für Förderstrategie Bestandsaufnahme Schweiz Aufnahme aktueller Entwicklungstendenzen Quantifizierung Energiesparpotenzial Empfehlungen für Förderstrategie im Bereich Energieeffiziente Weichenheizung Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 3

4 Anzahl Weichenheizungen MOB 70 SOB 199 MGB 234 RhB 509 BLS 728 SBB Anzahl WHZ Total WHZ erfasst 85% des Schweizerischen Bahnnetzes abgedeckt (4320 km / 5100 km) ca bis WHZ in der Schweiz Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 4

5 Heiztechnologie: Energiequelle Erdgas; 14% Propan; 17% Elektr. 50 Hz; 22% Elektr Hz; 47% Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 5

6 MSR-Konzept 95% der Anlagen sind automatisiert Die meisten Bahnen sind Hutec Kunden Konzepte relativ einheitlich Potenzial zur Optimierung bei Steuer- und Regelparametern Faktor Mensch hat auch bei automatisierten Anlagen Einfluss Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 6

7 Energieverbrauch Jährlicher Energieverbrauch [kwh/a] = Install. Leistung [kw] * Betriebsstunden [h/a] Durchschnittlich 4-10 kw pro WHZ (elektrisch) Dreimal höher bei Gas Massgebend sind Betriebsstunden WHK/ZSK Starke Schwankungen (ca h/a) Einfluss von: Geografische Lage, Höhenlage Winterhärte Technologie, Steuer- und Regelparameter Faktor Mensch Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 7

8 Betriebsstunden WHK Bsp: Bereinigte Betriebsstunden von automatisierten, elektrischen WHZ: (umgerechnet auf klimatisch durchschnittlichen Winter) 1'200 Betriebsstunden WHZ 1' < 500 m m m > 1100 m SBB RhB SOB MOB Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 8

9 Energieverbrauch Energieverbrauch Energiekosten CO2-Emission 30% 12% 20% 23% 9% 1% 32% 19% 52% 37% 25% 38% Elektr. 50 Hz Elektr Hz Erdgas Propan E-Tarif 18 Rp. / kwh 11 Rp. / kwh 7 Rp. / kwh 6 Rp. / kwh CO 2 Emissionsfaktor t /GWh 4.32 t / GWh 198 t / GWh 233 t / GWh Befragte Bahnen 53 GWh/a 5 Mio CHF/a 7200 t CO 2 /a Hochrechnung CH GWh/a 6 Mio CHF/a 7500 t CO 2 /a Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 9

10 Übersicht Entwicklungstendenzen Energiequellen Energieübertragung / Verlustminimierung MSR Alternative Ansätze Geothermie Fernwärme Induktive Weichenheizung Optimierung Geometrie und Platzierung Heizelemente Backenschienenisolation Optimierung Messtechnik, Sensorik Optimierung Steuer- und Regelparameter Forecastbasierte Steuerung Kamerabasierte Systeme Druckluftsysteme Bürstensysteme Gummimatte zwischen beweglichen Teilen Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 10

11 Potenzial verschiedener Technologien/Entwicklungen Relativer Energieverbrauch im Vergleich zu automatisierter EWH Geothermische WHZ ohne WP Geothermische WHZ mit WP Induktive EWH Optimierung Heizelemente (inkl. Optimierung MSR Betriebsoptimierung bestehende Systeme EWH automatisiert (System SBB) EWH, Nicht-automatisiert GWH automatisiert 0% 40% 60% 70% 70% 90% 100% 200% 300% Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 11

12 Herausforderungen 1. Physikalisches Verständnis für Vorgänge an der Schiene fehlt Man geht von bestehenden Systemen aus anstatt von grundlegenden Anforderungen 2. Anpassung an Bahnumfeld Mechanische, klimatische Belastung Sicherheit- und Verfügbarkeitsthematik hoch gewichtet Neue Systeme müssen hohen Ausreifungsgrad aufweisen Bahnen sind Elektrotechnik-geprägt, psychologischer Faktor, Skepsis 3. Wirtschaftlicher Anreiz für e-effiziente Technologien klein Bahnstromtarif in der CH mit ca. 11 Rp./kWh sehr tief 4. Know How Transfer Technologisches Wissen wird zu wenig ausgetauscht. Abhängigkeit von Anbieter (z.b. Hutec) Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 12

13 Förderstrategie Ansatzpunkte auf verschiedenen Ebenen: 1. af&e: Grundsätzliches physikalisches Verständnis fördern 2. P&D-Anlagen: Vielversprechende Technologien fördern, wo der Markt noch nicht spielt. 3. Know How Transfer und Austausch fördern Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 13

14 Bahnunternehmen Wichtigste Ansatzpunkte: 1. Betriebsoptimierung bestehende Anlagen Grundlage: Energiemonitoring Schulung der Mitarbeiter Wertschätzung für energieeffizientes Verhalten 2. Nutzung der neuesten Erkenntnisse bei Planung Neuanlagen 3. Betrieb von Pilotanlagen (mit Unterstützung von BAV) Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 14

15 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Übersichtsstudie Energieeffiziente Weichenheizung 15