Hintergrund- Information

Transkript

1 Infrastructure & Cities Sector Hintergrund- Information Smart Grid Division Nürnberg, Juli 2014 Intelligente Bahnstromversorgungsnetze Nicht nur in den öffentlichen Stromversorgungsnetzen steigt der Anteil der erneuerbaren Energiequellen, sondern auch in den Bahnstromversorgungsnetzen. Im Zuge der Energiewende soll bis 2020 die Stromerzeugung von heute rund 80 Prozent aus konventionellen Kraftwerken auf mindestens 80 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen umgestellt werden. Ebenfalls bis 2020 plant die Deutsche Bahn, ihren Jahresenergiebedarf für das Bahnnetz von zwölf Milliarden Kilowattstunden zu mehr als einem Drittel aus regenerativen Quellen zu decken. Dieser Anteil liegt heute bei rund 20 Prozent. Da sich die Energiewende nur mit intelligenten Stromversorgungsnetzen, Smart Grids, meistern lassen wird, werden auch die Bahnstromstromversorgungsnetze intelligenter werden müssen, um den geplanten Anteil an regenerativen Energiequellen beherrschen und die Umweltschutzziele erreichen zu können. Siemens spricht hier von Smart Rail Electrification und hat alle dafür notwendigen Produkte, Systeme und Lösungen im Portfolio. In der Vergangenheit hatte das überwiegend von größeren Kraftwerken gespeiste Bahnstromversorgungsnetz die Aufgabe, die Schienenfahrzeuge lediglich mit Strom zu versorgen. Die Verkehrsregelung auf der Strecke übernahm die Bahnautomatisierung mit ihren Signal- und Steuerungssystemen weitgehend unabhängig von der Bahnstromversorgung. Heute speisen zunehmend erneuerbare Energiequellen ins Bahnstromnetz ein und stellen es damit vor neue Herausforderungen. So werden ebenso wie im öffentlichen Stromversorgungsnetz immer mehr Informations- und Kommunikationstechnik sowie Smart-Grid-Komponenten ins Bahnstromnetz installiert, um es stabil zu halten und die Schwankungen der erneuerbaren Energiequellen ausgleichen zu können. In der Zukunft wird es darum gehen, in einem Bahnstromnetz den Energiefluss über Siemens AG Wittelsbacherplatz 2, München, Deutschland Communications and Government Affairs Leitung: Stephan Heimbach Infrastructure & Cities Sector Smart Grid Division Gugelstraße 65, Nürnberg : ICSG d Seite 1/5

2 miteinander vernetzte und im Netz verteilte Steuerungskomponenten, die an ein übergeordnetes Leitsystem angebunden sind, zu optimieren. Dabei werden dem übergeordneten System alle relevanten Daten aus dem öffentlichen Smart Grid, dem Bahnstromversorgungsnetz, der Bahnautomatisierung sowie aus den Schienenfahrzeugen zugeleitet. Die übergeordnete Steuerungs- und Leittechnik verarbeitet all diese Daten und ermöglicht damit ein energieeffizientes und damit umweltfreundliches Zusammenspiel aller Einzeldisziplinen im Bahnnetz. Lösungen für das Bahnstromversorgungsnetz der Zukunft Die Schwerpunkte bei der Optimierung eines Bahnstromsystems sind: die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, den Energie- und Leistungsbedarf im Rahmen zu halten sowie die Betriebsführung zu verbessern. Hier eröffnen sich neue Möglichkeiten durch eine zunehmende Vernetzung und Kommunikation im Hinblick auf BSV, Fahrzeuge und Fahrbetrieb. Im Zuge einer solchen Optimierung kommen auf den Betreiber besondere Anforderungen zu: Er muss sofern notwendig die optimale Anzahl der Anschlusspunkte zum öffentlichen Netz bestimmen sowie die Spitzenleistung und den Energieverbrauch seines Bahnstromversorgungsnetzes reduzieren. Dafür gibt es verschiedene Lösungsansätze: Mit Maßnahmen zur Stabilisierung der Spannung kann der Betreiber eines Bahnstromversorgungsnetzes zum Beispiel die Anzahl der Anschlusspunkte zum öffentlichen Stromversorgungsnetz verringern. Dies reduziert zudem die Investitionskosten. Zudem lassen sich mit der Verbesserung der Spannungshaltung (Power Quality) die Anschlusspunkte zum öffentlichen Netz optimieren. Die Spitzenleistung eines Bahnstromnetzes kann er beispielsweise mit der Optimierung des Fahrplans, der Rückspeisung von Bremsenergie sowie mit der Installation von mehr Energiespeichern reduzieren. Um den Energieverbrauch zu verringern, kann er zur Stromübertragung eine höhere Spannungsebene wählen, rückgewonnene Bremsenergie im Netz nutzen und dafür sorgen, dass die Züge energieeffizient fahren. : ICSG d Seite 2/5

3 Für das Bahnstromversorgungsnetz der Zukunft hat die Siemens-Geschäftseinheit Rail Electrification sowohl für den Fern- als auch für den Nahverkehr die dafür passenden technischen Lösungen parat. Wenn es beim Schienenfernverkehr beispielsweise darum geht, durch die Stabilisierung der Spannung im Netz die Anzahl der Anschlusspunkte zu vermindern, bietet Siemens Bahnbetreibern unter anderem Lösungen zur Blindleistungskompensation an. Diese Technik, die auch als mobile Anlagen angeboten werden, schafft den nötigen Blindleistungsausgleich, verbessert damit die Spannungshaltung und erhöht die Stabilität des Netzes. Lieferbar sind zudem Autotransformatorsysteme, mit denen sich die Spannungsstabilität erhöhen lässt. Darüber hinaus kann eine zweiseitige Speisung mit Active Balancer realisiert werden. Mit einem Active Balancer lassen sich Unsymmetrien beim Anschluss von einphasigen Lasten an das dreiphasige öffentliche Stromversorgungsnetz vermeiden. Aber auch die Änderung der Regelung auf dem Fahrzeug im Hinblick auf die Phasenverschiebung (cos Phi) ist eine Möglichkeit, die Spannung zu stabilisieren. Zur Verbesserung der Spannungshaltung bietet Siemens Active- Balancer- oder Frequenzumrichterlösungen an. Mit Hilfe ausgefeilter Bahnautomatisierungstechnik und moderner Automatisierungsarchitekturen unterstützen die Siemens-Experten Bahnbetreiber bei der Optimierung der Fahrpläne, um die Spitzenleistung des Bahnstromnetzes zu reduzieren. Frequenzumrichter sorgen dafür, dass sich Bremsenergie effizient ins Netz rückspeisen lässt. Zum Zwischenspeichern von elektrischer Energie auf Gleichstrombasis liefert Siemens stationäre Energiespeicher. Eine höhere Spannung zur Übertragung des Bahnstroms im Netz trägt zur Reduzierung des Energieverbrauchs im Bahnstromnetz bei. Letztlich kann ein vorausschauendes und damit energiesparendes Fahren der Züge den Stromverbrauch im Netz reduzieren. Siemens bietet dafür spezielle Schulungen für Lokführer an. Auch für den Schienennahverkehr, bei dem das Bahnstromnetz auf Gleichstromtechnik basiert, werden Bahnbetreibern passende Lösungen für das Bahnstromversorgungsnetz der Zukunft angeboten. Beispielsweise lässt sich hier die Spannung durch gesteuerte Gleichrichter sowie mobile und stationäre Energiespeicher stabilisieren. Zur Erhöhung der Spannungshaltung sind Wechselrichter und 24-pulsige Diodengleichrichter im Portfolio. Mehr noch als bei : ICSG d Seite 3/5

4 Fernverkehrsnetzen helfen Bahnautomatisierungskonzepte bei den Nahverkehrsnetzen mit ihren vielen Fahrzyklen Betreibern dabei, die Fahrpläne zu optimieren. Zur Rückspeisung von Bremsenergie kommen hier Wechselrichter zum Einsatz. Stationäre, aber auch mobile Energiespeicher führen in Nahverkehrsnetzen dazu, Spitzenleistung zu reduzieren. Eine Erhöhung der Traktionsspannung ist auch in Nahverkehrsnetzen eine geeignete Maßnahme, den Stromverbrauch im Netz zu reduzieren. Siemens liefert die notwendige Übertragungstechnik dafür. Zudem bietet das Unternehmen, um den Stromverbrauch im Netz zu verringern, fahrerlose, automatisch fahrende Schienenfahrzeuge für Nahverkehrsnetze an. Und für die Wiederverwendung von Bremsenergie im Netz sind stationäre und mobile Energiespeicher im Programm. Damit lässt dich der Stromverbrauch im Netz zusätzlich reduzieren ganz im Sinne eines Bahnstromversorgungsnetzes der Zukunft, das sich so energieeffizient und umweltschonend wie möglich betreiben lässt. Ansprechpartner für Journalisten: Dietrich Biester, Tel.: Diese Hintergrundinformation finden Sie unter Weitere Informationen zum Thema Bahnelektrifizierung unter Folgen Sie uns in Social Media: Twitter: Blog: Der Siemens-Sektor Infrastructure & Cities (München) mit rund Mitarbeitern bietet nachhaltige und intelligente Infrastruktur-Technologien. Dazu gehören Produkte, Systeme und Lösungen für intelligentes Verkehrsmanagement, Schienenverkehr, Smart Grids, Energieverteilung, energieeffiziente Gebäude und : ICSG d Seite 4/5

5 Sicherheitslösungen. Der Sektor setzt sich aus den Divisionen Building Technologies, Low and Medium Voltage, Mobility and Logistics, Smart Grid und Rail Systems zusammen. Weitere Informationen unter Die Siemens-Division Smart Grid (Nürnberg) bietet Energieversorgern, Netzbetreibern, Industrieunternehmen und Städten ein End-to-End-Portfolio an Produkten und Lösungen für den Aufbau intelligenter Energieversorgungsnetze. Smart Grids ermöglichen einen bidirektionalen Energie- und Informationsfluss. Damit sind sie Voraussetzung für die Einbindung von mehr erneuerbaren Energiequellen ins Netz. Mit den in Smart Grids anfallenden Daten können Energieversorger darüber hinaus ihre Anlagen kosteneffizienter betreiben. Software- Lösungen, die Daten aus Smart Grids analysieren, werden daher immer wichtiger. Dabei verwendet die Division Eigenentwicklungen, setzt aber auch auf ein System aus Software-Partnern. Weitere Informationen finden Sie unter : ICSG d Seite 5/5