Energieeffizienz erhöhen: Optimierte Bahnstromversorgung im Nahverkehr.

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1 Energieeffizienz erhöhen: Optimierte Bahnstromversorgung im Nahverkehr

2 From VIRTUALITY Elektrifizierungslösungen, die sich rechnen Die Sicherstellung der Mobilität ist eine der großen Herausforderungen unserer Gesellschaft. Um auch in Zukunft mobil zu bleiben, brauchen wir vernetzte Verkehrs- und Informationssysteme. Nur wenn alle Verkehrsträger sinnvoll aufeinander abgestimmt sind und perfekt zusammenspielen, lassen sich unsere Mobilitätsanforderungen von morgen bewältigen. Deshalb schafft Siemens mit Complete mobility integrierte Transport- und Logistiklösungen für einen sicheren, wirtschaftlichen und umweltgerechten Personen- und Güterverkehr. Siemens besitzt alle dafür erforderlichen Kompetenzen: von Infrastrukturausstattungen für den Bahn- und Straßenverkehr, über Schienenfahrzeuge, bis hin zur Flughafenlogistik und Postautomatisierung. Wichtiger Bestandteil von Complete mobility sind effiziente Lösungen für den schienengebundenen Verkehr ob für Städte und Ballungsräume oder zur Verbindung von Metropolen und Ländern. 2

3 to REALITY UMSETZUNG ANALYSE PLANUNG EIN GANZHEITLICHER ELEKTRIFIZIERUNGSPROZESS Durch unseren definierten und ganzheitlichen Prozess sorgen wir für Transparenz und Nachvollziehbarkeit in jeder Projektphase. In drei Schritten gelangen wir zusammen mit Ihnen von der Analyse Ihrer Bedürfnisse, über die Planung Ihrer individuellen Konfiguration, bis hin zur Umsetzung Ihrer maßgeschneiderten Elektrifizierungslösung.

4 Siemens ist einer der weltweit führenden Anbieter innovativer Bahnelektrifizierungssysteme. Dabei zählen die Systemauslegung und Berechnung einer Anlage zu unseren Kernkompetenzen. System-Know-how und modernste IT-Tools ermöglichen uns ein exaktes Erfassen Ihrer Bedürfnisse. VIRTUALITY 1 Ausgezeichnete Analyseverfahren Gut, dass wir so berechnend sind. Denn die komplexen Rahmenbedingungen für das Erstellen eines wirtschaftlichen und stabilen Elektrifizierungssystems erfordern eine detaillierte Analyse. Unsere Experten arbeiten mit modernsten Softwaremodulen und der Erfahrung aus jahrzehntelanger, weltweiter Entwicklungstätigkeit. Beratung und Finanzierung: Eine Grundlage mit Wachstumspotenzial Unsere kompetenten Ingenieure und Partner beraten Sie von Anfang an in allen Fragen der Projektierung. Mit unserem globalen Innovationsnetzwerk blicken wir nicht nur im Bereich des Technologie-Know-hows über den Tellerrand hinaus, sondern aufgrund unserer weltweiten Vor-Ort-Experten weit in lokale Bedürfnisse hinein. Das ermöglicht eine flexible regionale Soll-Ist-Analyse auf internationalem Niveau. Gemeinsam mit Ihnen definieren wir die Rahmenbedingungen des Projekts schon in der ersten Beratung. Dazu erstellen wir Ihnen ein individuelles Finanzierungskonzept, das in enger Zusammenarbeit mit Behörden, Regierungsstellen und Geschäftsbanken in aller Welt entwickelt wird. Datenerfassung: Der Mehrwert steckt im Detail Ob Infrastruktur, Topografie oder Klima: Unsere Experten sammeln Ihre Daten dort ein, wo sie auch vorzufinden sind. Zum einen wird dabei auf sämtliche bereits vorhandene Daten zurückgegriffen. Zum anderen ist zur Beurteilung der Machbarkeit jedoch häufig das Ermitteln neuer Daten erforderlich. Wir führen vor Ort spezifische, softwareunterstützte Analysen durch, die am Ende als wichtige Parameter in die Projektsimulation Eingang finden. 4

5 Erste Planungseinheit: Die Weichen für Entscheidungen stellen Mit unserem Softwaretool Sitras Sidytrac verschaffen wir Ihnen einen entscheidenden Vorteil: Sie entscheiden über die Qualität des Lösungsansatzes und den Fortgang des Projektes bereits in einer frühen Phase der Zusammenarbeit. Wir erstellen Ihnen aus den erfassten Daten eine erste Projektskizze, die jederzeit Alternativen zulässt und somit die solide Grundlage für das konkrete Angebot schafft. ANALYSE Ausgezeichnet Das Projektmanagement von Siemens wurde wiederholt für hervorragende Projektleistung ausgezeichnet: Deutscher Projektmanagement- Award 2005 für Metro Kaohsiung Taiwan Internationaler Projektmanagement- Award 2005 für MTRA Bangkok Thailand Internationaler Projektmanagement- Award 2006 für HSL-Zuid Niederlande 5

6 Effiziente Bahnelektrifizierungssysteme sind das Ergebnis exakter Planung. Lange vor dem ersten Spatenstich simulieren wir Ihr individuelles Projekt unter realistischen Einsatzbedingungen am Rechner. Das bewahrt Sie vor Überraschungen und gibt uns die Möglichkeit, alle Eventualitäten zu berücksichtigen. VIRTUALITY 2 Planung heißt: wissen, was wird Wir richten den Blick stets aufs Ganze. Unsere Experten planen Ihre Bahnstromversorgung eingebunden in einen größeren Zusammenhang. Auf der Basis der ermittelten Daten und unter Einbeziehung Ihrer speziellen Bedürfnisse fließen die relevanten infrastrukturellen Voraussetzungen von Beginn an in die Simulation der Systemauslegung ein. Hinsichtlich der Energieeffizienz können somit Einsparpotenziale bereits bei den ersten Berechnungsschritten ermittelt werden. Das garantiert ein optimales Engineering Ihrer individuellen und ressourcenschonenden Konfiguration. Sitras Sidytrac: Darf es noch ein bisschen weniger sein? Sitras Sidytrac ist eine Simulationssoftware, die uns erlaubt, eine exakte Netzberechnung mit Zugfahrsimulation Ihres Projektes vorzunehmen. Darüber hinaus werden Arbeitsabläufe standardisiert und automatisiert, womit Fehlerquellen reduziert werden und die Effizienz deutlich erhöht werden kann. Dabei spielt es keine Rolle, ob Sie eine völlig neue Systemkonzeption benötigen oder das Verbesserungspotenzial des bestehenden Systems ermittelt werden soll. Die Software errechnet Ihre individuelle Konfiguration und geht sogar noch einen Schritt weiter: Mit der Optimierung des Energieverbrauchs, des Rückspeiseverhaltens und der Energieeinsparpotenziale bekommt Ihr Bahnstromversorgungssystem nicht nur ökologischen Vorbildcharakter, sondern senkt auch die Life-Cycle-Costs beträchtlich. Folgende zusätzliche Systemfaktoren können mit Sitras Sidytrac simuliert und geplant werden: Die elektromagnetische Verträglichkeit der geplanten Anlage oder der zu erneuernden Anlagenteile Ein Erdungskonzept, das optimalen Schutz für Personen und elektrische Betriebsmittel gewährleistet Die Netzrückwirkungen und Spannungsqualität, basierend auf der Analyse von Netzrückwirkungen durch Oberschwingungen, Drehstromunsymmetrien bei Einphasenbahnlast, Spannungsschwankungen und Flicker sowie des Resonanzverhaltens von Bahnstrecken unter realistischen Einsatzbedingungen 6

7 Konkreter Planungsverlauf: In drei Schritten zur Energieeffizienz Sitras Sidytrac besitzt eine dreigeteilte Programmstruktur aus Eingabeblock, Berechnungsblock und Ausgabeblock. Der Eingabeblock dient zur Aufbereitung der Streckendaten, des Fahrplans, der Fahrzeugdaten und der elektrischen Netzdaten. Der Berechnungsblock ist der Rechenkern von Sitras Sidytrac. Zuerst berechnet das Fahrspielprogramm den Standort der Fahrzeuge im Netz und deren aufgenommene und abgegebene Leistung. Diese elektrischen Belastungen werden in das statische Netz eingesetzt, woraus das dynamische elektrische Netz berechnet wird. Als Zweites wird der elektrische Lastfluss bestimmt, dessen Werte wiederum in das Fahrspiel eingesetzt werden. Im Ausgabeblock werden die elektrischen Daten für die detaillierte Auslegung der Hauptkomponenten schließlich bewertet. Die Ergebnisse werden dann in vordefinierten Listen und Grafiken dargestellt und in einer Datenbank gespeichert. Planungsbeispiel: Einsparpotenzial durch Energiespeicher Durch die Speicherung von Bremsenergie mittels stationärer Energiespeicher kann der Primärenergiebezug des Schienenfahrzeugs um bis zu 30 % reduziert werden. 30% PLANUNG 7

8 Die Energieeffizienz der Bahnelektrifizierung bemisst sich vor allem in ihrem Einsparpotenzial. Siemens besitzt eine wegweisende Produktpalette mit neuesten Technologien für hohe Umweltverträglichkeit und bessere Wirtschaftlichkeit. Eingebunden in Ihr System veredeln unsere Produkte Ihre Elektrifizierungslösung in ökologischer Hinsicht. Effizienz zum Anfassen REAL Mit gebremster Energie Richtung Zukunft? Moderne Technologien in der Antriebstechnik sorgen für eine deutliche Verbesserung des Antriebssystems von Schienenfahrzeugen und damit für eine enorme Senkung des Energieverbrauchs. Die Energiespeicher der Sitras-Familie sind die Herzstücke der Umsetzung Ihres individuellen Elektrifizierungssystems. Sie leisten die Energiespararbeit im täglichen Gebrauch durch die Speicherung der freiwerdenden Bremsenergie und sind somit der entscheidende Faktor für das Senken der Life-Cycle-Costs. Energieeffiziente Systeme: Drei Produkte für maßgeschneiderte Lösungen Siemens bietet Ihnen drei Komponenten an, die auf unterschiedliche Weise für die Energieeffizienz Ihres Systems sorgen. In den vorbereitenden Berechnungen ermitteln unsere Ingenieure zusammen mit Ihnen das optimale Energiespeicherprodukt für Ihr individuelles Nahverkehrssystem. Wechselrichter Sitras TCI: Mehr Strom für die Haltestelle Der Wechselrichter Sitras TCI ermöglicht die Übertragung der Bremsenergie in das übergeordnete Mittelspannungsnetz. Dadurch können problemlos größere Entfernungen überwunden und weit entfernte Verbraucher versorgt werden. Da das Mittelspannungsnetz die anfallende Bremsenergie jederzeit aufnehmen kann, wird zusätzlich die Auslegung der Bremswiderstände auf den Fahrzeugen optimiert, wodurch wiederum Gewicht eingespart werden kann. Unterwerke können auch nachträglich mit einem beigestellten Sitras TCI rückspeisefähig gemacht werden. Die robuste und zuverlässige Thyristortechnik sorgt für einen optimalen Energieübertrag. Zudem können mittels einer standardisierten Kommunikationsschnittstelle Parametrierung, Steuerung und Diagnose ortsunabhängig vorgenommen werden. Sitras SES: Energieeinsparpotenzial, das feststeht Der stationäre Energiespeicher Sitras SES schafft optimale Voraussetzungen für die Energierückgewinnung im öffentlichen Nahverkehr. Der Sitras SES kann äußerst schnell Energie speichern und abgeben, was den Energieaustausch zwischen Fahrzeugen erlaubt. Darüber hinaus wird der Primärenergiebedarf ohne Einfluss auf Transportleistung und Pünktlichkeit um bis zu 30 % reduziert. Dafür sorgt das Kernstück des Energiespeichers, das auf der Technologie von Doppelschicht-Kondensatoren basiert. Sitras SES arbeitet in zwei Betriebsarten: Als Spannungsstabilisator wird er konstant auf hohem Ladegrad gehalten und gibt nur dann Energie ab, wenn die Systemspannung unter einen definierten Grenzwert fällt. In der Betriebsart Energiesparen nimmt er die beim Bremsen zurückgewonnene Energie auf und speichert sie, um sie zeitversetzt wieder für Beschleunigungsvorgänge abzugeben. Sitras MES/HES: Einfach beim Fahren sparen Die mobilen Energiespeicher Sitras MES und Sitras HES erweitern die bewährte Technik der Bremsenergierückgewinnung um den Faktor Mobilität. Elektrische und dieselelektrische Fahrzeuge können 8

9 ITY 1 einfach mit den Systemen nachgerüstet werden. Das Hybridkonzept Sitras HES geht sogar noch einen Schritt weiter und kombiniert die Vorteile der Speichertechnik mit den Möglichkeiten einer Traktionsbatterie. So sind oberleitungslose Nahverkehrssysteme möglich, die nicht nur die Energiekosten, den Energieverbrauch und die CO 2 -Emissionen senken, sondern sich zudem nahezu unbemerkt in jedes Stadtbild integrieren lassen. Ständige Optimierung: Life-Cycle auf dem Prüfstand Mit der Realisierung Ihres Nahverkehrsprojektes ist unsere Aufgabe noch lange nicht erfüllt. Wir betreuen Ihr System von der Inbetriebnahme an weiter und unterziehen die Messdaten und Konfigurationen einer andauernden Überprüfung. Optimierungen können somit jederzeit fundiert vorgenommen werden und das gibt Ihnen die Gewissheit, dass Ihr Nahverkehrssystem effizient in Betrieb ist. UMSETZUNG Energiesparen global: Würde man alle DC- Bahnnetze weltweit mit Energiespeichern oder Wechselrichtern ausstatten, könnte die CO 2 -Emission theoretisch um bis zu 11,6 Mio. Tonnen reduziert werden. 11,6 Mio. Tonnen Diese Zahl entspricht in etwa dem CO 2 -Ausstoß einer mitteleuropäischen Ein-Millionen- Stadt. 9

10 REALITY 2 Weltweit im Einsatz Unsere Bahnelektrifizierungssysteme erfreuen sich grenzenloser Zustimmung. Rund um den Globus befinden sich Systeme im erfolgreichen Einsatz, die anhand unseres Elektrifizierungsprozesses geplant und gebaut wurden. Die nebenstehende Referenzliste zeigt lediglich eine kleine Auswahl der von uns betreuten Projekte und veranschaulicht die große Vielfalt unserer Leistungen auf dem Gebiet der DC-Bahnstromversorgung. Metro de Madrid SA Madrid, Spanien In Madrid sorgen zwei stationäre Energiespeicher Sitras SES mit Doppelschicht-Kondensator-Technologie für stabile Spannungsverhältnisse auf den Strecken. Zeitgleiches Beschleunigen mehrerer Züge ist in der spanischen Hauptstadt nun kein Problem mehr. Leistungsumfang: Zwei schlüsselfertige Systeme inklusive Engineering, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme In Betrieb seit: Juli und November 2003 Hauptkomponenten: Doppelschicht- Kondensatorbank, Umrichter, Steuerung, Anschlusseinheit Netzspannung: 750 V Betriebsart: Spannungsstabilisieren 10

11 Kölner Verkehrs-Betriebe AG Köln, Deutschland Metro Beijing Peking, China Bayerische Zugspitzbahn Bergbahn AG Zugspitze, Deutschland Von April 2001 bis Januar 2003 testeten die Kölner Verkehrs-Betriebe einen Prototypen des stationären Energiespeichers SES mit Doppelschicht- Kondensator-Technologie. Das Ergebnis hat die Domstädter überzeugt: Schon im Jahr darauf wurden vier Energiespeichersysteme angeschafft und in Betrieb genommen. Die Olympiastadt Peking nutzt seit Februar 2007 das Energiesparpotenzial und die Stabilisierungsfähigkeit von vier stationären Energiespeichern Sitras SES. Auf insgesamt vier Anlagen sind die stationären Energiespeicher in Betrieb. Der installierte Wechselrichter Sitras TCI sorgt für neue Bremsverhältnisse an Deutschlands höchstem Berg. Die Bremsenergie der talfahrenden Fahrzeuge, die bisher teilweise auf dem Bremswiderstand verloren ging, kann nun in den kundeneigenen Mittelspannungsring eingespeist werden. Leistungsumfang: Fünf schlüsselfertige Systeme inklusive Engineering, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme Leistungsumfang: Vier schlüsselfertige Systeme inklusive Engineering, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme Leistungsumfang: Schlüsselfertiges System inklusive Engineering, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme In Betrieb seit: April 2001, Juli 2003, Oktober 2004, Juni und Oktober 2006 In Betrieb seit: Februar 2007 In Betrieb seit: Mai 2007 Hauptkomponenten: Doppelschicht- Kondensatorbank, Umrichter, Steuerung, Anschlusseinheit Hauptkomponenten: Doppelschicht- Kondensatorbank, Umrichter, Steuerung, Anschlusseinheit Hauptkomponenten: B6-Thyristorbrücke, Spartransformator, Steuerungselektronik Netzspannung: 750 V Netzspannung: 750 V Netzspannung: V Betriebsarten: Energiesparen, Spannungsstabilisieren Betriebsarten: Spannungsstabilisieren 11

12 Siemens AG Industry Sector Mobility Division Electrification Postfach Erlangen Germany electrification Printed in Germany WS Dispo c4bs 3896 Bestell-Nr.: A19100-V300-B702 Die Informationen in diesem Dokument enthalten allgemeine Beschreibungen der technischen Möglichkeiten, welche im Einzelfall nicht immer vorliegen müssen. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind daher im Einzelfall bei Vertragsschluss festzulegen.

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