Der öffentliche Nahverkehr ist eine tragende Säule der klimafreundlichen Mobilitätswende. Um diese Aufgabe zu erfüllen, muss er jedoch deutlich ausgebaut und nachhaltig modernisiert werden. Mit höherer Taktung und leistungsstärkeren Fahrzeugen steigen die Anforderungen an die Energieversorgung im Schienenverkehr kontinuierlich. Um Energie möglichst effizient zu nutzen und im System zu erhalten, lohnt es sich daher, die Prozesse zu betrachten, bei denen bisher Energie verloren geht, beispielsweise beim Bremsen.
Speicherlösung für die Stromschiene
Wenn eine S-Bahn bremst, geht die dabei entstehende Energie meist als Wärme verloren. Das deutsche Cleantech-Unternehmen Adaptive Balancing Power (ABP), das sich auf die Entwicklung und Produktion von hochleistungsfähigen Schwungmasse-Energiespeichersystemen spezialisiert hat, will das zusammen mit der DB Energie ändern. Die kinetische Energie, die beim Bremsen entsteht, wird über die Stromschiene in einen Schwungmassespeicher geleitet und dort mechanisch zwischengespeichert, indem eine Schwungmasse in Rotation versetzt wird.
Bei Bedarf kann diese mechanische Energie wieder in elektrische Energie umgewandelt und ins Netz zurückgespeist werden, beispielsweise um den Anfahrvorgang eines Zuges zu unterstützen. Dadurch sinkt der Leistungsbezug aus dem vorgelagerten Wechselstromnetz (AC-Bahnstromnetz). Das verringert Leistungsspitzen, Verlustenergie und CO2-Emissionen. Im Rahmen des Projekts PEAK_S erprobt die DB Energie als Netzbetreiber nun den Einsatz eines solchen kinetischen Hochleistungsspeichersystems von ABP im Netz der Berliner S-Bahn.
Neben den energetischen Effekten untersucht das Projekt auch die Auswirkungen auf die bestehende Strominfrastruktur. Die Erwartung: Durch das Abfedern von Leistungsspitzen und die Stabilisierung der Netzspannung entlasten Schwungmassespeicher die Gleichstromunterwerke (DC-Bahnnetz). Der Netzbetrieb wird effizienter. Die so entstehenden Kapazitätsreserven ermöglichen die Planung eines bedarfsorientierten Netzausbaus. Der Einsatz von Schwungmassespeichern könnte somit die erforderlichen Investitionen in Ausbau und Neubau reduzieren und einen Beitrag zur ökologischen und wirtschaftlichen Verbesserung des DC-Bahnstromnetzbetriebs leisten.
Bremsenergie nutzbar machen
Aktuell arbeiten die DB Energie und ABP daran, den Schwungmassespeicher an die spezifischen Anforderungen der Stromversorgung der Berliner S-Bahn anzupassen. Mit der Freigabe des Lastenhefts und dem erfolgreichen Vertragsabschluss mit ABP hat das Projektteam bereits zwei zentrale Meilensteine erreicht. Die Inbetriebnahme des Schwungmassespeichers ist für das Jahr 2027 geplant. In der anschließenden, zwölfmonatigen Erprobungsphase wird das Hochleistungsspeichersystem unter realen Betriebsbedingungen hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit, Netzwirkung und Wirtschaftlichkeit getestet. So sollen die Voraussetzungen dafür geschaffen werden, künftig potenziell weitere Schwungmassespeicher im DC-Bahnstromnetz der S-Bahn Berlin einsetzen zu können.
Dr. Andreas Hoffknecht, Geschäftsführer Technik der DB Energie, sagt: „Die Nutzung von Bremsenergie ist ein zentraler Hebel für mehr Energieeffizienz im Bahnbetrieb. Mit dem Projekt PEAK_S testen wir unter realen Betriebsbedingungen, wie Schwungmassespeicher dazu beitragen können, Energie effizienter zu nutzen und gleichzeitig das Stromnetz der S-Bahn zu entlasten.“
Dr. Hendrik Schaede-Bodenschatz, Gründer und Geschäftsführer von Adaptive Balancing Power, fügt hinzu: „Wir freuen uns über das Vertrauen von DB Energie und den Startschuss für dieses Leuchtturmprojekt. Mit unserem Schwungmassenspeicher bringen wir eine nachhaltige, leistungsstarke und hochdynamische Speicherlösung in das Berliner S-Bahnnetz, die einen deutlichen Beitrag zur Energiewende im Bahnbetrieb leisten kann.“
