Intelligenter Stromaustausch und Synergien zwischen Netz und Schiene
Die Stromverteilungsnetze und die Stadtbahn-Elektrifizierungssysteme sind jeweils robuste Netze, die als unabhängige Netze entwickelt und betrieben werden. Die zunehmende Durchdringung der erneuerbaren Energiequellen in beiden Netzen hat zu Herausforderungen bei der Bewältigung von Schwankungen geführt. Beide suchen nach integrierten Lösungen, um Stromverluste zu verringern, die Netzstabilität zu erhöhen und neue Beteiligte im Energiebereich wie Speichersysteme, Elektrofahrzeuge und Prosumierende (sowohl Erzeugende als auch Verbrauchende von Energie) aufzunehmen. Trotz dieser gemeinsamen Ziele besteht derzeit kein System für einen intelligenten Stromaustausch zwischen den beiden Netzen. Das bahnbrechende EU-finanzierte Projekt E-LOBSTER stellt ein solches System bereit.
Innovative gemeinsame Nutzung, Überwachung und Kontrolle von Anlagen
E-LOBSTER hat zwei gemeinsam zu nutzende Anlagen entwickelt, ein intelligentes Soft-Open-Point-Gerät (SOP) und ein Batteriespeichersystem. SOPs sind eine relativ neue Art von leistungselektronischen Geräten, deren Flexibilität, Reaktionsschnelligkeit und Widerstandsfähigkeit sich gut für die dezentrale Erzeugung und die zunehmende Verbreitung erneuerbarer Energien eignen. Das Batteriespeichersystem erhöht die Flexibilität und Effizienz der Verbindung zwischen den beiden Netzen. Laut Giannicola Loriga, Leiter der Abteilung unternehmerische Vernetzung, Forschung und Entwicklung sowie Entwicklungsstrategie bei RINA und Koordinator von E-LOBSTER „basiert das im Projekt entwickelte intelligente SOP auf Stromrichtern zur Verbindung von Stromverteilungsnetzen und Bahnelektrifizierungssystemen. Damit ist ein einzigartiges Energiemanagement zwischen den Traktionsunterwerken von Stadtbahn-Elektrifizierungssystemen und dem Verteilernetz möglich.“ Darüber hinaus unterstützt die E-LOBSTER-Lösung die Integration von regenerativer Bremsenergie, d. h. die Rückgewinnung und Speicherung der Bremsenergie, die normalerweise durch Reibung als Wärme verloren geht, wodurch sich die Energieeffizienz des Bahnnetzes weiter erhöht. Schließlich entwickelte das Team ein integriertes Instrument zur Überwachung und Simulation von Verteilungsverlusten sowie ein komplexes Rail-to-Grid-Managementsystem (R+G) für das Echtzeit-Energieflussmanagement zwischen Bahn, Netz und Speicher.
Gemeinsame Nutzung von Energie vervielfacht den Nutzen
„Das E-LOBSTER R+G-Managementsystem bietet eine einzigartige Plattform für die Echtzeitüberwachung und -steuerung des Systembetriebs, vor Ort oder aus der Ferne. Es kann automatisch und autonom auf dynamische Netzveränderungen reagieren, die lokale Erzeugung erneuerbarer Energien durch Eigenverbrauch optimieren, die Rückgewinnung von Bremsenergie begünstigen und die Verteilungsverluste und -kosten minimieren“, erklärt Loriga. Es kann außerdem zur Untersuchung optimaler Lade-/Entladestrategien für Elektrofahrzeuge an Bahnhöfen oder städtischen Parkplätzen eingesetzt werden. In Anbetracht des europäischen Plans „Fit für 55“, den Verkauf von CO2-emittierenden Autos bis 2035 zu beenden, könnte die Möglichkeit des Anschlusses an Elektrofahrzeug-Ladeinfrastrukturen den Betreibungsgesellschaften von Verkehrsnetzen, die in das System investieren, erhebliche Einnahmequellen eröffnen.
Auf dem richtigen Weg, um den Stand der Technologie bis zur Kommerzialisierung zu verbessern
E-LOBSTER sah sich mit einem sich ständig weiterentwickelnden politischen und rechtlichen Rahmen konfrontiert, der einen beträchtlichen Zeitaufwand für die Abwicklung der Genehmigungsverfahren erforderte, aber am Ende hat sich das alles mehr als ausgezahlt. Loriga erklärt hierzu: „Das Aufregendste war zweifellos die Möglichkeit, ein so komplexes System in einem Unterwerk der Madrider Metro zu installieren und unter realen Bedingungen zu testen! Das E-LOBSTER-System sorgte dafür, die überschüssige Bremsenergie zu nutzen, die andernfalls verschwendet worden wäre.“ Das E-LOBSTER-Gemeinschaftsunternehmen hat Richtlinien für die Replikation erstellt, um die Einführung des Systems in anderen Szenarien des elektrischen Nahverkehrs zu unterstützen, sowie einen Fahrplan für die Demonstration eines echten Systems in einer voll funktionsfähigen Umgebung. Gemeinsame Stromverteilungs- und Stadtbahnnetze sind somit voll in der Spur.
Schlüsselbegriffe
E-LOBSTER, Energie, Schienenverkehr, Netz, Bremsenergie, Energiespeicher, Elektrofahrzeuge, Soft-Open-Point