PV im Bahnnetz: Züge sollen direkt mit Solarstrom fahren
Besondere Vorgaben des bahneigenen Stromnetzes und dessen Netzfrequenz von 16,7 statt der üblichen 50 Hertz haben bisher dafür gesorgt, dass kein Strom direkt eingespeist werden kann. Das soll sich ändern, denn ein großer Teil des Strombedarfs, theoretisch sogar viel mehr, könnte direkt aus lokal installierten Solaranlagen gewonnen werden.
Dazu testete das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE)(öffnet im neuen Fenster) spannungseinprägende Wechselrichter, prüfte verschiedene Einspeisemöglichkeiten und erfasste Wirkungsgrade. Spannungseinprägend bedeutet, dass die Spannung auch bei Spannungsschwankungen der Stromquelle stabil bleibt, was eine der Besonderheiten des Bahnstromnetzes ist.
Deutschlands größter Stromverbraucher
Laut Fraunhofer ISE ist die Bahn der größte Stromverbraucher Deutschlands. Allein die Beförderung in den Zügen wird mit 7.500 Gigawattstunden (GWh) beziffert, was deutlich über 1 Prozent des gesamten eingespeisten Stromes in Deutschland ist. Das Potenzial für die Stromproduktion liegt jedoch viel höher.
Theoretisch möglich sein soll die Erzeugung von 33.000 GWh. Diese Menge wird erreicht, wenn man allein Flächen im Umkreis von 2 km um ein Bahnunterwerk betrachtet. 180 Stück(öffnet im neuen Fenster) gibt es davon im Stromnetz der Bahn.
Kleine Solaranlage besonders attraktiv
Die Tests der Wechselrichter im eigenen Megawattlabor des Fraunhofer ISE zeigen, dass der Strom aus kleinen Anlagen mit weniger als 5 Megawatt (MW) Leistung direkt in die Oberleitung eingespeist werden könnte. Diese ließen sich entlang der Schienen auf geeigneten Flächen errichten.
Der getestete Zentralwechselrichter, der zwei Leistungsteile mit je 1 MW aufweist, kam auf einen Wirkungsgrad von 96,6 Prozent. Dabei wurden sowohl Eigenverbrauch als auch Kühlungsbedarf berücksichtigt.
Die geringsten Gesamtkosten bei der Stromerzeugung sollen sich jedoch ergeben, wenn Photovoltaikanlage bis 12 MW in den Unterwerken an das Bahnnetz angeschlossen sind. Bei großen Anlagen müssten hingegen eigene Unterwerke errichtet werden. Eine dezentrale Verteilung für die Stromproduktion sollte somit bevorzugt werden.
Dass diese Einspeisung im täglichen Betrieb funktioniert, zeigt das Bahnsystem in Österreich. Dort sind bereits mehrere Anlagen mit jeweils 10 MW in Betrieb. In Österreich werden laut Fraunhofer ISE allerdings keine spannungseinprägenden Wechselrichter benötigt.