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Rückspeisende Unterwerke sparen Strom im ÖPNV

Rückspeisendes Unterwerk am Beispiel des Hesop Systems von Alstom Transport I Quelle: Alstom Transport

Während Bahnen mit Wechselstrombetrieb schon seit Jahrzehnten auf einfache Weise ihre Bremsenergie ins Netz zurückspeisen konnten, wurde das für mit Gleichstrom betriebene Nahverkehrsbetriebe erst mit der Entwicklung der modernen Leistungselektronik möglich.

In den ersten Jahren dieses Jahrhunderts begannen verschiedene Unternehmen, Unterwerke zu entwickeln, die den beim Bremsen anfallenden Rückstrom im Unterwerk in Wechselstrom umrichten und damit wesentliche Energieeinsparungen ermöglichen. Die Vorteile liegen auf der Hand: Energie muss damit nicht mehr in Widerständen verheizt werden, sondern kann von anderen Verbrauchern im öffentlichen Netz genutzt werden. Das bedeutet für Straßenbahnen und Trolleybusse den Verzicht auf Bremswiderstände oder auf die im Fahrzeug mitzuführenden schwere, kurzlebigen und wenig umweltfreundlichen Batterien. Bei unterirdischen Bahnen, die oft mit der Erwärmung der Tunnels und Haltestellen kämpfen ergibt sich als Vorteil eine geringere Wärmebelastung und damit sekundäre Einsparungen durch reduzierte Anforderungen an Lüftung und gegebenenfalls Klimatisierung. Für neu zu bauende Systeme ist eine weitere Ersparnis zu nennen: die Anzahl Unterwerke kann um rund 20 % verringert werden.

Der hohe Wirkungsgrad von bis zu 99 % der modernen IGBT-Stromrichter erlaubt eine beinahe verlustfreie Rückspeisung und man geht davon aus, dass je nach betrieblichen Umständen bis zu 20 % der vom Fahrzeug aufgenommenen Energie wieder zurückgewonnen werden kann. ATM Milano hat beim ersten Versuchseinsatz auf der U-Bahn-Linie 3 den Wert von 15 % gemessen. Allgemein wird berechnet, dass die eingesparten Stromkosten einen ROI von etwa 5 Jahren ergeben.

Es liegt auf der Hand, dass nicht jeder Nahverkehrsbetrieb gewillt ist, bestehende Unterwerke vorzeitig zu ersetzen, weshalb es noch einige Zeit dauern wird bis sich der Markt voll entwickelt.

Die verschiedenen Hersteller bieten rückspeisende Unterwerke für Spannungen zwischen 600 und 1500 V mit Leistungen von 1 bis 4,5 MW an. Es scheint, dass Alstom der Marktführer ist, bisher wurden nach eigenen Angaben 128 Alstom HESOP Unterwerke in 10 Städte verkauft.

Eine vertiefte Analyse von stationären Energiesparsystemen kann hier gefunden werden: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590116819300013


13.09.2019

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