Über das Projekt
Das Forschungsprojekt DirectGreenEnergy4Trains verfolgt das Ziel, die Dekarbonisierung des Bahnstroms durch die Entwicklung eines steuerbaren, virtuellen Bahnstromkraftwerks auf Basis erneuerbarer Energien voranzutreiben. Im Fokus steht die direkte Einspeisung von Wind- und Solarstrom sowie weiterer Quellen erneuerbare Energien in das 110-kV-/16,7-Hz-Bahnstromnetz der Deutschen Bahn, ohne den Umweg über das konventionelle Stromnetz. Dies stellt einen technologischen Meilenstein dar, da bislang keine marktreife Lösung für die Direkteinspeisung regenerativer Energiequellen in diese spezifische Netzebene existiert. Ausgangspunkt des Projekts ist eine Fallstudie in der Stadt Warburg (NRW), wo ein solches Kraftwerk entstehen soll. Die Region verfügt über eine geeignete Netzanbindung sowie bestehende und geplante Wind- und Solaranlagen, ergänzt durch eine Biogasanlage und ein Wasserkraftwerk. Ziel ist die Auslegung eines virtuellen Kraftwerks mit rund 50 MW Einspeiseleistung, das unter Einsatz eines Hybrid Energy Storage Systems (HESS) den spezifischen, hochdynamischen Lastanforderungen des Bahnstromnetzes gerecht wird – insbesondere bei kurzfristigen Spitzenbelastungen durch anfahrende oder bremsende Züge. Die Projektpartner entwickeln gemeinsam technische Modelle, Betriebsstrategien und wirtschaftliche Konzepte zur Realisierung eines solchen Systems. Eine zentrale Herausforderung liegt dabei in der Modellierung und Simulation aggregierter Lastprofile auf Netzebene 1 sowie in der Integration von Batteriespeichern, Brennstoffzellen und ggf. Biogas-Blockheizkraftwerken in ein steuerbares Gesamtsystem. Ergänzt werden diese durch Emulationen im CoSES-Labor der TU München sowie durch Feldversuche mit realen Komponenten. Ein besonderer Innovationsaspekt ist die Entwicklung eines organisationsübergreifenden, digital integrierten Betriebsmodells: Die eingespeisten Energiemengen stammen aus Anlagen unterschiedlicher Betreiber und müssen dennoch in Echtzeit gesteuert und aufeinander abgestimmt werden. Zusätzlich erfordert die Integration ins Bahnstromnetz neue Umrichtertechnologien und spezielle Netzregelungsstrategien. Neben der technischen Auslegung werden auch Geschäftsmodelle entwickelt, die eine langfristige wirtschaftliche Tragfähigkeit sicherstellen. Das Projekt liefert somit die Grundlage für die tatsächliche Realisierung eines Pilotkraftwerks in Warburg, das als Blaupause für weitere grüne Bahnstromkraftwerke in Deutschland dienen soll. Durch die konsequente Veröffentlichung von Daten und Modellen als Open Data trägt DirectGreenEnergy4Trains darüber hinaus aktiv zum Wissenstransfer in Forschung, Industrie und Gesellschaft bei – mit hoher Relevanz für die Energiewende im Verkehrssektor.