B2 – Intelligente Mobilitätsstation Bahnhof Südkreuz

Wie könnte der Verkehr der Zukunft aussehen? Oder konkreter: Wie können verschiedene Verkehrsträger miteinander vernetzt und umweltfreundlich mit Strom versorgt werden? Und welche neuen Strategien, Technologien und Prozesse werden dafür benötigt?

Dies erprobte das RLI am Bahnhof Berlin Südkreuz. Er wurde im Zuge des Projekts „Intelligente Mobilitätsstation“ zu einer intelligenten intermodalen Verkehrsdrehscheibe ausgebaut. Das RLI leitete dabei den Teil des Projekts, der sich mit CO2-freier Stromerzeugung im Bahnhofsumfeld befasst, dies geschah im Rahmen des Förderprogramms „Schaufenster Elektromobilität“ der Bundesregierung.

Dazu wurden zwei Kleinwindenergie- sowie zwei Photovoltaikanlagen auf dem Bahnhofsgelände errichtet, die mit ihrer Energie eine Car- und Bikesharing-Station speisen. Das Herzstück der Anlage ist dabei das intelligente Microgrid, das die Verteilung und Speicherung des Wind- und Solarstroms steuert.

Die Funktion und Zusammenhänge des Microgrids erläuterte das RLI vor Ort anhand eines Info-Bildschirms auf dem Ringbahnsteig. Hier konnten Nutzerinnen und Nutzer das Prinzip der erneuerbaren Stromerzeugung und -speicherung interaktiv erkunden und mit ihrem Smartphone einen Demonstrator steuern.

Ziel des Projekts war es, ein dezentrales Energiesystem auf Basis von Erneuerbaren Energien für die elektrische Versorgung von Elektromobilität am Bahnhof optimal auszulegen und zu betreiben. Für die Auslegung sollte ein Simulationsmodell zur Abbildung des gesamten Microgrids entwickelt und dieses mit Messdaten der einzelnen Komponenten am Bahnhof validiert werden. Abschließend wurden Auslegung und Betrieb hinsichtlich technischer, ökonomischer und ökologischer Kriterien bewertet.

Projektzeitraum: 01.03.2013 - 30.06.2016

Fotos

Das RLI übernahm im Forschungsprojekt folgende Aufgaben:

• Wissenschaftliche Leitung
  • Optimierte Auslegung von Microgrids hinsichtlich Topologie und Betriebsführung
  • Bewertung des Systems nach ökologischen und ökonomischen Kriterien
  • Untersuchung der Netzaufnahmekapazität



• Umsetzung von
  • Kleinwindenergieanlagen
  • Messsystemen



• Auswertung
  • der Ladesäulennutzung
  • des Energieertrags der Erneuerbare-Energie-Anlagen im innerstädtischen Gebiet
  • der Genehmigungsprozesse für die Installation von Erneuerbare-Energie-Anlagen an Bestandsbahnhöfen

Nach Abschluss des Forschungsprojekts lassen sich aus RLI-Sicht folgende Ergebnisse festhalten:

• Ergebnis 1: Durch die Verknüpfung von lokal erzeugtem Strom aus erneuerbaren Quellen und Elektromobilität lassen sich die Emissionen auf weniger als ein Drittel im Vergleich zum aktuellen deutschen Strommix reduzieren. Es hat sich gezeigt, dass eine Überdimensionierung der Photovoltaikanlagen und Netzeinspeisung der überschüssigen Energie bzw. die Versorgung benachbarter Gebäude die ökologische Bilanz maßgeblich verbessern.
• Ergebnis 2: Der erneuerbare Strom in einem Microgrid erreicht Kostenparität, wenn Topologie und Betriebsführung optimiert werden. Photovoltaik-Batterie-Systeme stellen dabei die kostengünstigste Lösung für Microgrids zur Versorgung von batterieelektrischen Fahrzeugen dar. Die weithin sichtbaren Kleinwindenergieanlagen erhöhen die öffentliche Wahrnehmung erheblich, spielen was ihren Ertrag betrifft jedoch kaum eine Rolle. Sie kommen aufgrund ihrer hohen Kosten und Lebenszyklusemissionen nur für Vollautarkie und netzferne Regionen infrage.
• Ergebnis 3: Ohne Lastmanagement der Ladeinfrastruktur ist eine hundertprozentige Kopplung von Erneuerbarer-Energie-Erzeugung und Ladebedarf weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll. Sowohl eine intelligente Betriebsstrategie als auch der Einsatz einer stationären Batterie erhöhen die Netzaufnahmefähigkeit.

Weitere Teilergebnisse:

• Eine geringe Anzahl an Eigentümern und Betreibern am Standort ermöglicht eine schnelle Umsetzung und effizienten Betriebs des Microgrids.
• Der Einsatz von Schnellladesäulen erhöht die Attraktivität und Nutzung der Ladeinfrastruktur deutlich.
• Photovoltaikanlagen eignen sich für eine nachträgliche Integration in Gebäude aufgrund des geringen Genehmigungsaufwands und weniger statischer Anforderungen. Für Kleinwindenergieanlagen sind die Herausforderungen deutlich größer.




Kurzbericht des RLI

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Vollständiger Projektreport mit detaillierten Ergebnissen aller Projektpartner

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Projektpartner:

Assoziierte Partner:

DB Energie GmbH
DB Bahnpark GmbH/DB
Fuhrpark Services GmbH
DB Rent GmbH

Das Projekt war eines von rund dreißig Projekten im Förderprogramm „Internationales Schaufenster Elektromobilität“, und wurde vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) im Rahmen der Schaufensterinitiative der Bundesregierung gefördert. Die Bundesregierung hatte im April 2012 vier Regionen in Deutschland als „Schaufenster Elektromobilität“ ausgewählt und förderte hier auf Beschluss des Deutschen Bundestags die Forschung und Entwicklung von alternativen Antrieben. Insgesamt stellte der Bund für das Schaufensterprogramm Fördermittel in Höhe von 180 Millionen Euro bereit. In den groß angelegten regionalen Demonstrations- und Pilotvorhaben wurde Elektromobilität an der Schnittstelle von Energiesystem, Fahrzeug und Verkehrssystem erprobt.

Das Internationale Schaufenster Elektromobilität Berlin-Brandenburg wurde von der Bundesregierung sowie den Ländern Berlin und Brandenburg für die Dauer von drei Jahren im Rahmen der Schaufensterinitiative des Bundes gefördert. Die Koordination der Projekte lag bei der Berliner Agentur für Elektromobilität eMO.


Die Forschungsarbeit am RLI wird finanziell durch die Reiner Lemoine Stiftung unterstützt.

• Cost-self-sufficiency-tradeoff in a real-life urban microgrid with electric vehicles (Wanitschke et al. 2016)
• Kleinwindanlagen für Bahnhof im urbanen Raum (Wanitschke et al. 2015)