Versorgungskonzept und Integration von Erneuerbaren Energien in neuartige Tank- und Ladeinfrastrukturen

Im Rahmen des Forschungsprojekts im Auftrag des Deutsches Zentrum für Schienenverkehrsforschung (DZSF) führt das RLI im Unterauftrag des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Simulationen und Berechnungen zur Integration von Erneuerbaren Energien (EE) in den Schienenbetrieb durch. Dabei wird das Potenzial für die direkte Nutzung Erneuerbarer Energieträger aus dem unmittelbaren lokalen Umfeld einer Energieübergabestelle in die Energieversorgung der Tank- und Ladeinfrastruktur abgeschätzt. Auch die primären (Fahrenergielieferung) und sekundären Energiebedarfen (Verluste, Nebenaggregate) werden in die Berechnungen mit einbezogen.

Integration Erneuerbarer Energien in Tankinfrastruktur für Schienenfahrzeuge

Das RLI untersucht unterschiedliche Versorgungskonzepte für Wasserstoff an zwei Standorten (Gerolstein und Osnabrück) in Deutschland. In Abhängigkeit vom zukünftigen Wasserstoffbedarf an den Streckenabschnitten der jeweiligen Standorte wird das optimale Versorgungskonzept unter Einbindung potenziell bestehender lokaler EE ermittelt und wirtschaftlich bewertet. Die Herausforderung bei der Auslegung besteht darin, zu jedem Zeitpunkt des Tages den Bedarf an Wasserstoff durch den SPNV decken zu können, ohne die Anlage zu groß zu dimensionieren.

Simulation und Optimierung unterschiedlicher Versorgungskonzepte

Für jeden Standort wird das RLI drei unterschiedliche Versorgungskonzepte der Streckenabschnitte für Wasserstoffzüge wirtschaftlich prüfen:

• On-site Elektrolyse von Wasserstoff direkt am Standort (a) ausschließlich Netzbezug & (b) Netzbezug mit Integration lokaler EE
• Off-site Elektrolyse von Wasserstoff mit Belieferung des Standorts per Lkw-Trailer (Netzbezug mit Integration lokaler EE)
• Lkw-Trailerbelieferung des Standort mit Wasserstoff, ohne Nutzung von EE

Für die Prüfung werden zunächst die unterschiedlichen Versorgungkonzepte mit den relevanten Komponenten im Open-Source-Simulationsframework SMOOTH abgebildet und anschließend hinsichtlich unterschiedlicher Größen optimiert. Die Versorgungskonzepte bestehen unter anderem aus den folgenden Komponenten:

• Lokale PV- und WE-Anlage
• Stromnetz
• Elektrolyseur
• Wasserstoffspeicher
• Kompressor(en)
• Batteriespeicher

• Aufbereitung der Lastgänge für Wasserstofftriebzüge
• Auswertung und Integration der Einspeise-Zeitreihen der EE-Anlagen
• Definition der Optimierungsziele bzw. Leitindikatoren
• Modellierung der Energiesysteme und Simulation des Betriebs
• Identifikation von Sektorenkopplungspotentialen
• Auswertung und Diskussion