Durch Reibung entsteht Hitze und durch Bremsen wird Energie frei. Um diese Energie auch bestmöglich nutzen zu können, haben die Wiener Linien eine innovative Lösung gesucht und das Projekt „Brake Energy“ ins Leben gerufen. Mit diesem Projekt kann die frei gewordene Bremsenergie in das Gleichstromnetz der Wiener Linien eingespeist werden. So kann ein einfahrender Zug durch die durch das Bremsen freigewordene Energie einen gerade abfahrenden Zug antreiben. Die Umsetzung dieses Projektes verstärkt den Faktor Umweltfreundlichkeit im Öffi-Betrieb. Durch die bessere Nutzung der Bremsenergie können die Wiener Linien die CO2-Emissionen weiter reduzieren, damit Wien auch für zukünftige Generationen lebenswert bleibt.

Eckdaten des Projekts

  • Projektdauer: 12 Monate
  • Beschaffungsvolumen: EUR 617.000,-
  • Projektträger: Wiener Linien GmbH

Ausgangssituation

Die Wiener Linien betreiben ein DC-750 V Bahnnetz mit 54 Unterwerken, in dem fünf Linien auf einer Gesamtnetzlänge von derzeit ca. 79 km verkehren. Es entspricht dem Stand der Technik, dass Züge Bremsenergie ins Gleichstromnetz zurückspeisen können. Befindet sich aber kein Zug im näheren Umfeld wird diese Energie in den Bremswiderständen des bremsenden Zuges in Wärme umgewandelt und geht für eine weitere Nutzung verloren.Laut einer Netzstudie auf den Linien U1-U4 beträgt der Anteil der in den Bremswiderständen umgesetzten Energie knapp 20% der von den Zügen benötigten Energie. Eine innovative Möglichkeit diesen Anteil zu reduzieren besteht darin, die bis dato ungenützte Bremsenergie über eine leistungsstarke Wechselrichteranlage in das interne Mittelspannungsnetz der Wiener Linien einzuspeisen.

Innovativer Charakter

Mit der U1-Verlängerung nach Leopoldau wurde die Errichtung eines 20 kV Netzes zur Licht-Kraft Versorgung von den Wiener Linien beschlossen. Dieses Netz versorgt aktuell über 63 Stationen und besteht aus eigenständigen Ringen für die Stationsversorgung. Dieses Netz gilt als stabiles und aufnahmefähiges Netz und gewährleistet, dass die gewonnene Energie durch die Wiener Linien genutzt werden kann. Die eingesetzte Wechselrichteranlage mit einer Leistung von 1,5 MW ist mit IGBT Technologie (Insulated Gate Bipolar Transistor Technologie) umgesetzt, was dem neusten Stand der Technik entspricht. Die Regelung des Einspeisefensters erfolgt dynamisch, was einen höheren Ertrag ermöglicht. Durch ein spezielles Design der Wechselrichtermodule ist eine sehr hohe Wechselspannungsqualität gegeben.

Das System wurde von der spanischen Firma Ingeteam entwickelt. Die Implementierung in die bestehende Traktionsstrominfrastruktur und das Betriebs- und Schnittstellenkonzept der neuen Anlage sind spezifisch für die Wiener Linien. Dieses wurde von MitarbeiterInnen der Wiener Linien, gemeinsam mit den beteiligten Firmen entworfen und umgesetzt. Die Pilotanlage ist der erste Schritt, das gesamte Potential an Bremsenergie im Wr. Linien U-Bahnnetz durch die Installation weiterer Anlagen zu nutzen.

Vorgehensweise

Die Erstellung der Ausschreibungsunterlagen inklusive Leistungsbeschreibung wurde intern durch die Wiener Linien ausgeführt. Die Anlage wurde in einem offenen Verfahren auf nationaler Ebene ausgeschrieben. Der Zuschlag an die spanische Firma Ingeteam erfolgte über das Best-Preis Kriterium. Die Produktion der Anlage wurde von der Firma Ingeteam, laut der technischen Spezifikation in den Ausschreibungsunterlagen, durchgeführt. Während der Produktion kam es zu regelmäßigen Besprechungen zwischen den beauftragten Firmen und den Wiener Linien um die Schnittstellen zwischen den Anlagen zu definieren und die Installation im Unterwerk abzustimmen. Dabei haben verschiedene Abteilungen der Wiener Linien und mehrere Lieferanten zusammengearbeitet. Die Anlage ist zwischen der Traktionsstromversorgungsanlage und der Mittelspannungsanlage situiert. Zum ersten Mal wird im Energieversorgungssystem Energie von der Gleichspannungsseite zurück auf die Wechselspannungsseite übertragen.

Die Installation der Pilotanlage im Unterwerk Hardeggasse erfolgte im September 2016. Es wurden umfangreiche Tests durchgeführt, um die Kompatibilität mit dem Energieversorgungssystem und der Zugsicherungstechnik sicherzustellen. Seit Februar 2017 ist die Anlage regulär im Betrieb.

Ergebnis und Mehrwert

Die Betriebstauglichkeit in verschiedenen Betriebszuständen hat sich sehr gut bewährt und zeigt, dass die Anlage ein Teil der modernen und effizienten Eisenbahninfrastruktur sein kann. Die Anlage ist durchgehend im Betrieb und führt dazu, dass der Strombezug vom öffentlichen Netz verringert werden kann. Die Betriebsverfügbarkeit und Energieeinsparung liegt über den Erwartungen. Es wurde keine negative Beeinflussung der übrigen Infrastruktur der Wiener Linien registriert. Die tägliche Einsparung liegt im Bereich von 4.000 bis 6.000 kWh. Die jährliche Einsparung liegt bei etwa 1.600.000 kWh.

Ansprechpartner

Eva Keuschnig

Thomas Brückl