Strom aus dem Untergrund

Energienot macht erfinderisch: Der städtische Verkehrsbetrieb der Stadt Philadelphia in den USA will ein Pilotsystem im urbanen U-Bahn-Netz installieren, das helfen soll, bis zu 40 Prozent der ansonsten für den Betrieb notwendigen Energie zu sparen. Möglich gemacht werden soll dies durch die Nutzung der auftretenden Bremsenergie.

Dafür will die Southeastern Pennsylvania Transportation Authority (SEPTA) in ihrem U-Bahn-Netz eine intelligente Netztechnologie installieren. Ähnlich wie in den Antrieben von Hybridautos wird beim Bremsen die kinetische Energie von U-Bahnen mittels Generatoren an den Rädern in Elektrizität verwandelt.

 

Flexible Stromversorgung für städtische Ballungszentren

Diese soll dann über ein leistungsfähiges Lithium-Ionen-Akkusystem in den Bahnhöfen gespeichert und beim Anfahren der Züge an diese zurück übertragen werden. Das spart nicht nur Strom, es schafft auch gleichzeitig einen Stromüberschuss, da beim Bremsen mehr Energie erzeugt wird als die Menge, die zum Anfahren in die Züge wieder zurückgeleitet werden muss. Die übrig gebliebene Strommenge, so der Plan der Ingenieure, könnte bei Bedarf in das Stromnetz der Stadt eingespeist werden.

So würde ein zweiter Effekt in Sachen Energieeffizienz entstehen: Schwankungen in der städtischen Stromversorgung könnte so ausgeglichen und Stromausfällen vorgebeugt werden. Derart intelligente Stromsysteme würden damit in die Lücke einer notwendigen flexiblen Stromversorgung von Orten mit hohem Stromverbrauch vorstoßen, wie beispielsweise in Ballungszentren von großen Städten. Nachfragespitzen können hier mitunter innerhalb von wenigen Sekunden auftreten – zu schnell für die Steuerung von herkömmlichen Kraftwerken.

500.000 Dollar zusätzliche Einnahmen pro Jahr

Würde die Technologie in allen 38 Bahnhöfen in Philadelphia eingebaut werden, könnte die SEPTA so bis zu einer halben Million Dollar zusätzlicher Einnahmen im Jahr generieren. Dies ist ein gutes Beispiel dafür, wie finanzschwache öffentliche Verkehrsbetriebe vom Aufbau intelligenter Stromnetze profitieren könnten.

Der Erfolg des Projektes hängt nach Ansicht von Experten von der tatsächlichen Höhe der gesamten Bremsenergie im U-Bahn-Netz und den Kosten für die Akkus ab, die in den kommenden Jahren jedoch billiger werden dürften. Sollte das Pilotprojekt Erfolg haben, wäre das Modell auch in deutschen Großstädten ein nachahmenswertes Projekt. In Österreich ist man da schon weiter …

Daniel Seemann

9 Bemerkungen

  • Die Energie, die beim Bremsen der U-Bahn erzeugt wird, ist größer als die, die wieder zum Anfahren der U-Bahnzüge benötigt wird. Da alle Bremsenergie gespeichert wird und nur ein Teil davon beim Anfahren wieder verbraucht wird, kann der Rest in das Stromnetz der Stadt eingespeist werden. Der Strom, der anschließend zum Weiterfahren benötigt wird, kommt dann wieder ganz normal aus den Stromschienen der U-Bahn. So jedenfalls erklärt der Hersteller das Modell.

  • Das System beschreibt die sog. Rekuperation. Diese ist bereits heute bei der DB im Einsatz. Es kann aber immer nur ein Teil der Bremsenergie zurück gewonnen werden. Ein Überschuss ist schlicht unmöglich. Ansonsten wäre es das lange erwartete Perpetuum Mobile!

  • Diese Idee ist nicht besonders neu, auch wenn der Artikel
    was Anderes suggerieren möchte. Das einzig Neue wäre die Verwendung von Akkus als Zwischenspeicher, was aber bei
    einem gößeren Netz nicht nötig ist, da sich die Energie dort
    entsprechend verteilt. Ohne jetzt eine Recherche
    durchgeführt zu haben, denke ich, ist diese Idee in der
    oben erwähnten Form des Ausgleiches im Netz mit
    Sicherheit auch schon in deutschen Städten im Einsatz.
    Wie die vorherigen Kommentatoren weise ich darauf hin,
    dass ein “Stromüberschuss” dadurch nicht gewonnen werden
    kann. Vielleicht sollte man den Artikel in dieser Hinsicht
    auch mal korrigieren, da diese Aussage nun mal nicht stimmt.
    Zu beachten ist auch, dass Akkus mehr Energie zum Aufladen
    benötigen, als sie hinterher abgeben, d.h. keinen 100%
    Wirkungsgrad besitzen.

  • Ich verstehe den Text so: Die Bahn braucht Energie zum Anfahren (Energie A), dann braucht sie Energie, damit sie nicht stehen bleibt und damit sie unterwegs zusätzlich beschleunigen kann (Energie B). Die Bremsenergie (Energie C) ist natürlich kleiner als A+B aber größer als A alleine.

  • Genau so ist es auch gemeint. Der Teil der Bremsenergie (Energie C), der für das Anfahren (Energie A) nicht benötigt wird, kann in den Akkus gespeichert und für andere Zwecke gebraucht werden. Energie B wird wie sonst auch üblich über das Stromnetz der U-Bahn-Strecke geliefert.

  • Ich muss leider widersprechen.

    Energie A ist identisch zu Energie B (wir vergessen mal die
    Reibungsverluste).

    Denn beides ist die Differenz der kinetischen Energien von
    Geschwindigkeit 0 auf Geschwindigkeit v, wenn v die
    Standardgeschwindigkeit ist: A = m * v**2 / 2

    Variationen gibt es nur durch verschiedene Geschwindigkeiten
    bei Bremsen und als Ziel der Anfahrt und durch die Masse
    (Leute steigen ein und aus).

    Aber statistisch gesehen ist Energie A = Energie B.

    Trotzdem ist die Rekuperation sinnvoll, da auf jeden Fall
    besser, als die Energie sinnlos zu verheizen.

  • Ich dachte mir schon, wieviel Verwirrung dieser Artikel stiften wird – und die physikalischen Kenntnisse der Fachwelt sind offenbar auch nicht perfekt…

    Darf ich in Übereinstimmung mit Josef mal festhalten:
    Die beim Bremsen gewinnbare Energie kann *niemals* größer sein, als die zum Anfahren benötigte!!!!!
    Begründung: Energieerhaltungssatz (die Summe der Energie bleibt immer gleich) in Kombination mit “verlorener” (aber nicht verschwundener) Energie, die in Form von Wärme (Reibung usw.), elektromagnetischen Feldern usw. abhaut. Energie geht sowohl beim Anfahren und dem Halten der Geschwindigkeit verloren als auch beim Bremsen, und zwar bei beidem nicht wenig!

    Der Clou an dem System ist mehr ein netztechnischer und kaufmännischer:
    Soweit ich verstanden habe (und ich habe mich nicht intensiv mit dem Thema auseinandergesetzt), kann durch die Schnelllade-Akkus äußerst kurzfristig Strom für das gesamte Netz zur Verfügung gestellt werden.
    Für Spitzenstrom kriegt man einen höheren Preis als für Grundlaststrom. Wenn ich die U-Bahn also mit Grundlaststrom losfahren lasse und Spitzenstrom beim Bremsen verkaufe, habe ich rein monetär einen “Geld-Gewinn”. Aber natürlich niemals keinen Energie-Gewinn nicht!!!

    Bitte mich zu korrigieren, wenn hier ein Denkfehler ist.

  • Ich denke ähnlich wie Christof.

    Es wird wohl um eine konstantere Stromlast für das Netz der Bahn gehen. Spitzen, die durch die erste Anfahrtsphase (Stehen->Rollen) und durch den Bremsvorgang erzeugt werden, sollen aus dem großen System herausgenommen werden.
    Dieses System kann dadurch vermutlich einfacher dimensioniert, skaliert und gepflegt werden.

    Bei der Balance dessen, was man aus dem Netz nehmen möchte und was man aus dem Netz speist, bleibt eben was übrig. Man muss ja auch bedenken, dass Züge auch ausserhalb von Bahnhöfen noch anfahren können müssen… Notfallreserven muss es also aus dem Netz geben.

    Richtet man die “Kooperation” zwischen den lokalen Akkus und dem gesamten Bahnnetz geschickt ein, so hat man eben ein Bahnnetz mit wenig Spitzen, aber Reserven – und einen Akku, mit Überschuss, den man anderswo nutzen kann.

    Dabei gibt es natürlich Energieverluste. Fragt sich ob es sich im Ganzen besser rechnet (Verwaltung, Wartung, Flexibilität vs. Kosten, Resourcen, Energie).
    Grundsätzlich ist es aber natürlich immer besser Bremsenergie zu nutzen, als dies nicht zu tun…

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