Stadtwerke Tübingen entwickeln Schnellladestation für Züge

Die Stadtwerke Tübingen und das Schweizer Unternehmen Furrer+Frey haben mit Voltap die nach eigenen Angaben weltweit erste Schnellladestation für Batteriezüge entwickelt. Voltap soll es Batteriezügen ermöglichen, betrieblich notwendige Stand- und Haltezeiten zum Aufladen zu nutzen.

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Die Überlegung hinter der Schnellladestation: Batteriezüge (BEMU – Battery Electric Multiple Unit) fahren auf Strecken mit Oberleitung mit Strom aus jener Leitung. Auf nicht elektrifizierten Streckenabschnitten stammt der Strom aus der Batterie, die zuvor ebenfalls über die Oberleitung geladen wurde. Meist reicht dieser Strom jedoch nur für 60 bis 80 Kilometer. Mit der Voltap-Ladestation an einem Bahnhof als „Reichweitenverlängerer“ soll die mögliche oberleitungsfreie Strecke vergrößert werden – da ein Oberleitungs-Ausbau besonders im ländlichen Raum in einem „ungünstigen Kosten-Nutzen-Verhältnis“ stehe.

Als weiteres Beispiel für den Einsatz einer solchen Schnellladestation geben die Stadtwerke Tübingen gegenüber electrive.net Stichstrecken an – also eingleisige Strecken zu einem Endpunkt. Eine 50 Kilometer lange Stichstrecke vom Ende der elektrifizierten Strecke bis zum Endpunkt würde eine Fahrtstrecke von 100 Kilometern bedeuten. „Eine Schnellladestation Voltap am Ende der Stichstrecke ist dann die optimale Lösung, damit nach der Wiederaufladung ein Batteriezug ohne Probleme diese Stichstrecke, zurück in den elektrifizierten Abschnitt, fahren kann“, so ein Sprecher der Stadtwerke. Damit soll dann der Einsatz von fossilen Kraftstoffen – in Form einer Diesel-Lok oder eines Diesel-elektrischen Hybrids vermieden werden.

Die maximale Ladeleistung der Voltap-Ladestation geben die Stadtwerke Tübingen mit 1,2 MW an. Bei einem fünfminütigen Halt an einem Bahnhof könnten somit theoretisch 100 kWh nachgeladen werden. Damit – oder bei längeren Aufenthalten in Betriebspausen – sollen die Reichweiten und damit die Einsatzmöglichkeiten „erheblich vergrößert“ werden. Zudem seien die Investitionskosten bei dem Voltap-System um den Faktor fünf niedriger – im Vergleich zu herkömmlichen Umrichterwerken.

Die Entwicklung hat rund zwei Jahre gedauert. Neben der Ladeleistung war das Stromnetz selbst eine Herausforderung: Während das allgemeine Stromnetz mit einer Frequenz von 50 Hertz arbeitet, sind es beim Bahnstrom 16,7 Hertz. Das Gleichrichten der Wechselspannung zur Aufladung der Batterien übernimmt dann die Leistungselektronik des Zuges. Allerdings, so der Ansatzpunkt von Voltap, kommen moderne Batteriezüge dank ihrer Grundauslegung auch mit 50 Hertz Frequenz zurecht. Eine Umwandlung der Frequenz für den Zug scheint nicht mehr notwendig zu sein – und damit direktes Laden möglich.

Zudem wurde eine Lösung entwickelt, um das Laden mit der hohen Leistung netzverträglich zu machen. Wie genau diese Lösung für ein netzverträgliches Schnellladen aussieht, geben die Stadtwerke und Entwicklungspartner Furrer+Frey aber nicht bekannt.

Als nächsten Schritt planen die Stadtwerke Tübingen und Furrer+Frey, Voltap an die Schiene zu bringen, um mit entsprechenden Prototypen von Batteriezügen die Praxistauglichkeit nachzuweisen. „Beim Umstieg der Eisenbahnbranche auf rein elektrische Antriebe offenbaren sich Zielkonflikte: Ohne elektrifizierte Infrastruktur bleiben Batteriezüge in der Nische – und erst wenn es die passende Infrastruktur gibt, wird es mehr reine E-Züge geben“, sagt Ortwin Wiebecke, Geschäftsführer der Stadtwerke Tübingen. „Mit unserem Anspruch, ein Wegbereiter der Energiewende zu sein, haben wir mit unserem Partner Furrer+Frey bei der Eigenentwicklung Voltap eine intelligente und für Bahnunternehmen finanziell attraktive Lösung.“

Update 15.10.2021: Wie die Stadtwerke Tübingen nun mitgeteilt haben, hat die Voltap-Schnellladestation ihren ersten Test im Realbetrieb absolviert. Nach Testreihen abseits der Gleise, die laut den Stadtwerken vielversprechend gelaufen sind, hat man nun einen Batteriezug von Stadler Rail am Bahnhof in Ammerbuch-Pfäffingen (Baden-Württemberg) mit einer Voltap-Schnellladestation erfolgreich geladen.

„Auf diesen Moment haben wir gewartet: endlich hatte unsere Schnellladestation ihr erstes ‚Schienen-Rendezvous“ mit einem echten Batteriezug“, sagt Ortwin Wiebecke, Geschäftsführer der Stadtwerke Tübingen. „Voltap soll zur echten, umweltschonenden Alternative für Eisenbahnunternehmen und Bahn-Infrastrukturbetreiber werden, damit rein elektrische Antriebstechniken auch im Zugverkehr schnellstmöglich flächendeckend Realität werden. Dafür muss man nicht warten, bis die Oberleitungsinfrastruktur in Deutschland unter großem Kosten- und Zeitaufwand ausgebaut ist.“

Das Konzept der Zug-Schnellladestation soll den Einsatz von Batteriezügen auf nicht elektrifizierten Schienenabschnitten ermöglichen. Wo das Laden der Zug-Batterie über die Oberleitung nicht ausreicht, um die nicht-elektrifizierten Abschnitte zu überbrücken, soll eine Ladestation als „Reichweitenverlängerer“ fungieren – laut den Stadtwerken Tübingen sei das deutlich günstiger als der Oberleitungs-Ausbau.

Die Ladestation selbst besteht aus einer neben dem Gleis platzierten Trafostation und einer eigenen Oberleitungsanlage. Über diese wird der Batteriezug dann mit seinem eigenen Pantografen geladen. Die Tests haben nun laut der Mitteilung gezeigt, dass etwa die Speisung mit einer Frequenz von 50 Hertz funktioniert – wie oben beschrieben hat Bahnstrom in Deutschland üblicherweise 16,7 Hertz.
swtue.de, voltap.de, swtue.de (Update)