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Stadler und das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt entwickeln ein modular skalierbares Batteriesystem für Akku-Triebzüge. Leistung und Kapazität des Batteriesystems lassen sich somit optimal an streckentypische Einsatzszenarien anpassen. Dies hilft Gewicht und Bauraum zu optimieren. Durch Sektorenkopplung und die Einbindung erneuerbarer Energien soll ein nachhaltiger Bahnbetrieb unterstützt werden.

Stadler entwickelt gemeinsam mit dem DLR-Institut für Fahrzeugkonzepte und dem DLR-Institut für Vernetze Energiesysteme ein Batteriesystem für Personentriebzüge. In dem Kooperationsprojekt MOSENAS „Modularer skalierbarer Energiespeicher für einen nachhaltigen Schienenpersonennahverkehr“ entsteht ein Demonstrator des skalierbaren Konzepts. Das Besondere daran ist die Untersuchung verschiedener Batterietypen mit unterschiedlicher Leistungscharakteristik.

Je nach Aufbau und Verschaltung lassen sich Leistung und Kapazität des Systems individuell an streckenspezifische Einsatzbedürfnisse anpassen. Dies spart Gewicht und verringert damit den Energieverbrauch der Züge. Mit dem Batteriesystem ausgestattete Züge eigen sich für Strecken, auf denen ein batterieelektrischer Betrieb bisher nicht möglich war. Die Batteriesysteme lassen sich gezielt auf Fahrzeugumläufe, Betriebszeiten und Ladeinfrastruktur abstimmen.

Dadurch lässt sich auch die Lebensdauer der optimieren. Elektrische Lokomotiven und Triebzüge verursachen weniger Emissionen als solche mit Dieselmotor. Jedoch lassen sich aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen nicht alle Bahnstrecken mit Oberleitung ausstatten. Als klimafreundliche Alternative zu Dieselantrieben eignen sich auf nicht- oder teilelektrifizierten Strecken batterieelektrische Fahrzeuge.

Im MOSENAS-Projekt untersuchen die Forscherinnen und Forscher, welche Batterietypen, -kapazitäten und Konfigurationen sich am besten für einen zuverlässigen und wirtschaftlichen Betriebsablauf eines Personentriebzugs eignen. Zum Bau eines Demonstrators führt das Projektteam ein Technologiemonitoring sowie Computersimulationen zur Batterielebensdauer und Komponententests durch.

Durch den modularen und technologieoffenen Aufbau lässt sich das Batteriesystem strecken- und einsatzspezifisch auslegen. Damit lassen sich alle Einflussfaktoren aufeinander abstimmen. Zudem ermöglicht das modulare Konzept auch künftige Batterietechnologien oder Brennstoffzellen zu integrieren. Besonders herausfordernd ist, die dynamischen Anforderungen an das Batteriesystem zu berücksichtigen.

Beispielsweise ist zum Beschleunigen kurzfristig eine hohe Leistung nötig. Beim Bremsen hingegen lässt sich durch Rekuperation Energie zum Laden der Akkus während der Fahrt zurückgewinnen. Die Alterung der Batterien ist ein weiterer Faktor. Das DLR untersucht optimale Systemkonfigurationen um dieses Zusammenspiel aus Energie- und Leistungsbedarf und -aufkommen zu optimieren und somit die Batterielebensdauer zu verlängern.