Mit der Energiegewinnung entlang des elektrifizierten Bahnnetzes würde sich die Treibhausgas-Bilanz des Schienenverkehrs weiter verbessern. Das ist eine Voraussetzung zur Erreichung der nationalen Klimaziele. TÜV Rheinland prüft das Potenzial dieser Lösung.

Im Auftrag des Deutschen Zentrums für Schienenverkehrsforschung (DZSF) beim Eisenbahn­ Bundesamt prüft TÜV Rheinland das Potenz ial von Photovoltaik-Anwendungen (PV) im Bereich der Schieneninfrastruktur. Das Projekt hat eine Laufzeit von 14 Monaten, beteiligt ist ein interdisziplinäres Team aus Bahn- und Solarspezialisten. Dabei wird untersucht, welche PV-Anwendungen genutzt werden können, um elektrische Energie direkt in das Bahnstromnetz einzuspeisen. Zudem wird ermittelt, wie sehr Solarenergie den Anteil regenerativer Energie im Bahnstrom steigern kann.

Beispiele für Photovoltaik im Bereich der Schieneninfrastruktur sind fahrwegintegrierte PV-Module im Gleisbett sowie an Lärmschutzwänden angebrachte oder integrierte PV-Module. Im Vergleich zu konventionellen PV-Systemen besteht eine besondere technische Anforderung darin, den gewonnenen Strom direkt in das einphasige 15-Kilovolt-Oberleitungsnetz der Bahn einzuspeisen.

Treibhausgas-Bilanz der Schiene weiter verbessern

Damit Deutschland seine nationalen Klimaschutzziele erreicht, muss der Verkehrssektor seinen Beitrag leisten. Weil der Verkehrsträger Schiene stark elektrifiziert ist und bereits viel regenerative Energie nutzt, weist er beim Verbrauch schon eine günstige Bilanz an Treibhausgasemissionen auf. Mit Hilfe von PV könnte der Anteil an regenerativer Energie am Bahnstrom weiter erhöht werden.

"Wenn es gelingt, entlang des weitverzweigten Bahnstromnetzes Energie zu gewinnen und direkt einzuspeisen, dadurch vorhandene Infrastruktur besser zu nutzen und Energieverluste durch mehrmalige Umwandlung und Transport zu vermindern, könnte der Verkehrsträger Schiene seine Treibhausgas-Bilanz weiter verbessern", erklärt der Bahntechnikexperte Jürgen van der Weem, der bei TÜV Rheinland für das Projekt verantwortlich ist.

1. Ermittlung möglicher Energieerträge

Im ersten von drei Arbeitspaketen geht es um die Marktrecherche von bahnrelevanten PV-Systemen. Dazu gehört auch die Analyse aller notwendigen Komponenten, die zur Direkteinspeisung notwendig sind. Die Untersuchung umfasst PV-Systeme, die weltweit verfügbar sind, genauso wie Systeme, die weltweit bereits im Bereich der Schieneninfrastruktur erprobt werden oder wurden.

2. Quantitative Erfassung des Potenzials für Photovoltaik

Auf Basis dieser Ergebnisse erfasst das Team im zweiten Arbeitspaket das PV-Potenzial quantitativ. Ermittelt werden die vorhandenen, für Anwendungen nutzbaren Flächen im Bereich der Schieneninfrastruktur Deutschlands sowie die dort möglichen Einspeiseleistungen und -energien.

Grundlage hierfür sind öffentlich zugängliche Quellen wie beispielsweise Datenbanken der Deutschen Bahn AG und Kartierungen der Strahlungsintensität. Aus den so zusammengestellten Daten lässt sich ableiten, wie hoch die zu erwartenden Energieerträge sind. Neben der Direkteinspeisung in das Bahnstromnetz berücksichtigen die Fachleute auch erzeugungsnahe interne Verbraucher im Bahnbereich.

3. Anforderungen aus bahntechnischer Sicht

Das dritte Arbeitspaket behandelt die Anforderungen an die PV-Systeme, insbesondere aus bahntechnischer Sicht. Die relevanten Regelwerke der Bahn werden benannt und, falls erforderlich, werden konkrete Empfehlungen für notwendige Anpassungen gegeben – besonders mit Berücksichtigung der Direkteinspeisung. Schließlich benennt TÜV Rheinland mögliche Herausforderungen auf der einen und Synergien auf der anderen Seite. Darüber hinaus werden Empfehlungen ausgesprochen, wie sich Hemmnisse oder Einschränkungen abbauen lassen könnten. Teil des Großprojekts sind neben der Studie und der Dokumentation der Ergebnisse auch das Projektmanagement sowie die Koordinierung des forschungsbegleitenden Arbeitskreises.

Umfang und Anforderungen des Projekts erfordern die professionelle Steuerung von Fachleuten verschiedenster Disziplinen über einen langen Zeitraum. Zudem gilt es, effiziente Prozesse und Strukturen zu entwickeln, die helfen, das Projekt planmäßig vorantreiben. In beiden Fällen profitiert TÜV Rheinland von seinen umfangreichen fachlichen und organisatorischen Kompetenzen. Aktuell befindet sich das Projekt noch in der Umsetzung. Perspektivisch liefert die Analyse des deutschen Schienennetzes jedoch die perfekte Vorlage zur effizienten Evaluierung von Schienensystemen weltweit. Das damit verbundene Potenzial zur nachhaltigen Energiegewinnung ist immens und kann auf vielfältige Weise genutzt werden.