Research Project - DZSF - Balancing Volatile Energy Generation in Railway Power Supply Networks

Mit dem Bundes-Klimaschutzgesetz (KSG), das die Erfüllung der nationalen Klimaschutzziele gewährleisten soll und mit dem Klimaschutzplan 20250 festgelegte Klimaschutz- und Sektorziele gesetzlich verankert hat, soll in Deutschland bis zum Jahr 2045 die Treibhausgasneutralität erreicht werden. Derzeit wird der Bahnstrom aus einem gemischten Portfolio aus eigenen konventionellen Kraftwerken, Erneuerbare-Energien-Anlagen, sowie den Bezug aus dem öffentlichen Stromnetz bereitgestellt. Die Strategie zur Erhöhung des Anteils an Erneuerbaren Energien (EE) basiert u.a. auf den Abschluss von Grünstrom-Lieferverträgen auf nationaler als auch europäischer Ebene sowie den Zubau von EE-Erzeugungsanlagen auf Bahnbetriebsanlagen. Dabei wird seit April 2023 erstmals Strom direkt in das deutsche Bahnstromnetz eingespeist. Weiterhin wird durch die aktuelle Gesetzgebung die Erhöhung des Anteils von EE-Anlagen durch das Allgemeine Eisenbahn-Gesetz (AEG) §18f bzw. dem Gesetz zum Ausbau erneuerbarer Energien (EEG) §37 vorangetrieben. Der Anteil regenerativ bereitgestelltem Strom am Bahnstrommix lag im Jahr 2025 bereits bei 71,5 %. Der zunehmende Ausbau bzw. fluktuierende EE-Einspeiseanlagen wie Photovoltaik und Windkraftanlagen mit einer inhärent schwankenden Energiebereitstellung, sowie die prognostizierte Zunahme im Schienenverkehr erhöhen die Komplexität einer sicheren und nachhaltigen Energieversorgung. Hohe Lastgradienten auf Erzeuger- als auch Verbraucherseite und der Wegfall bisheriger konventioneller Kraftwerkstechnik zur Gewährleistung der Netzstabilität im Bahnstromnetz, bringen neue technische und wirtschaftliche Fragestellungen mit sich. Insbesondere die zunehmende Erhöhung leistungselektronischer Komponenten und dessen Wechselwirkung im Gesamtsystem Schiene erhöhen die Komplexität im Bahnstromnetz. Ziel des Projektes ist es, die Auswirkungen des steigenden EE-Anteils auf das Bahnstromnetz respektive auf das öffentliche Landesnetz zu untersuchen und technische und wirtschaftliche Anforderungen bzw. Maßnahmen für Energiespeichersysteme daraus abzuleiten. Das Vorhaben soll eine sichere Energieversorgung im Bahnstromnetz und eine zukünftige bedarfsgerechte Netzplanung unterstützen und den notwendigen Ausbau von EE-Erzeugungsanlagen im Bahnstromnetz stärken, um eine Umsetzung des Klimaschutzplans 2050 für ein treibhausneutrales Verkehrssystem im Jahr 2045 zu gewährleisten.