ISSN 0013-5437 // B 2580 // Jahrgang 118 // www.eb-info.eu 1 2020 • Strecken in Tirol zu 100 % elektrifiziert • Magnetfeldreduzierte Fahrleitungsanlage Straßenbahn Ulm • Ableitungsmessung an Gleisanlagen von Gleichstrombahnen • Metros in China – Entwicklung und Besonderheiten in der Bahnenergieversorgung • Abnormal wear of third rail ramps in a DC 750V metro line
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1 Standpunkt 118 (2020) Heft 1 Gleichstrombahnen W enn man über elektrische Bahnen spricht, denkt man zumindest in Deutschland zuerst an die große Eisenbahn, die mit Wechselstrom (AC) betrieben wird. Dabei gibt es in Deutschland jede Menge anderer Bahnen, die mit Gleichstrom (DC) betrieben werden. Man gewinnt den Eindruck, dass diese leicht genommen werden, was sicherlich auch dem englischen Begriff Light Rail zuzuschreiben ist, der häufig mit DC-Bahnen in Verbindung steht. Was durchaus seine berechtigten Gründe hat. Aber eine DC-Bahn ist kein Leichtgewicht. In zahlreichen Ländern werden mit DC Fernbahnen betrieben, ist diese Art der Bahnenergieversorgung nationaler Standard. Das betrifft gleich einige Nachbarländer. In Deutschland selbst entdeckt man jede Menge DC-Bahnen: In über 60 Städten, und damit ist Deutschland führend, verkehren Straßen- und Stadtbahnen, die ausnahmslos mit DC betrieben werden. Hinzu kommen S-Bahnen und U-Bahnen. Darüber hinaus gibt es Bahnstrecken, die mit DC elektrifiziert sind. Dazu gehören auch Bergbahnen. Eine der bekanntesten, die Bayerische Zugspitzbahn, fuhr im Juli vor 80 Jahren das erste Mal zum Schneefernerhaus. Weniger im Sichtbereich sind die Grubenbahnen in den Kohletagebauen, die ausgedehnte DCBahnnetze befuhren, auch wenn diese heute kleiner werden. Es gibt Obus-Betriebe, die technisch und regulatorisch zu den DC-Bahnen zählen, und die eHighway-Versuchsstrecken auf Autobahnen, deren elektrotechnische Ausrüstung ebenfalls mit denen der DC-Bahnen vergleichbar ist. In Deutschland beträgt die Länge aller DC-Bahnen (ohne Industriebahnen, mit Obus) rund 3900 km, Tendenz zunehmend. Das sind nur etwa 10% aller elektrifizierten Strecken. Die Vielfalt der technischen Lösungen ist aber gewaltig. Und überhaupt war die erste gebrauchsfähige elektrische Bahn eine DC-Bahn. Und DC-Bahnen werden bis heute neu gebaut, weltweit, und das mit rasantem Tempo, wie das Beispiel China zeigt. Diese Vielfalt von Anwendungen führt ebenso zu einer Vielfalt technischer Lösungen und Herausforderungen. Angefangen von mehreren Spannungsebenen und dem Drang, diese zu erhöhen, einer Vielzahl von Lösungen bei der Gestaltung der Bahnenergieversorgungs- einschließlich der Fahrleitungsanlagen, Fragen der Energieeffizienz, Spannungshaltung, Kurzschlusssicherheit und nicht zuletzt der Besonderheit, dass man bei DC-Bahnen mehr auf Berührungsspannungen und auf Streuströme achten muss, was bei der AC-Bahn oft nur ein Randthema ist, es sei denn, AC- und DC-Bahnen kommen sich näher. Wenn man heute über Elektromobilität spricht, dann ist es die DC-Bahn, die zuerst da war und an der man auch heute in den Ballungszentren bei der Bewältigung des Verkehrsaufkommens nicht vorbeikommt. Dies alles war Grund genug, die dcrps als neue Veranstaltung ins Leben zu rufen. Sie findet zum ersten Mal im Januar 2020 in Leipzig statt, als „0-HzSchwester“ der acrps, die sich als Branchenplattform für die AC-Bahnenergieversorgung bereits etabliert hat. Vortragsthemen wurden zahlreich eingereicht, man hätte noch weitere Konferenztage damit gestalten können. Sie decken das ganze genannte Spektrum ab. Als internationale Konferenz bietet sie den Blick über den Tellerrand, stellt Lösungen vor, die hierzulande unbekannt sind, die aber auch hier auf Interesse stoßen werden. Die Vorträge der dcrps werden in der eb beginnend mit dieser Ausgabe als Aufsätze erscheinen und in diesem Jahr einen etwas stärkeren Blick auf die DC-Bahnen lenken. Dr. Steffen Röhlig Chefredakteur
2 Inhalt 118 (2020) Heft 1 Standpunkt S. Röhlig Gleichstrombahnen 1 Fokus S. Graßmann Strecken in Tirol zu 100 % elektri ziert 4 Fachwissen U. Bette, G. Gralla, R. Gummersbach Magnetfeldreduzierte Fahrleitungsanlage Straßenbahn Ulm 8 Magnetic eld reduced overhead contact line system for the Ulm tram Système de ligne aérienne de contact à champ magnétique réduit pour le réseau de tramway d‘Ulm J. Hietzge, T. Scherrans Ableitungsmessung an Gleisanlagen von Gleichstrombahnen 20 Measurement of running rails leakage of DC powered railways Mesure des courants de fuite sur les voies de chemin de fer électri ées en courant continu 1 / 2020 Titelbild Quelle: Deutsche Bahn AG / Wolfgang Klee, 2019.
3 Inhalt 118 (2020) Heft 1 Fachwissen R. Klinge, B. Xuelian, W. Kuizhong Metros in China – Entwicklung und Besonderheiten in der Bahnenergieversorgung 27 Metros in China – Development and technical features in rail power supply Métros en Chine - Développement et particularités de l‘alimentation ferroviaire en énergie E. Cazaudebat Abnormal wear of third rail ramps in a DC 750V metro line 36 Anormaler Verschleiß bei Au äufen der Seitenstromschiene bei einer U-Bahn-Linie DC 750 V Usure anormale des rampes de troisième rail d’une ligne de métro 750 V CC Nachrichten 40 Impressum 48 Termine U3 Furrer Frey b a u t F a h r l e i t u n g e n ® www.furrerfrey.ch Furrer+Frey AG Ingenieurbüro, Fahrleitungsbau Thunstrasse 35, Postfach 182 CH-3000 Bern 6 Telefon +41 31 357 61 11 Telefax +41 31 357 61 00 Anzeige
4 Fokus 118 (2020) Heft 1 Strecken in Tirol zu 100 % elektrifiziert Nach umfangreichen Bauarbeiten wurde am 11. Dezember 2019 der elektrische Betrieb Reutte – Vils – Schönbichl offiziell eröffnet. Die Güterzüge können zur Bedienung des Zementwerkes bis Vils elektrisch durchgefahren werden. Die Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB) betreiben im Bundesland Tirol ein 421 km langes Streckennetz mit. Davon waren 96,6% elektrifiziert. Mit dem Zuschalten der Oberleitung zwischen dem Bahnhof Reutte in Tirol und der Staatsgrenze bei Schönbichl waren die noch ausstehenden, exakt 3,42%, in Summe 14,390 km auf der Außerfernbahn elektrifiziert. Das Streckennetz der ÖBB in Tirol ist zu 100% elektrifiziert. Diese Maßnahme ist Teil der Modernisierung der Außerfernbahn. Seit der Unterzeichnung des Tiroler Vertrages mit dem Land Tirol im Jahr 2005 haben die ÖBB 70Mio. EUR in die Sicherungstechnik mit dem Zentralstellwerk in Reutte, der Attraktivierung der Bahnhöfe und Haltestellen mit Oberleitungserneuerung (Bild 1), einer Fahrzeitverkürzung durch Maßnahmen am Oberbau und Brücken sowie der sicherheitstechnischen Nachrüstung von Tunneln investiert. Die Betriebsführung mit Zugleitfunk erfolgt seit 2016 vom Bahnhof Reutte aus. Eisenbahnübergänge wurden mit neuer technischer Sicherung ausgestatBild 1: Die Oberleitung des Bahnhofes Reutte wurde im Rahmen der Modernisierung der Außerfernbahn erneuert (Fotos 1, 3 bis 10: Siegfried Graßmann). Bild 2: Lage der elektrifizierten Strecke im ÖBB-Netz (Quelle: [1]). Bild 3: Sonderform Doppel-Breitflanschträgermast.
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8 FachwissenBahnenergieversorgung 118 (2020) Heft 1 Magnetfeldreduzierte Fahrleitungsanlage Straßenbahn Ulm Ulrich Bette, Wuppertal; Gisbert Gralla, Planegg; Ralf Gummersbach, Ulm Für den öffentlichen Personennahverkehr sind Wissenschaftsstandorte mit Universitäten, Hochschulen und Kliniken wichtige Erschließungsgebiete, weil dort ein hoher Bedarf an Mobilität durch Mitarbeiter, Studierende, Patienten und Besucher entsteht. Bei der Planung von Straßenbahn- und Stadtbahnanbindungen solcher Standorte wird von den Hochschulen und Kliniken berechtigterweise auf mögliche Beeinträchtigungen durch magnetische Gleichfeldänderungen und mögliche Erschütterungen hingewiesen. In Ulm wurden spezielle Maßnahmen zur Verringerung magnetischer Gleichfeldänderungen getroffenen. Magnetic field reduced overhead contact line system for the Ulm tram Science locations with universities, colleges and clinics are important development areas for local public transport, because there is a high need for mobility among employees, students, patients and visitors. When planning tram and light rail connections of such locations, universities and clinics rightly point out possible impairments due to magnetic constant field changes and possible vibrations. Special measures were taken in Ulm to reduce magnetic constant field changes. Système de ligne aérienne de contact à champ magnétique réduit pour le réseau de tramway d‘Ulm Les sites scientifiques avec des universités, des collèges et des cliniques sont d‘importants domaines de développement pour les transports publics locaux, car il existe un besoin élevé de mobilité parmi les employés, les étudiants, les patients et les visiteurs. Lors de la planification des connexions de tramway et de métro léger de ces sites, les universités et les cliniques signalent à juste titre les éventuelles dégradations dues aux changements de champ constant magnétique et aux vibrations possibles. Des mesures spéciales ont été prises à Ulm pour réduire les changements dues au champs magnétiques constants. 1 Hintergrund Wissenschaftsstandorte sind in Bezug auf den öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) wichtige Erschließungsgebiete, insbesondere, wenn durch Universitäts-, Hochschul- und Klinikstandorte ein hoher Bedarf an Mobilität für die zahlreichen Mitarbeiter, Studierenden, Patienten und Besucher entsteht. Fast immer treten bei der geplanten Erschließung von Wissenschaftsstandorten mit Straßen- und Stadtbahnen aber Konflikte mit den dort vorhandenen Nutzungen auf, weil diese wesentlich höhere Anforderungen an die Umweltbedingungen stellen, als dies in den übrigen Siedlungsgebieten der Fall ist. In der Vergangenheit sind Straßenbahn- und Stadtbahnplanungen an diesem Konfliktpotential gescheitert oder die Trassen wurden so umwegig angepasst, dass sie zwar keine Beeinträchtigung für die Nutzungen mehr darstellten, jedoch sich für die Nutzer des ÖPNV ein wesentlich unattraktiveres Angebot ergeben hat. Auch in Ulm zeichnete sich nach Planungsbeginn zur neuen Straßenbahnlinie 2 schnell ab, dass eine optimale Straßenbahntrasse auf der zentralen Erschließungsachse der Wissenschaftsstadt die angrenzenden Einrichtungen der Forschung und Entwicklung beeinträchtigen könnte (Bild 1). Da aber alle Einrichtungen auch den hohen Wert einer guten und zentralen ÖPNV-Erschließung erkannten, wurde ab der Entwurfsplanung gemeinsam und zielgerichtet an Lösungsansätzen gearbeitet. Ein erster wichtiger Lösungsansatz war dabei, dass man sich auf Gutachter verständigte, die von Bild 1: Trassenverlauf der Linie 2 in der Wissenschaftsstadt Ulm (Grafik: Stadt Ulm).
9 BahnenergieversorgungFachwissen 118 (2020) Heft 1 beiden Seiten anerkannt wurden. So konnte auf die im Planfeststellungsverfahren hervorgebrachten Einwendungen mit den zuvor abgestimmten technischen Lösungen erwidert werden. Der Planfeststellungsbeschluss konnte nach einer Verfahrensdauer von zwei Jahren in diesem Streckenabschnitt ohne Klagen umgesetzt werden Die Realisierung fand in den Jahren 2016 bis 2018 statt. 2 Standortuntersuchungen Beim Straßenbahnprojekt Linie 2 in Ulm war im Bereich der Wissenschaftsstadt mit Beeinträchtigung der Nutzungen vor allem durch elektromagnetische Felder (EMF) und Erschütterungen zu rechnen. In einem mehrstufigen Prozess, der sich über einen Zeitraum von etwa einem Jahr erstreckte, wurde untersucht, wie viele Institute und wie viele Geräte letztlich von den von der Straßenbahnstrecke ausgehenden Magnetfeldern betroffen sein werden. Da nicht vorausgesetzt werden konnte, dass alle Institute ihre Betroffenheit selbst einschätzen können, wurde zunächst eine entsprechende Informationsveranstaltung durchgeführt. Es wurde dargelegt, welche Geräte und Anlagen grundsätzlich gegenüber Magnetfeldänderungen empfindlich sind, zum Beispiel Elektronenmikroskope, Elektronenstrahl-Lithografiegeräte, MRT-Geräte, und es wurde eine Simulation der von der geplanten Straßenbahnstrecke zu erwartenden Magnetfelder gezeigt, sodass die Institutsvertreter eine Vorstellung davon bekamen, inwieweit ihr Institut betroffen sein könnte. Anschließend wurden alle Institute gebeten, ihre möglicherweise betroffenen Geräte zu nennen. Das Ergebnis war eine Liste von letztlich 162 Geräten aus 20 Instituten. Da die Magnetfeldempfindlichkeit vieler Geräte nicht bekannt war, weil entweder die Hersteller dazu keine Angaben liefern konnten, oder weil es sich um Eigenbauten der Universität handelte, wurden zahlreiche Störfestigkeitsmessungen durchgeführt. Dabei wurden kontrolliert Magnetfelder unterschiedlicher Stärke erzeugt und die Nutzer der Geräte gebeten, eventuell auftretende Störungen zu beobachten. Als klar wurde, dass zahlreiche Institute beziehungsweise Geräte betroffen sein würden, wurde, um die Akzeptanz der Straßenbahnstrecke zu erhöhen, das Konzept der kompensierten Fahrstromversorgung der Straßenbahnstrecke im Bereich der Universität in die Diskussion eingebracht. Es wurde in einer weiteren Informationsveranstaltung dargestellt, welche – erhebliche – Magnetfeldreduktion durch eine kompensierte Fahrstromversorgung erreicht werden kann und dass die Stadt Ulm und die Stadtwerke Ulm bereit wären, diese Technik im Bereich der Universität einzusetzen. Die Anzahl der betroffenen Institute beziehungsweise Geräte sank dadurch dramatisch, sodass letztlich nur noch sechs Geräte übrigblieben, die durch die zu erwartenden Magnetfelder gestört werden würden (Bild 2). Bei vier dieser Geräte war zu erwarten, dass aktive Magnetfeldkompensationsanlagen die Störungen ausreichend unterdrücken würden, sodass letztlich nur noch zwei Geräte – ein Transmissions-Elektronenmikroskop und ein ElektronenstrahlBild 2: Untersuchte Anlagenstandorte in der Wissenschaftsstadt Ulm (Grafik: Müller-BBM).
19 Fachwissen 118 (2020) Heft 1 Neuerscheinung: acrpsTagungsband 2019 Alle 20 Aufsätze zu den Vorträgen Projekte Betrieb Bahnenergie- versorgung Schutz System Oberleitungen Bestellungen: Georg Siemens Verlag GmbH & Co. KG Boothstraße 11, 12207 Berlin Fon: +49 30 769904-13, Fax: -18 E-Mail: service@eb-info.eu Preis: € 59,- zuzüglich Versand ISBN 978-3-87749-128-7
20 FachwissenBahnenergieversorgung 118 (2020) Heft 1 Ableitungsmessung an Gleisanlagen von Gleichstrombahnen Jochen Hietzge, Thomas Scherrans, Dresden Zur Vermeidung von Streuströmen sind Gleise von Gleichstrombahnen gegen das Erdreich isoliert aufzubauen. Anforderungen der Norm EN50122-2 zum Ableitungsbelag sind durch den Betreiber einzuhalten. Zum Nachweis des Ableitungsbelages werden in der Norm verschiedene Messmethoden beschrieben und zwei beispielhaft von den Autoren vorgestellt. Zum Auffinden von Streustromlecks oder Bereichen mit hohem Ableitungsbelag sind diese Methoden unhandlich. Es wird ein einfaches Verfahren entwickelt, mit dem sich Streustromlecks auf effektive Weise auffinden lassen. Measurement of running rails leakage of DC powered railways To prevent stray currents, the running rails of dc powered railways have to be insulated against earth. The requirements for leakages according to the Standard EN50122-2 have to be respected by the infrastructure operator. The norm describes various measurement methods to check the leakages of rails against earth. Two methods will be exemplarily introduced by the authors. To locate points of low resistance and areas of high leakages, the usual methods are not effective. A simple procedure is developed that can be used to find leakage leakage effectively. A simple procedure is developed that can be used to locate areas with high leakages effectively. Mesure des courants de fuite sur les voies de chemin de fer électrifiées en courant continu Pour éviter les courants vagabonds, les rails des chemins de fer électrifiés en courant continu doivent isolés de la terre. Les prescriptions concernant les courants vagabonds contenue dans la norme EN50122-2 doivent être respectées par le gérant de l’infrastructure. La norme décrit diverses méthodes de mesure afin de vérifier les niveaux de courant de fuite à la terre. Deux méthodes sont données à titre d’exemple par les auteurs. Afin de déterminer les points de basse résistance et les zones de fuite de courant, les méthodes usuelles sont peu efficaces. Une simple procédure est développée qui peut être utilisée pour trouver avec efficacité les zones effectivement avec un haut niveau de fuite. 1 Einleitung Für Bau und Betrieb von Gleichstrombahnen bestehen zur Vermeidung der schädigenden Wirkung von Streuströmen Anforderungen, die in der Norm EN50122-2 [1] festgelegt sind. Bei schienengebundenen Bahnen, bei denen die Fahrschienen zur Rückleitung dienen, zählt hierzu insbesondere die Isolation der Gleise gegen das Erdreich beziehungsweise gegen Bauwerke, auf denen die Fahrschienen verlegt sind. Normativ wird für ein Gleis ein maximaler spezifischer Ableitstrom von 2,5mA/m für geschlossene Bettung vorgegeben, bei dem man aus Erfahrung annimmt, dass es zu keiner nennenswerten Schädigung an den Gleisen kommt. Mit der mittleren Gleis-Erde-Spannung ergeben sich als Quotient entsprechende Ableitungsbeläge, die auf 1 km bezogen werden. Um diese Beläge nachzuweisen, werden im Anhang der EN50122-2 verschiedene Messmethoden vorgeschlagen. Zwei dieser Methoden werden beispielhaft vorgestellt. Bild 1: Ende des DC-Abschnittes bei Horka, Blickrichtung Grenze; im Vordergrund die Isolierstöße und das Ende des Erdseilabschnittes. Die Messstelle 1 mit der DC-Einspeisung befindet sich unter der Brücke im Hintergrund (alle Fotos und Grafiken: Autoren).
27 BahnenergieversorgungFachwissen 118 (2020) Heft 1 Metros in China – Entwicklung und Besonderheiten in der Bahnenergieversorgung Ralf Klinge, Offenbach am Main (DE); Bai Xuelian, Beijing (CN); Wang Kuizhong, Tianjin (CN) Durch die Umsetzung des wirtschaftlichen Reformprogramms wurden die Vorraussetzungen geschaffen, ein umfangreiches Ausbauprogramm der Eisenbahn und des öffentlichen Personennahverkehrs zu beginnen und konsequent abzuwickeln. Die Metrosysteme in China weisen technische und betriebliche Besonderheiten auf, die sich von Systemen beispielsweise in Europa unterscheiden. Metros in China – Development and technical features in rail power supply The implementation of the economic reform program created the prerequisites for starting and consistently implementing a comprehensive expansion program for railways and local public transport. The metro systems in China have special technical and operational features that differ from systems in Europe, for example. Métros en Chine - Développement et particularités de l‘alimentation ferroviaire en énergie La mise en œuvre du programme de réforme économique a permis de créer les conditions nécessaires pour le démarrage et la réalisation d’un vaste programme d’expansion des chemins de fer et des transports publics locaux. Les systèmes de métro en Chine ont des caractéristiques techniques et opérationnelles particulières les distinguant, à titre d’exemple, des systèmes européens. 1 Einführung Mit Beginn der 1980er Jahre begann die Umsetzung des wirtschaftlichen Reformprogramms in der Volksrepublik China, welche auch die Öffnung nach außen beinhaltet. Als Bestandteil des Programms wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um den Nah- und Fernverkehr in kurzer Zeit auszubauen und auf den neuesten Stand der Technik zu bringen. So wurde zum Beispiel die erste Hochgeschwindigkeitsstrecke im Fernverkehr, die Strecke Beijing – Tianjin, am 1. August 2008 eröffnet. Die Strecke hat eine Länge von über 100 km. Ende 2018, also nach nur zehn Jahren, beträgt die Gesamtlänge des chinesischen Hochgeschwindigkeitsnetzes rund 29000 km. Das entspricht etwa zwei Dritteln aller Hochgeschwindigkeitsstrecken weltweit [1; 2]. Ähnlich verläuft die Entwicklung im öffentlichen Personennahverkehr. Die schienengebundenen Nahverkehrssysteme in China teilen sich auf in 1. Metro-Systeme, 2. Stadt- und Straßenbahnsysteme sowie 3. Sonderbahnen. Zu den Sonderbahnen gehören das Translohr-System in Tianjin [3], diverse Magnetbahnsysteme (Maglev) und automatische Transportsysteme, so genannte Automated People Mover (APM). Darüber hinaus gibt es zahlreiche Obus-Betriebe, fahrleitungslose Batteriebusse oder seit Ende 2019 auch ein stadtbahnähnliches System, bei dem die Fahrzeuge fahrleitungslos auf asphaltierten Fahrbahnen mit normalen Gummirädern verkehren [4]. Bild 1: Städte mit Metrosystemen in China (Festland ohne Hong Kong, Macau und Taiwan (Grafiken und Fotos: RPS, Autoren). rot – Stand Ende 2018, blau – Inbetriebnahme 2019 Xian Lanzhou Chongqing Urumqi Dalian Wuxi Changzhou Qingdao Shanghai Suzhou Hangzhou Ningbo Nanjing Wuhan Nanchang Fuzhou Xiamen Shenzhen Dongguan Shenjang Changzhun Harbin Beijing Hohhot Tianjin Shijiazhuang Zhengshou Jinan Chengdu Kunming Guiyang Changsa Hefei Kanton Nanning Foshan
28 FachwissenBahnenergieversorgung 118 (2020) Heft 1 Bild 3: Bremswiderstand in einem Unterwerk. Im gesamten Festlandsbereich der Volksrepublik China, das heißt ohne Hong Kong, Macau und Taiwan, gab es bis 1990 nur drei Metrolinien. Das waren • die Linie 1 der Metro Beijing mit 10,7 km Streckenlänge, 1969 eröffnet, • die Linie 1 der Metro Tianjin mit 5,2 km Streckenlänge, 1980 eröffnet, sowie • die Linie 2 der Metro Beijing mit 16,1 km Streckenlänge, 1984 eröffnet. Diese drei Linien sind heute auf die Längen von 31 km, 42 km und 23 km ausgebaut. Eine weitere Linie wurde erst 1993 in Shanghai mit 6,6 km Länge eröffnet. Nur 25 Jahre später, also Ende 2018, betrug die Gesamtlänge aller schienengebundenen Nahverkehrssysteme auf dem chinesischen Festland 5761 km. Davon entfallen 4354 km auf Metro-Systeme, die mittlerweile in insgesamt 32 Städten errichTabelle 1 Städte mit Metrosystemen in China (Ende 2018) [5]. Nr. Stadt Streckenlänge km 1 Beijing 617 2 Changsha 49 3 Changzhun 39 4 Chengdu 222 5 Chongqing 215 6 Dalian 54 7 Dongguan 38 8 Foshan 22 9 Fuzhou 25 10 Guiyang 34 11 Hangzhou 115 12 Harbin 22 13 Hefei 52 14 Kanton (Guangzhou) 452 15 Kunming 89 16 Nanchang 49 17 Nanjing 177 18 Nanning 53 19 Ningbo 75 20 Qingdao 45 21 Shanghai 670 22 Shenjang 59 23 Shenzhen 286 24 Shijiazhuang 28 25 Suzhou 121 26 Tianjin 167 27 Urumqi 17 28 Wuhan 264 29 Wuxi 56 30 Xiamen 30 31 Xian 123 32 Zhengzhou 94 Bild 2: Fahrzeuge der Metro-Linie zum Capital Airport.
29 BahnenergieversorgungFachwissen 118 (2020) Heft 1 tet wurden [5]. Die Länge der Stadt-, Straßen- und Sonderbahnen beträgt demnach 1407 km. Sonstige elektrische Verkehrsmittel sind hier nicht berücksichtigt. Eine Gesamtübersicht der Metronetze in China ist in Tabelle 1 wiedergegeben und in Bild 1 dargestellt. Die drei größten Metronetze in China sind derzeit • Schanghai mit 670 km Streckenlänge und 15 Linien, • Beijing mit 617 km Streckenlänge und 21 Linien (Bild 2) sowie • Guangzhou/Kanton mit 452 km Streckenlänge und 12 Linien. Die Metro in Beijing ist derzeit auch eines der höchst frequentierten Nahverkehrssystem der Welt: Das jährliche Fahrgastaufkommen beträgt 3,85Mrd. Fahrgäste, das sind rund 10Mio. Fahrgäste pro Tag. Der bisherige Tagesrekordwert wurde am 12. Juli 2019 mit 13,8Mio. Fahrgästen erzielt. Insgesamt liegen heute von den 15 am stärksten frequentierten Nahverkehrssystemen acht in China. Um die Dimensionen zu verdeutlichen, sei vergleichend auf die Netzgrößen der Metros in London (London Underground) mit derzeit 402 km Streckenlänge und New York mit 380 km Streckenlänge verwiesen, die noch vor relativ kurzer Zeit als die größten Metronetze der Welt galten. Die Fahrgastzahlen für London betragen 4,8Mio. Fahrgäste pro Tag oder rund 1,3Mrd. Fahrgäste pro Jahr. Neben dem Fernverkehr ist somit auch der Nahverkehr der mit Abstand größte Bahnmarkt der Welt. Tabelle 2 Übersicht der Linien der Metro Peking, nur Metro/DC. Nr. Bezeichnung Länge Un Stationen vmax Fahrleitung Rückspeisesystem km V km/h 1 Line 1 31 750 23 75 SST2 Line 2 23 750 18 80 SST3 Line 4 28 750 24 80 SST4 Line 5 28 750 23 80 SST WR 5 Line 6 53 1 500 34 100 SSO WR, BW 6 Line 7 24 1 500 30 80 SSO WR 7 Line 8 46 750 35 80 SST WR, BW, SP 8 Line 9 17 750 13 80 SST WR, BW 9 Line 10 57 750 45 80 SST WR 10 Line 13 41 750 16 80 SST11 Line 14 44 1 500 30 80 SSO WR 12 Line 15 41 750 20 100 SST WR, BW 13 Line 16 20 1 500 10 80 SSO WR 14 Batong Line 19 750 13 80 SST15 Changping Line 32 750 12 100 SST WR 16 Daxing Line 22 750 11 80 SST17 Fangshang Line 27 750 12 100 SST BW 18 Yanfang Line 21 750 9 80 SST19 Yizhuang Line 23 750 6 80 SST BW 20 Capital Airport Line 27 750 4 110 SST BW SSO – Stromschienenoberleitung, SST – Seitenstromschiene, WR – Wechselrichter, BW – Bremswiderstand, SP – Energiespeicher Daxing International Airport Beijing Capital International Airport BDIAL Linie 4 Daxing Linie 4 Linie 8 Linie 8 Linie 9 Linie 1 Linie 1 Linie 5 Linie 2 Linie 5 Maglev S1 Linie 6 Linie 6 Linie 10 Linie 10 Linie 16 Linie 15 Linie 15 Changping Xijiao (LRT) Capital Airport Express Fangshan Yizhuang Batong Yanfang Linie 7 Linie 7 Linie 13 Linie 14 Linie 14 Linie 14 Bild 4: Streckennetz der Metro Beijing. gestrichelt – keine DC-Metro-Strecken: BDIAL – AC 25kV 50Hz, Magnetbahn (Maglev S1) und LRT (Xijiao Line)
36 EngineeringContact Lines 118 (2020) Heft 1 Abnormal wear of third rail ramps in a DC 750V metro line Etienne Cazaudebat, Paris (FR) Abnormal wear is observed on the third rail of a Middle East metro, more specifically in the so-called high-speed acceleration ramps. After having found the main root cause, which is electrical arcing, trials on site and a benchmark from other metro systems have been performed to get an acceptable solution for high-speed sections thanks to multi-criteria analysis. Anormaler Verschleiß bei Aufläufen der Seitenstromschiene bei einer U-Bahn-Linie DC 750V An der dritten Schiene einer Nahost-U-Bahn wird ein anormaler Verschleiß beobachtet, insbesondere an den so genannten Hochgeschwindigkeits-Beschleunigungsrampen. Nachdem die Hauptursache, nämlich elektrische Lichtbögen, gefunden war, wurden Vor-Ort-Tests und ein Benchmark mit anderen U-Bahnen durchgeführt, um mittels einer Mehrkriterien-Analyse eine akzeptable Lösung für diese Rampen zu erhalten. Usure anormale des rampes de troisième rail d’une ligne de métro 750V CC Une usure anormale est observée sur le troisième rail d’un métro du Moyen-Orient, en particulier sur les rampes d’accélération dites grande vitesse. Après avoir trouvé la cause principale, nommément les arcs électriques, des essais sur sites ainsi qu’un benchmark d’autres métros ont été réalisés afin d’obtenir une solution acceptable pour les rampes grande vitesse, grâce à une analyse multicritère. 1 Introduction Few years after the opening of a Middle East metro network, excessive wear of the third rail was discovered. To gain an outside view, SYSTRA was commissioned to investigate the causes and to develop suggestions and recommendations. This paper explains the technical approach, beginning with the context, followed by a detailed description of the issue and the root cause, and finally by presenting the solutions found through on-site trials and benchmarking with other metro systems 2 Context This 75 km-long metro network is fully automated and driverless, allowing 200 million passengers per year on the two lines. The 750V DC power supply is provided by a bottom contact composite conductor rail with a stainless steel running surface. The third rail aims to deliver electrical power to the rolling stock through a collector shoe sliding along the rail. Due to inherent constraints of electrical sectioning, the third rail is not continuous throughout the whole line. At the air gaps, the ramps help the collector shoe to pass from one electrical section to another one. This is also the case with the turn-outs, as tracks are fed independently from eachother. In the following, a distinction is made between High-Speed (HS) ramps on the line and Low Speed (LS) ramps on the sidings, for instance of depots. 3 Excessive wear observed In November 2011, maintenance track patrol reported an excessive, undue wear on LS ramps, and, since January 2012, on HS ramps as well. The running surface was worn from 4.8mm down to 1,1mm in one year, with the specified limit being 1mm. This is in total contradiction with the theoretical life expectancy of 30 years for this sub-system. In total, 25% of the HS ramps on one line and 10% on the other are affected by this issue. It has been reported that the wear is more significant: • on the first line, which can be a consequence of the higher current on this line (1360A versus 960A per train) • on the entry ramps, as the current is higher in traction mode rather than in regenerative braking mode • on the HS ramps rather than LS ones, and more importantly on turn-out locations • when leaving the station, as the current during acceleration is high
40 Nachrichten 118 (2020) Heft 1 Bahnen Raumordnungsverfahren Dresden – Prag eröffnet Die DB reichte am 17. Dezember 2019 die Unterlagen zum Raumordnungsverfahren für die Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden – Prag bei der Landesdirektion Sachsen in Chemnitz ein. Sieben Trassenkorridore, darunter drei so genannte „Volltunnelvarianten“, hat die DB in den Unterlagen dargestellt und in ihren Auswirkungen auf Mensch und Natur untersucht. Auf der dritten Veranstaltung des Dialogforums zur Neubaustrecke am Vortag in Pirna hat die DB den Inhalt der Unterlagen den Teilnehmern vorgestellt. Die bisherigen Ergebnisse der „Arbeitsgruppe Heidenau“ des Dialogforums, die sich intensiv mit dem Knotenpunkt zwischen der bestehenden Bahnstrecke und der Neubaustrecke in Heidenau beschäftigt, wurden vorgestellt. Die Hinweise der Arbeitsgruppe an die Planer der DB werden derzeit ausgewertet. Die für das Raumordnungsverfahren federführende Landesdirektion Sachsen in Chemnitz stellte im Dialogforum den Zeitplan für das Raumordnungsverfahren vor: Vom 6. Januar bis 28. Februar 2020 werden die Unterlagen in den Gemeinden öffentlich ausgelegt. Die Landesdirektion veröffentlicht die Unterlagen online auf www.lds.sachsen. Das Nachrichtenportal der eb – Elektrische Bahnen. Wie kaum eine andere Branche bietet die Elektrotechnik im Verkehrswesen eine Vielzahl an hochinteressanten, zukunftsträchtigen Themen und Nachrichten. Aktuelle Nachrichten nden Sie auf www.eb-info.eu und in eb – Elektrische Bahnen. Praha Dresden Kladno Chomutov ÚstínadLabem Most ČeskáLípa Radebeul Pirna Děčín Litoměřice Jirkov Teplice Bautzen -Budyšin Freital Meißen Coswig Freiberg NovýBor Olbernhau Varnsdorf Rumburk Žatec Neratovice Rakovník KralupynadVltavou Slaný Löbau Ottendorf-Okrilla Wilsdruff Ebersbach-Neugersdor Heidenau Bischofswerda Mělník Louny Litvínov Radeberg RoudnicenadLabem Bílina Neustadt inSachsen Hohnstein Tharandt BenešovnadPloučnicí Sebnitz Šluknov Hostivice BadSchandau Veltrusy Štětí LibčicenadVltavou Liběchov Lovosice ČeskáKamenice Mšeno Seifhennersdorf Rudná Stochov Velvary NovéStrašecí Pulsnitz Weißenberg -Wóspork Roztoky Krupka Königstein Chlumec StadtWehlen Doksy KrásnáLípa Altenberg BadGottleuba-Berggießhübel Geising Dohna Podbořany Buštěhrad Libušín Libochovice Říčany Úvaly Großröhrsdorf Neusalza-Spremberg Stolpen Wilthen Schirgiswalde-Kirschau Kralovice Unhošť Kožlany Dippoldiswalde Sayda Frauenstein Duchcov Lom Hrob Osek OdolenaVoda KostelecnadLabem Glashütte Postoloprty Liebstadt Göda -Hodźij Neuhausen Leutersdorf Klipphausen Eibau Burkau Pfaffroda Halsbrücke Weinböhla Lohmen Wachau Reinhardtsgrimma BoleticenadLabem Mojžíř Kreischa Schmölln-Putzkau Cunewalde Demitz-Thumitz Mulda/Sa. Neukirch/Lausitz Großpostwitz -Budestecy Oppach Moritzburg Arnsdorf Bannewitz Lichtenberg/Erzgeb. Pretzschendorf D8 D8 A13 D10 A17 D0 D6 D0 D7 D1 A4 BundesrepublikDeutschland: TschechischeRepublik: VarianteB VarianteA VarianteC VarianteD VarianteE VarianteF VarianteG VarianteA GeplanterStreckenverlauf(VarianteC) VarianteC-E Kreisgrenzen Staatsgrenze Bestandstrecke Tunnelportal Autobahn Fluss/See VarianteE VarianteF2 imLaufederNetzerweiterungausgebaut EhemaligeVarianten: Varianten der Neubaustrecke Dresden – Prag (Grafik: DB).
41 Nachrichten 118 (2020) Heft 1 de. Bis Mitte 2020 soll das Raumordnungsverfahren abgeschlossen werden. Der europäische Verbund für Territoriale Zusammenarbeit (EVTZ) stellt die Unterlagen auf seiner Webseite www. nbs.sachsen.de vor. Auf der DBWebseite zum Projekt www. neubaustrecke-dresden-prag.de können die Unterlagen ebenfalls eingesehen werden. S-Bahnanschluss für Gateway Gardens in Frankfurt amMain Nach drei Jahren Bauzeit ging am 15. Dezember 2019 die S-BahnAnbindung des Stadtteils Gateway Gardens mit gleichnamiger S-Bahnstation am Frankfurter Flughafen in Betrieb. Das Gewerbegebiet mit künftig 18000 Arbeitsplätzen in Büro- und Konferenzgebäuden, Hotels, Gastronomie und Einzelhandel ist mit den Linien S8 und S9 in 10min vom Frankfurter Hauptbahnhof aus erreichbar. Die Verlagerung von 13000 Fahrten täglich vom Auto auf die S-Bahn soll das angrenzende Straßennetz um 27% entlasten. In die 4 km lange S-Bahnstrecke einschließlich des 2 km langen Tunnels wurden 300Mio. EUR investiert. Neue Oberleitung Köln – Bonn In den Abschnitten Bonn – Sechtem und Brühl – Hürth-Kalscheuren erneuert die DB die aus den 1950er Jahren stammenden Oberleitungsanlagen. Der Abschnitt Sechtem – Brühl erhielt 2018 eine neue Oberleitung. Die Maßnahme betrifft die freien Strecken. Die Anlagen der Bahnhöfe Brühl, Sechtem und Roisdorf werden in den Jahren ab 2024 erneuert. In die Oberleitungserneuerung, die 2020 in zwei großen Bauphasen stattfinden wird, investiert die DB 10Mio. EUR. Auf der 12 km langen überwiegend zweigleisigen Strecke werden 320 Oberleitungsmasten neu gegründet und errichtet und 25 km Kettenwerk mit hochfestem Fahrdraht gezogen. Zeitgleich werden im Bereich Roisdorf Lärmschutzwände errichtet und Verkabelungen für das European Train Control System (ETCS) vorbereitet. DB öffnet Glasfasernetz Die DB öffnet ihr Glasfasernetz, das sich parallel zum Schienennetz 18500 km durch Deutschland bis hin zu den entlegensten Bahnhöfen erstreckt. Telekommunikationsanbieter können ab sofort freie Dark-Fiber-Kapazitäten der DB-Datenleitungen nutzen. Für den Vertrieb ist die DB broadband GmbH, eine hundertprozentige Tochter von DB Netz, gegründet worden. Sie steht Telekommunikationsanbietern und Mobilfunkunternehmen als Ansprechpartner zur Verfügung. In Übersicht S-Bahnanbindung Gateway Gardens (Grafik: DB). Stationseinfahrt Gateway Gardens vor Inbetriebnahme (Foto: DB AG/Daniel Saarbourg).
42 Nachrichten 118 (2020) Heft 1 einer Pilotphase im Laufe des Jahres 2019 konnten bundesweit erste Projekte umgesetzt werden. DB Broadband vermittelt DB-eigene Flächen entlang der Schienen, die für externe Mobilfunkinfrastruktur wie Funkmasten für den Ausbau des 5G-Netzes genutzt werden können. Dieses Angebot erleichtert und beschleunigt den Ausbau des Mobilfunknetzes entlang der Schienenstrecken. Es unterstützt die Mobilfunkanbieter, die Versorgungsauflagen der 4G- und 5GFrequenzversteigerungen zu erfüllen. 900 Brücken erneuert Seit 2015 investierte die Deutsche Bahn (DB) 3Mrd. EUR aus der Leistungs- und Finanzierungsvereinbarung (LuFV II) in die Erneuerung der Brücken. Zum Jahresende 2019 ist die 900. Eisenbahnbrücke fertiggestellt worden. Sie überspannt die Schönower Straße in Zepernick am nordöstlichen Stadtrand Berlins. Geplant waren, 875 Brücken zu erneuern. In den 2020er Jahren packt die Bahn 2000 Eisenbahnbrücken an. Im Netz der DB sind 25000 Eisenbahnbrücken vorhanden. Für die kommenden zehn Jahre stehen mit der Folgevereinbarung 86Mrd. EUR für die Schieneninfrastruktur zur Verfügung. Desiro Mainline für Mecklenburg-Vorpommern Alpha Trains, Kontinentaleuropas größte Leasinggesellschaft für Schienenfahrzeuge, bestellte bei Siemens Mobility sieben elektrische Regionaltriebzüge des Typ Desiro Mainline (ML). Die Ostdeutsche Eisenbahn (ODEG) mietet die Fahrzeuge für den Einsatz im Netz Ostseeküste-Ost, dass die ODEG ab Dezember 2019 im Auftrag der Verkehrsgesellschaft Mecklenburg-Vorpommern (VMV) betreibt. Mit 1,8Mio. Zug-km pro Jahr sind zwei Jahre Vertragslaufzeit vereinbart. Die Züge werden im Frühjahr 2020 in der dreiteiligen Ausführung geliefert und auf den Linien RE9 Rostock – Sassnitz, Stralsund – Binz und RE10 Rostock – Züssow eingesetzt. Zeitnah nach Auslieferung erfolgt eine Kapazitätserweiterung zum vierteiligen Fahrzeug. Die geplante Kapazitätserweiterung wird durch das flexible Einzelwagenzugkonzept der Desiro-Plattform ermöglicht, welches das problemlose Einstellen eines weiteren Wagens bietet. Durch die optimale Nutzung der gesamten Zuglänge für Sitzplätze profitieren Betreiber von einer höheren Beförderungskapazität. Mit dem Fahrplanwechsel im Dezember 2019 kamen sechs Triebfahrzeuge des Typs Desiro Mainline (Cityjet), von der ÖBB (Österreichischen Bundesbahnen) geliehen, zum Einsatz. Designstudie Desiro Mainline für Mecklenburg-Vorpommern (Grafik: Siemens). Brückeneinschub in Mülheim-Raffelberg über den Ruhrkanal (Foto: DB/Marcus Henschel).
43 Nachrichten 118 (2020) Heft 1 Vectronerhält ETCS-Zulassung Baseline3 Das Eisenbahnbundesamt (EBA) hat die Lokomotiven vom Typ Vectron für den Betrieb mit dem Zugbeeinflussungssystem European Train Control System (ETCS) Baseline3 in Deutschland zugelassen. Für Schweden liegt die Zulassung vor. Weitere Länder werden folgen. ETCS Baseline3 hat gegenüber der heute im Einsatz befindlichen ETCS Baseline2 zahlreiche neue Funktionen, unter anderem wurde ein allgemeingültiges Bremskurvenmodell implementiert. Der Einsatz einer ETCS-Fahrzeugausrüstung soll in Europa vereinfacht werden. Coradia Polyvalent-Züge für die CEVA-Strecke Alstom liefert 17 Coradia Polyvalent-Züge und stellt die Bordsignallösung Atlas ETCS Baseline3 bei allen 17 von Alstom gelieferten Zügen und bei 23 anderen, in der Schweiz bestellten Zügen des Léman Express bereit. Der Léman Express ist die SBahn am Genfersee (französisch Le Léman) im Großraum von Genf. Das binationale Streckennetz mit 230 km Streckenlänge und 45 Haltestellen wird in der Schweiz von der SBB mit 1AC 15 kV 16,7Hz und in Frankreich von der SNCF mit 1AC 25 kV 50Hz betrieben. Herzstück Europas größter grenzüberschreitender S-Bahn ist die Strecke Cornavin – Eaux-Vives – Annemasse (CEVA). Der vollständige Betrieb in der Region Auvergne-RhôneAlpes begann am 15. Dezember 2019. Die elektrischen Coradia Polyvalent-Regionalzüge werden auf den Léman Express-Strecken Bellegarde – Saint-Gervais (OstWest), Annecy – Evian (NordSüd) verkehren und die Schweizer Kantone Genf und Vaud anbinden. In ihrer 72m langen vierteiligen S-Bahn-Variante mit der Radsatzfolge Bo’2’2’2’Bo’ können die Züge 204 sitzende Fahrgäste mit einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 140 km/h befördern. Coradia Polyvalent-Züge für den Léman Express (Foto: Alstom/Gaku Kawabe). Streckennetz Léman Express (Grafik: SVG)
44 Nachrichten 118 (2020) Heft 1 Doppeltriebwagen für die Gornergrat Bahn Im Dezember 2019 unterzeichneten Stadler und die BVZ Holding, zu der die meterspurige Gornergrat Bahn (GGB) gehört, einen Vertrag zur Produktion und Lieferung von fünf zweiteiligen Zahnrad-Triebzügen. Die Doppeltriebwagen für 45Mio. CHF werden bis 2021 geliefert, sind kompatibel mit den Zügen der heutigen Stammflotte und können zusammen mit diesen in Mehrfachtraktion eingesetzt werden. Als Besonderheit beträgt die Fahrleitungsspannung 3AC 725V 50Hz. Die 34,6m langen und 66 t schweren Triebzüge bieten 120 Sitzplätze, 100 Stehplätze und zwei Rollstuhlplätze. Als maximale Geschwindigkeit sind bergwärts 30 km/h und auf 200‰ Gefälle 20 km/h zugelassen. Die Rekuperationsbremse, die Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt, ist auf der 9,34 km langen Strecke Zermatt – Gornergrat mit einer Höhendifferenz von 1484m besonders wirkungsvoll. Mit der Energierückgewinnung von drei Talfahrten können bis zu zwei bergwärts fahrende Züge gespeist werden. Den Auftrag für die Innen- und Außengestaltung der Züge erhielt das italienische Designstudio Pininfarina. Mit der Namensgebung POLARIS folgt die BVZ der vor einigen Jahren eingeschlagenen Benennung ihrer Züge nach Begriffen aus der Astronomie. POLARIS steht dabei als Kurzform für POpular LAndscapeRailway InSwitzerland. Servicevereinbarung für Bremssysteme von Elektrolokomotiven in Kasachstan Knorr-Bremse AG unterzeichnete mit Alstom einen Servicevertrag zur Instandhaltung der Bremssysteme von bis zu 200 Doppellokomotiven für Güterzüge und 95 Reisezuglokomotiven, die von der staatlichen kasachischen Eisenbahngesellschaft KTZ betrieben werden. Der Knorr-Bremse Geschäftsbereich RailServices übernimmt die korrektive und präventive Instandhaltung sowie die Ersatzteilversorgung für alle Komponenten der Bremssysteme. Hierzu gehören die Teile der Druckluftversorgung wie Kompressoren und Lufttrockner sowie die Bremssteuerung, Steuerventile und Drehgestellausrüstung. Die Vereinbarung hat eine Laufzeit von 25 Jahren pro Lokomotive mit einer Gesamtlaufzeit bis 2051. Der Service umfasst bis zu 495 Sektionen elektrischer Streckenlokomotiven, von denen die ersten seit 2013 in Betrieb sind. Als Teil des Transsibirischen Eisenbahnkorridors gehört Kasachstan zu den wichtigsten Transitländern der Region. Auf der Schiene werden 47,2% der Güterverkehrsleistungen erbracht. Darüber hinaus spielt das Land eine zentrale Rolle für das Projekt der Neuen Seidenstraße durch Zentralasien. Energie und Umwelt In Deutschland: 42,6 % Elektroenergie klimaneutral Die Treibhausgasemissionen in Deutschland sanken 2019 gegenüber 2018 um 49Mio. t in der Elektroenergieerzeugung und um 56Mio. t im gesamten Energieeinsatz. Sie liegen 35,5% unter dem Niveau von 1990. Das Ziel Deutschlands, bis 2020 die Emissionen um 40% zu mindern, rückt überraschend in greifbare Nähe, wie Agora Energiewende mitteilte [1]. Für den Rückgang verantwortlich ist ausschließlich der Elektroenergiesektor. Sich erneuernde Energien deckten 42,6% der Elektroenergienachfrage, 4,8% mehr als im Vorjahr. Der Anteil an Reisezuglokomotive KZ4AT der Kasachischen Eisenbahngesellschaft, gemeinsam von Alstom mit der Elektrolokomotivenfabrik in Nowocherkassk entwickelt (Foto: Alstom).
45 Nachrichten 118 (2020) Heft 1 der Energiebereitstellung der Braunkohle sank von 22,8% auf 18,8% und der von Steinkohle von 13,0% auf 9,4%. Der Anteil von Kernenergie stieg von 11,9% auf 12,4%. Hauptursache des Emissionsrückgangs im Energiesystem sind die gestiegenen Preise für CO2 - Zertifikate im EU-Emissionshandel. Sie führten in Verbindung mit der gestiegenen Elektroenergieproduktion aus sich erneuernden Energien und einem gesunkenen Elektroenergiebedarf dazu, dass fossil betriebene Kraftwerke ihre Produktion an vielen Stunden des Jahres 2019 deutlich reduzierten, weil diese nicht mehr wettbewerbsfähig war. Davon profitierten Gaskraftwerke, die weniger CO2 -Zertifikate für ihre Elektroenergieerzeugung benötigen; sie erhöhten ihren Anteil von 12,9% auf 15,1%. Beigetragen zum hohen Anteil sich erneuernder Energien hat auch ein gesunkener Elektroenergiebedarf. Dieser war 2019 mit 569TWh der geringste der vergangenen 20 Jahre und niedriger als 2009, dem Jahr der Wirtschaftskrise. Die Jahresauswertung 2019 zeigt, dass die Förderkosten sich erneuernder Energien sinken werden. Alte und teure Anlagen fallen nach 20 Jahren zunehmend aus der EEG-Förderung. Sie können zu günstigen Preisen Elektroenergie anbieten. Neue Wind- und Solaranlagen produzieren Elektroenergie inzwischen günstiger als alle anderen Kraftwerkstypen und führen bei steigenden Sich-Erneuernden-Energien-Anteilen zu sinkenden Preisen an der Energiebörse. Deutschland war 2019 gemeinsam mit Luxemburg das Land in Europa mit den geringsten Energiegroßhandelspreisen. Für 2020 prognostiziert Agora Energiewende, dass die Elektroenergieerzeugung aus Kernenergie abnehmen wird, da das Kernkraftwerk Philippsburg 2 Ende Dezember 2019 stillgelegt wurTabelle Elektroenergiesektor 2019 auf einen Blick. 1990 2016 20191 Änderung 2018/ 20191 % Anteil 2018 % Anteil 2019 % Primärenergiebedarf PJ 14905 13115 12815 -2,3 erneuerbare Energien PJ 196 1805 1886 4,5 13,8 14,7 Braunkohle PJ 3201 1476 1170 -20,7 11,3 9,1 Steinkohle PJ 2306 1427 1134 -20,5 10,9 8,8 Mineralöl PJ 5228 4443 4519 1,7 33,9 35,3 Erdgas PJ 2293 3090 320 3,6 23,6 25,0 Kernenergie PJ 1668 829 820 -1,1 6,3 6,4 Sonstige1 PJ 14 45 86 91,1 0,3 0,7 Bruttoenergieerzeugung2 TWh 549,9 637,3 605,6 -5,0 erneuerbare Energien TWh 19,7 224,8 242,6 7,9 35,3 40,1 Kernenergie TWh 152,5 76,0 75,2 -1,1 11,9 12,4 Braunkohle TWh 170,9 145,6 114,0 -21,7 22,8 18,8 Steinkohle TWh 140,8 82,6 56,9 -31,1 13,0 9,4 Erdgas TWh 35,9 82,5 91,3 10,7 12,9 15,1 Mineralöl TWh 10,8 5,2 5,2 0,0 0,8 0,9 Sonstige TWh 19,3 20,6 20,4 -1,0 3,2 3,4 Nettoenergieabflüsse ins Ausland TWh -1,0 48,7 36,6 -24,8 7,6 6,0 Bruttoenergiebedarf2 TWh 550,7 588,5 569,0 -3,3 Anteil erneuerbarer Energien2 % 3,6 38,2 42,6 11,6 Energiespeicherung Speicherzufuhr TWh 5,1 8,4 8,1 -3,6 Speicherentnahme TWh -3,8 -6,2 -5,9 -4,8 Anteil erneuerbarer Energien am Bruttoenergiebedarf3 % k. A. 37,7 42,0 11,6 Treibhausgasemissionen CO2 gesamt Mt 1251 867 811 -6,5 durch Elektroenergieerzeugung Mt 366 272 223 -18,1 CO2 -Intensität Energiemix g/ kWh 764 474 414 -12,6 Energiehandel (Saldo) Import TWh k. A. 33,1 38,2 0,2 Export TWh k. A. 85,3 73,4 -0,1 Handelssaldo TWh k. A. 52,2 35,1 -0,3 Preise und Kosten (pro kWh) Ø Spot Base Day-ahead ct k. A. 4,45 3,76 -15,4 Ø Spot Peak Day-ahead ct k. A. 4,81 4,47 -7,0 Ø 500 h Minimum ct k. A. 0,37 -0,37 -199,3 Ø 500 h Maximum ct k. A. 7,93 6,63 -16,4 Ø Haushaltspreis ct 15,0 29,88 30,85 3,3 EEG-Umlage ct – 6,79 6,41 -5,6 Quelle: nach [1], bearb. eb 1 teilweise vorläufige Angaben, 2 auschließlich Energieerzeugung aus Pumpspeicherkraftwerken, 3 einschließlich Energieerzeugung aus Pumpspeicherkraftwerken
46 Nachrichten 118 (2020) Heft 1 de. Die Lage der Windenergie an Land wird sich indes kaum verbessern, der Zubau dürfte sich wie 2019 im Bereich von 1GW bewegen, während bei der Solarenergie ein Zubau von 4GW und ein ähnliches Niveau wie 2019 erwartet wird. Die Windenergie auf See wird sich 2020 aufgrund der Inbetriebnahme neuer Windparks im zweiten Halbjahr 2019 und ersten Halbjahr 2020 voraussichtlich steigern. Die guten Zahlen im Elektroenergiesektor werden durch das Fehlen von Ambitionen im Wärme- und Verkehrssektor deutlich geschmälert. Es bestehe die Gefahr, dass – nach dem Rückgang der Emissionen in den vergangenen zwei Jahren, dass heißt im Zeitraum 2020 bis 2022 – ein Anstieg folgt. Es müssen mehr sich erneuernde Energien zugebaut werden, um den Ausstieg aus der Kernenergie bis 2022 auszugleichen und genügend Elektroenergie für Elektroautos und Wärmepumpen bereitzustellen. Im Jahr 2019 betrug der Anteil der sich erneuernden Energien an der Gesamtbereitstellung von Primärenergie 14,7%! [1] Die Energiewende im Stromsektor: Stand der Dinge 2019. Angora Energiewende, 2020. Smart-Meter-Gateway zertifiziert Am 19. Dezember 2019 zertifizierte das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) nach Common Criteria (CC) das Smart-Meter-Gateway (SMGW) CASA der EMH metering. Sobald das BSI die Feststellung der technischen Möglichkeit, die sogenannte Markterklärung veröffentlicht, kann der Smart Meter Rollout beginnen. EMH metering ist der zur Markterklärung notwendige dritte Hersteller, der eine Zertifizierung für sein SmartMeter-Gateway erhält. Nach CC zertifizierte SmartMeter-Gateways erfüllen strikte Datenschutz- und Datensicherheitsvorschriften. Das Smart-Meter-Gateway versendet Messdaten nur an gesetzlich definierte, berechtigte Empfänger. Es werden ausschließlich die notwendigen Messwerte versandt und die Daten dürfen nur für klar definierte Zwecke der Energieversorgung verwendet werden. Die Herstellungs- und Entwicklungsprozesse des Herstellers sowie die Auslieferungswege der Geräte wurden durch das BSI zertifiziert. EMH metering hat mit seinem Gateway CASA alle für den Rollout erforderlichen Anforderungen erfüllt. Die Baumusterprüfbescheinigung der PhysikalischTechnischen-Bundesanstalt (PTB) für die vom BSI zertifizierte Firmwareversion liegt vor. Die Produktionsprozesse des Unternehmens sind gemäß Modul D von der PTB zugelassen. Der Präsident des BSI betonte, dass das BSI belegt habe, dass innovative Technik und Informationssicherheit Hand in Hand gehe und die Privatsphäre der Verbraucherinnen und Verbraucher geschützt sei. Das SmartMeter-Gateway gehöre im Zuge der Digitalisierung der Energiewende zu den Schlüsseltechnologien. Weil zuvor noch Auswirkungen von geplanten Rechtsrahmenänderungen in verschiedenen Bereichen analysiert werden müssen, erfolgen die Veröffentlichung der Marktanalyse und die Feststellung der technischen Möglichkeit in Abstimmung mit dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) Anfang 2020. In der Marktanalyse nach §30 Messstellenbetriebsgesetz (MsbG) wird der Stand der Umsetzung der BSI-Standards sowie die eichrechtlichen Anforderungen über die Wertschöpfungskette Messeinrichtung, Smart-Meter-Gateway, GatewayAdministrator und Backendsysteme im Markt erfasst. Die Marktanalyse bildet die Grundlage für die Feststellung der technischen Möglichkeit nach §30 MsbG durch das BSI, mit der offiziell – bei Vorliegen aller Voraussetzungen – die Rollout-Verpflichtung der grundzuständigen Messstellenbetreiber beginnt. Die Voraussetzungen zum verpflichtenden Einbau von intelligenten Messsystemen sind für bestimmte Einbaugruppen gegeben, wenn drei Smart-Meter-Gateways voneinander unabhängiger Hersteller vom BSI zertifiziert wurden und die technische Möglichkeit zum Einbau intelligenter Messsysteme durch das BSI formal festgestellt wird. Grundzuständige Messstellenbetreiber werden, in Abhängigkeit des vom Messstellenbetriebsgesetz vorgegebenen Zeitplans, zum Einbau intelligenter Messsysteme verpflichtet. Messsysteme, die nicht den Anforderungen des BSI entsprechen, dürfen nicht mehr verbaut werden. Des Weiteren sind derzeit die Gateways der Firmen OpenLimit SignCubes und Sagemcom Dr. Neuhaus zertifiziert. Somit kann die gesetzliche Pflicht zum Einbau intelligenter Energiezähler für private Haushalte ab 2020 greifen. Die genauen Voraussetzungen, wie zum Beispiel die Höhe des Jahresenergieverbrauches ab der Smart-Metering Pflicht wird, hat der Gesetzgeber zu definieren.
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