400 Fachwissen Bahnenergieversorgung 120 (2022) Heft 10 Simulative Analyse von Energieeinsparpotenzialen bei Straßenbahnen Sebastian Reimann, Peter Gratzfeld, Karlsruhe Bei Straßenbahnen können die Nebenverbraucher gerade bei niedrigen Temperaturen bis zu 60% des Gesamtenergiebedarfs ausmachen. Mithilfe einer Gesamtsystemsimulation einer Straßenbahn werden verschiedene Energieeinsparpotenziale im Bereich des HVAC-Systems aufgezeigt. Eine Reduktion der Innenraumtemperatur, der Einsatz von Wärmepumpen und die Nutzung der Abwärme aus dem Antriebsstrang werden untersucht. Simulative analysis of energy saving potentials for light rail vehicles In light rail vehicles, auxiliary consumers can account for up to 60% of the total energy demand, especially at low temperatures. With the help of an overall system simulation of a light rail vehicle, various energy saving potentials in the area of the HVAC system are shown. A reduction of the interior temperature, the use of heat pumps and the utilization of waste heat from the drive train are investigated. Analyse par simulation du potentiel d’économie d’énergie des tramways Dans les tramways, les consommateurs auxiliaires peuvent représenter jusqu’à 60% de la consommation totale d’énergie, en particulier à basse température. À l’aide d’une simulation globale du système d’un tramway, différents potentiels d’économie d’énergie sont mis en évidence dans le domaine du système HVAC. Une réduction de la température intérieure, l’utilisation de pompes à chaleur et l’exploitation de la chaleur résiduelle de la chaîne cinématique sont étudiées. 1 Einleitung Der fortschreitende Klimawandel und die stark steigenden Energiekosten rücken Energieeinsparungen selbst bei bereits sehr effizienten Systemen wie der Straßenbahn in den Fokus. Zur Identifikation von Energieeinsparpotenzialen werden oft nur Teilsysteme, insbesondere der Antrieb, analysiert und optimiert. Beispiele hierfür sind [1; 2] oder [3]. Eine Betrachtung der gesamten Straßenbahn zeigt, dass signifikante Energieeinsparpotenziale im Bereich der Nebenverbraucher zu finden sind. Unter Nebenverbraucher werden alle Systeme in der Straßenbahn verstanden, die nicht primär für ihren Antrieb gebraucht werden: Zum Beispiel das HVAC-System (heating, ventilation and air conditioning; Heizung, Lüftung und Kühlung), der Druckluftverdichter oder die Beleuchtung. Der Nebenverbraucher mit dem größten Energiebedarf ist das HVAC-System. Bild 1 zeigt Analyseergebnisse aus dem Projekt Messstraßenbahn [4], welches vom Institut für Fahrzeugsystemtechnik in Zusammenarbeit mit der Albtal-Verkehrs-Gesellschaft mbH durchgeführt wird. Verschiedene Parameter werden im Rahmen dieses Projektes auf einem NET2012-Niederflurstraßenbahnfahrzeug von Stadler während des normalen Fahrgastbetriebs gemessen. In Bild 1 ist das Verhältnis des Energiebedarfs der Nebenverbraucher zum Gesamtenergiebedarf in Abhängigkeit von der Außentemperatur dargestellt. Gerade bei niedrigen Temperaturen können die Nebenverbraucher bis zu 60% des Gesamtenergiebedarfs ausmachen. Insgesamt ist der Energiebedarf im Winter deutlich größer 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 % -10 0 10 20 °C 30 Eaux Eges ϑaußen Bild 1: Verhältnis des Energiebedarfs der Nebenverbraucher Eaux zum Gesamtenergiebedarf Eges einer Straßenbahn vom Typ NET2012 in Abhängigkeit von der Außentemperatur (alle Grafiken: KIT, bearb. eb).
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