Die britische Personen- und Güterbahnindustrie verbrauchte zwischen April 2021 und März 2022 2.282 Kilotonnen CO2 – was einem Anstieg der gesamten geschätzten CO2-Emissionen um 2 % im Vergleich zum Vorjahr entspricht.1 Mit steigender Nachfrage nach Güter- und öffentlichem Verkehr steigt die CO2-Reduktion Die Reduzierung der Emissionen in diesem kritischen Sektor steht ganz oben auf der Regierungsagenda.
Um das Problem direkt anzugehen, nutzte der Technologieinnovator G-volution Ltd in Zusammenarbeit mit COLAS Rail UK Lastbänke von Crestchic, um den Einsatz einer neuen Lösung zur CO2-Reduzierung zu testen. Die betreffende Technologie nutzt eine Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC), um den zusätzlichen Strombedarf in Bahnanwendungen zu decken, der etwa 10–15 % des gesamten Strombedarfs von Güterzügen ausmacht. Das Projekt wird vom Verkehrsministerium im Rahmen des Wettbewerbs „First of a Kind 2022“ finanziert, der von Innovate UK durchgeführt wird.
Paul Howard, Engineering Director bei G-volution, kommentiert die Herausforderungen, denen sich die britische Bahnindustrie gegenübersieht, und die Bedeutung dieses Projekts:
„Statistisch gesehen sind 25 % aller britischen Personenzüge und 90 % der Güterzüge dieselbetrieben. Mit dem „Verkehrs-Dekarbonisierungsplan“ hat sich die Regierung dazu verpflichtet, bis 2050 ein Netto-Null-Schienennetz zu schaffen. Und auch wenn es im Rahmen des längerfristigen Plans Bestrebungen gibt, Dieselzüge abzuschaffen, ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Branche schrittweise vorgeht und nachhaltige CO2-Reduktionen auf dem Weg dorthin. Die Technologie stellt nicht nur eine umweltfreundlichere Energiequelle zur Verfügung, um den Bedarf an elektrischer Hilfsenergie zu decken, sondern beseitigt auch die Notwendigkeit, dass Dieselantriebsstränge während der Stillstandszeiten eingeschaltet bleiben oder im Leerlauf laufen, was bis zu 20 % des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen von Güterzuglokomotiven verursachen kann.“
Sauberer, umweltfreundlicher und kostengünstiger im Betrieb
Das Konzept von G-volution basiert auf der Verwendung einer SOFC zur Versorgung der für eine Lokomotive der Klasse 37 erforderlichen Hilfslast. Während der Motor selbst weiterhin mit Diesel betrieben wird, wird die Hilfsenergie für verschiedene wichtige Bordsysteme verwendet, darunter die Beleuchtungssysteme der Lokomotive, einschließlich Scheinwerfer, Begrenzungslichter und Führerstandslichter; die Kontrollsysteme; Heizung und Lüftung; Zusatzgeräte wie Ventilatoren, Pumpen, Kompressoren und Motoren; und die Bordkommunikationssysteme.
Indem diese Systeme mit einer umweltfreundlicheren Energiequelle betrieben werden, können die Gesamtemissionen der Lokomotive erheblich reduziert werden. Dies bedeutet auch, dass die Motoren abgeschaltet werden können, wenn sich Lokomotiven im Bahnhof befinden, wodurch die Emissionen reduziert werden und gleichzeitig weiterhin Zugriff auf Hilfsenergie für alle anderen Anforderungen an Bord besteht.
Wichtig ist, dass die Brennstoffzellen mit dem Dual-Fuel-Betrieb des Dieselmotors kombiniert werden können, um den Fahrzeugbetreibern zusätzliche CO2-Einsparungsvorteile zu bieten und zukunftssichere Optionen für den weiteren Einsatz in der Zukunft zu bieten.
Paul fährt fort: „Wie andere Güterverkehrsunternehmen ist Colas Rail auf historische Lokomotivflotten wie die Klasse 37 angewiesen. Im Fall von Colas Rail geht es darum, seinen Kunden Network Rail bei der Datenerfassung zu unterstützen, einem landesweiten Betrieb im gesamten britischen Netzwerk. Die Baureihe 37 ist aufgrund ihres geringen Achsgewichts und der Spurweite RA5 die einzige Lokomotive, die diese Aufgabe erfüllen kann. Die Integration der SOFC-Technologie ist eine spannende Perspektive für Colas Rail, da sie es einer der ältesten Lokomotiven im Netz ermöglicht, eines der möglicherweise effizientesten verfügbaren Kraftübertragungssysteme mit einem kohlenstoffärmeren, nicht-fossilen Kraftstoff zu nutzen.“
Crestchic-Lastbänke werden zur Erfassung kritischer Emissionsdaten verwendet
Als Konzeptnachweis verwendete G-volution drei parallel geschaltete Crestchic-Lastbänke mit 350/700 V DC und 667 kW, um die Last zu simulieren, die von der Diesellokomotive der Klasse 37 erzeugt wird, wenn sie mit herkömmlichem Diesel betrieben wird.
Durch die Durchführung der Tests konnten die Ingenieure Emissionen direkt messen, darunter Stickoxide, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffe und Partikelemissionen. Da Festoxidbrennstoffzellen bekanntermaßen praktisch frei von NOx-, SOx- und Partikelemissionen sind, konnte G-volution die Lastbank nutzen, um die für den Nachweis des Konzepts erforderlichen Daten zu sammeln.
Die Lastbänke waren mit der Corona/Fusion-Software von Crestchic ausgestattet, um eine konstante Spannungs-/Stromfunktion und Datenerfassung zu ermöglichen, sowie mit einem tragbaren Terminal-Controller für eine einfache Bedienung.
Paul fährt fort: „Live-Tests dieser Art erfordern einen erheblichen finanziellen und logistischen Aufwand. Deshalb mussten wir sicher sein, dass die von uns verwendeten Lastbänke fehlerfrei funktionieren und uns die Daten liefern, die wir für den erfolgreichen Test des Konzepts benötigen.“
Mitkonsum auf den Bahnmarkt bringen
G-volution ist kein Unbekannter bei CO2-Reduktionsprojekten in der Bahnindustrie und hat zuvor das Optimiser™-System entwickelt, eine Dual-Fuel-Technologie, die es Dieselmotoren ermöglicht, Diesel und Erdgas (oder andere umweltfreundlichere und billigere Kraftstoffe, Bio-LPG, Bio-LPG) zu verbrennen. Methan oder Wasserstoff), was etwa 20 % der Kraftstoffkosten einspart und einige Emissionen um bis zu 90 % reduziert. Das Hilfsenergieprojekt mit Colas Rail war Teil des First of a Kind-Wettbewerbs 2022 in Zusammenarbeit mit Innovate UK, der sich auf neue Konzepte konzentrierte, die zur Dekarbonisierung des Netzes beitragen werden.
Paul Brickman, kaufmännischer Leiter für Crestchic-Lastbänke, kommt zu dem Schluss:
„Die Technologie von G-volution ebnet den Weg für die Dekarbonisierung einer historischen Industrie im Vereinigten Königreich. Die Verwendung unserer Lastbänke zur Simulation der Leistungslast einer Lokomotive, um die Wirksamkeit alternativer Kraftstoffe zu testen, ist das neueste spannende Projekt, das Crestchic für den Sektor der erneuerbaren Energien unterstützt hat. Dies ist eine wichtige Arbeit für die Dekarbonisierung wichtiger Industrien und wir sind stolz darauf, unseren Teil zu diesem Übergang beizutragen.“
Benötigen Sie Lastbanktests für Ihr Projekt zur CO2-Reduktion?
Wenn Sie Unterstützung beim Einsatz von Lastbanktests für Ihr Dekarbonisierungsprojekt benötigen, wenden Sie sich noch heute an das Crestchic-Team unter +49 (0)5673 913 787 oder besuchen Sie die Website hier.
ENDET
1 https://dataportal.orr.gov.uk/statistics/infrastructure-and-emissions/rail-emissions/