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Solarstrom direkt ins Bahnnetz einspeisen – #Zukunftstechnologie Hochleistungselektronik

Das Wissenschaftsjahr 2025 – Zukunftsenergie des Bundesministeriums für Bildung, Forschung, Technologie und Raumfahrt widmet sich den Lösungen und Ideen der Energieforschung. Für uns am größten Forschungsinstitut für Solarenergie in Europa gehört das seit 1981 zu unserer DNA. Deshalb haben wir unsere Kolleginnen und Kollegen gefragt, welche #Zukunftsenergie eine besondere Rolle in ihrem Arbeitsalltag spielt. In dieser Blogserie stellen wir unsere Forschenden, ihre Projekte und ihren persönlichen Blick auf Energie und die Energiewende vor.

Andreas Hensel entwickelt am Fraunhofer ISE Systemtechnik und Leistungselektronik für große Energieanlagen, wie zum Beispiel große Batteriespeicher oder auch Ladeinfrastruktur für den Schwerlastverkehr. Besonderen Wert legt der Ingenieur dabei darauf, dass die neu entwickelten Systeme ressourceneffizient sind.

Für welche Zukunftstechnologie kannst du dich begeistern? Warum?

Was ich faszinierend finde, ist die Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs, also zum Beispiel von LKW. Ich finde cool, was es hier schon an Technik gibt, die wir demnächst auf den Straßen sehen werden. Perspektivisch wird es hier bald Fahrzeuge und Ladeinfrastruktur geben, die innerhalb der Fahrerpause von 30 Minuten eine Beladung mit den nächsten 400 km Reichweite ermöglichen.


Andreas Hensel

Andreas Hensel
Gruppenleiter »Hochleistungselektronik und Systemtechnik«


Du arbeitest mit im Forschungsprojekt »PV4Rail« (Entwicklung eines ganzheitlichen Konzeptes und eines Umrichters für die Einspeisung von PV-Strom ins Bahnstromnetz). Welchen Beitrag leistet das Projekt im Hinblick auf Zukunftsenergien?

Das Stromnetz der Bahn verfügt über knapp 8.000 Kilometer eigene Stromleitungen, die sich fast flächendeckend über Deutschland verteilen und mit einer eigenen Frequenz von 16,7 Hertz betrieben werden. Und längs der Bahnlinien wären jede Menge Flächen für Photovoltaik-Anlagen verfügbar, die direkt ins Bahnnetz einspeisen könnten – ohne lange Übertragungswege. Wir haben im Projekt mit unseren Partnern einen 1 MW-Umrichter gebaut und getestet, der Solarstrom ohne Umwandlungsverluste direkt ins Bahnnetz einspeisen kann, netzbildende Regelungen für die Geräte entworfen und die Flächenpotenziale längs der Bahnstrecken analysiert. Unser Ergebnis: technisch ist es möglich, die Bahn komplett mit Solarstrom zu versorgen, auch die Flächen geben ein Vielfaches des benötigten Stroms her. Dass dies dennoch nicht umgesetzt wird, hat ausschließlich regulatorische Gründe. In anderen Ländern, wie in Österreich, wird bereits PV-Strom ins Bahnnetz direkt eingespeist. Wir würden gerne eine Pilotanlage bauen, um dies auch in Deutschland zu demonstrieren.

Das Flächenpotenzial für  PV-Anlagen entlang der Bahngleise in Deutschland wird bisher fast nicht genutzt. Im Projekt  »PV4Rail« soll diese systemtechnische Lücke geschlossen werden, indem Grundlagen erarbeitet und eine optimierte Leistungselektronik und Systemtechnik entwickelt werden.
Das Flächenpotenzial für PV-Anlagen entlang der Bahngleise in Deutschland wird bisher fast nicht genutzt. Im Projekt »PV4Rail« soll diese systemtechnische Lücke geschlossen werden, indem Grundlagen erarbeitet und eine optimierte Leistungselektronik und Systemtechnik entwickelt werden. © AdobeStock, YesPhotographers; Collage: Fraunhofer ISE

 Warum hast du dich für die Energieforschung entschieden?

Bereits im Studium habe ich viele Gleise gelegt, die in diese Richtung geführt haben. Damals habe ich schon Photovoltaik-Anlagen auf Dächer geschraubt, und ich wollte immer verstehen, wie dieser Wechselrichter funktioniert, der am Ende im Keller steht. Ich bin dann ans ISE gekommen, weil hier im Bereich Leistungselektronik unter der Leitung von Prof. Bruno Burger Tolles geleistet wurde.

Andreas nimmt Messungen an einem dreiphasigen Mittelspannungsumrichter mit einer Leistung von 250 kVA und einer AC-Ausgangsspannung von 3 kV vor.
Andreas nimmt Messungen an einem dreiphasigen Mittelspannungsumrichter mit einer Leistung von 250 kVA und einer AC-Ausgangsspannung von 3 kV vor. © Fraunhofer ISE / Foto: Dirk Mahler

Welche Fake News zur Energiewende ärgert dich am meisten? Welchen wissenschaftlichen Fakt zur Energiewende sollte jeder/jede kennen? 

Dass derzeit massiv in den Medien verbreitet wird, dass die Energiewende mit Photovoltaik und Wind grundsätzlich nicht möglich ist, wobei die Dunkelflauten angeführt werden. Wir befinden uns jetzt an der Stelle der Transformation, wo sich die Erneuerbaren nicht mehr einfach so in die Märkte und Netze integrieren lassen. Dies als Scheitern darzustellen, ist jedoch grundlegend falsch. Ein Fakt, den jeder kennen sollte, ist die Tatsache, dass uns alle technischen Möglichkeiten zur Verfügung stehen, eine stabile und sichere Energieversorgung aus 100 % Erneuerbaren Energien zu gewährleisten.

Was gibt dir persönlich Energie?

Das sind auf jeden Fall meine Kinder! Und der Sport! Am Einspeisezähler zu sehen, dass die Stromproduktion mit Sonnenstrom tatsächlich funktioniert!

Titelbild: © Deutsche Bahn AG / Foto: Claus Weber

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