„RailCharge“

TU Graz will E-Autos zum Laden auf Schiene bringen

Elektronik
07.06.2023 07:59

Wer lange Strecken mit dem E-Auto fahren möchte, muss sich Gedanken über die Reichweite und Ladestopps machen. Wenn elektrifizierte Autos den Großteil ihres Fahrwegs dagegen per Zug zurücklegen und dort über das bahneigene Stromnetz geladen würden, könnten das öffentliche Stromnetz entlastet, Ladezeit vernünftig genützt und Akkus kleiner gebaut werden. Experten der TU Graz arbeiten an der Realisierung dieser Idee.

Entspanntes Fahren auf weiten Strecken ohne das Lenkrad selbst in die Hand zu nehmen einerseits und die Flexibilität und Individualität des Pkw-Verkehrs auf der anderen Seite: Diese beiden Welten versucht das Sondierungsprojekt „RailCharge“ zusammenzubringen. Nach der Idee der Grazer Ingenieure legen E-Autos den Großteil ihres Fahrwegs auf dem Zug zurück und nutzen während der Fahrt das Stromnetz der Bahn und auch die Bremsenergie eines Zuges zur Aufladung des Akkus. Die ersten und letzten Kilometer werden dann mit dem Akku problemlos zurückgelegt.

Nach dem Konzept des Projektteams würde sich damit auch noch die erwartbare künftig hohe Belastung des Stromnetzes durch die Zunahme von Elektroautos lösen: „Nehmen wir einmal an, es kommen jetzt am Abend die Menschen nach Hause und wollen Zigtausende Fahrzeuge gleichzeitig schnellladen. Das belastet unser Elektrizitätsnetz, das derzeit aufgrund des Ausbaus der volatilen Quellen ohnehin etwas leidet“, erklärte Armin Buchroithner vom Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik. Wenn sich jedoch während der Bahnfahrt das Zugnetz nutzen lässt, seien die zu erwartenden Belastungen besser kontrollierbar und auch vorhersagbar, argumentiert der Forscher, der das Projekt auf Seite der TU Graz leitet. „Und wenn man Roll- und Luftwiderstand auf Kilometertonne oder einen Passagier aufrechnet, ist es mit der Bahn auch deutlich effizienter“, so Buchroithner.

Bei Fahrzeiten ab drei Stunden sinnvoll
Die Forscher haben im Rahmen des Projektes mit dem Verkehrsplanungsunternehmen verkehrplus sondiert, für welche Anwendungsfälle das Konzept „RailCharge“ am sinnvollsten wäre: Bei Urlaubsreisezügen, allgemein längeren Strecken ab etwa drei Stunden Fahrzeit oder einer Werksbahn dürfte laut TU schon einiges an Potenzial vorhanden sein. Bei kürzeren Strecken dürfte die Lösung aufgrund der Anfahrt zum Bahnhof sowie Verlade- und Abladezeit mit aktuellen Möglichkeiten und konservativer Ladetechnologie jedoch noch wenig erfolgversprechend sein. Durch neue Waggondesigns und weiterentwickelte Ladetechnik soll sich das künftig ändern.

Buchroithner und Peter Brunnhofer zeigen das System Matrix Charging (Bild: TU Graz/Helmut Lunghammer)
Buchroithner und Peter Brunnhofer zeigen das System Matrix Charging

Einige technische Lösungen sind bereits entwickelt oder zumindest konzipiert worden: In Kooperation mit dem Projektpartner easelink aus Graz ist eine Ladelösung entstanden, bei der ein nachrüstbarer Rüssel an der Unterseite des Autos sich auf eine Ladeplattform am Boden des Zugwagons absenkt. Dadurch gibt es keine steife Steckverbindung und Kabelwerk, wodurch das Risiko für Schäden am Fahrzeug durch die Bewegungen bei einer Zugfahrt - etwa durch Scheuern am Lack - entfällt.

Neue Waggonarchitektur
Und auch die Architektur des Waggons wurde gemeinsam mit SSC Railtech neu gedacht, da nicht nur Ladetechnologie untergebracht werden muss und die Fahrzeuge möglichst schnell, flexibel und automatisiert auf- und abgeladen werden müssen. Auch Tunnelfahrten mit den angestrebten hohen Geschwindigkeiten sind zu berücksichtigen, denn ohne ein geschlossenes Waggondesign könnten die Autos bei der Einfahrt in ein Tunnelportal sonst durch den sich aufbauenden Luftdruck zu Schaden kommen. Mit der Rail Competence Certification GmbH RCC ist ein weiterer Partner an Bord, der Erfahrung im Bereich Zertifizierung mitbringt.

Der nächste Schritt wäre die Umsetzung der Konzepte und Teilprojekte in die Realität: „Was mir persönlich vorschwebt, wäre ein Technologiedemonstrator in Form eines Waggons, der auf einer Teststrecke unterwegs ist. Vielleicht auch eine Strecke mit einem Grenzübergang“, erklärte Buchroithner. „Im Wesentlichen soll gezeigt werden, dass es möglich ist, Fahrzeuge unterschiedlicher Topologie auf der Schiene zu laden und sie kommen vollgeladen an“, sagte Buchroithner. Als Pilotprojekt schwebt ihm beispielsweise eine Fahrt von Wien nach Dresden oder Leipzig vor.

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