Virtuelles Kraftwerk spart Kosten im SBB-Stromnetz

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Bild eines SBB Zugs

Die SBB ist dieses Jahr als einziges Schweizer Unternehmen mit einem der begehrten globalen SAP Innovation Awards ausgezeichnet worden. Das Schweizer Bahnunternehmen hat mit seiner Lösung für intelligentes Lastmanagement im Bahnverkehr eine innovative, zukunftsfähige und nachhaltige Lösung präsentiert, die alle Kriterien für die Vergabe eines SAP Innovation Award erfüllt. Die auf SAP HANA Streaming Analytics basierende Lösung ermöglicht SBB, die Lastspitzen im Verbrauch elektrischer Energie zu brechen und so die Investitionskosten in die elektrische Versorgung zu senken – und das ohne Abstriche beim Passagierkomfort.

«Diese Auszeichnung bestätigt uns in unserem Bestreben, die Chancen der Digitalisierung zu nutzen, um Energie- und Kosteneffizienz zu erhöhen. Mit der aktiven Integration unserer Verbraucher leisten wir einen Beitrag zur Umsetzung der Energiestrategie des Bundes. Der Innovation Award ist uns Ansporn, diesen Weg konsequent weiterzuverfolgen.»

Beat Deuber, Leiter Energie der SBB

Der Taktfahrplan, die Heizung der Züge im Winter und die Kühlung im Sommer verursachen Schwankungen im Leistungsbedarf von erheblichem Ausmass. Um die Spitzen im Strombedarf zu decken, muss die SBB Kapazitäten bereitstellen, die allerdings nur für kurze Zeit benötigt werden. Im Rahmen eines umfassenden Plans zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Reduktion der Leistungsspitzen hat die SBB das Programm Lastmanagement mit dem Ziel lanciert, die Lastspitzen mit Hilfe eines Smart-Grid-Ansatzes zu brechen.

Die Idee dahinter: Statt für eine kurze Einsatzzeit zusätzliche Kapazitäten in Form von teuren Kraftwerken oder Frequenzumrichtern bereitzustellen, setzt die SBB dort an, wo elektrische Leistung benötigt wird. Verbraucher, die dafür in Frage kommen, sind beispielsweise Zugwagenheizungen, Weichenheizungen und langfristig auch Traktionsmotoren. Um Lastspitzen zu glätten, werden zum Zeitpunkt ihres Auftretens Verbraucher gezielt kurzfristig abgeschaltet oder in ihrer Leistungsaufnahme beschränkt.

«Der Zubau neuer Ressourcen erzeugt zusätzliche Betriebs-, Wartungs- und Unterhaltskosten. Nutzt man hingegen bestehende Ressourcen, sind die zusätzlichen Kosten deutlich geringer. Statt in teure Hardware investieren wir in intelligente Software und integrieren unsere Kunden zunehmend in unser Smart Grid. Dadurch können wir nicht zuletzt auch die Kosteneffizienz insgesamt steigern.»

Markus Halder, Programmleiter Lastmanagement bei der SBB

Ziel des Programms Lastmanagement, das die SBB als virtuelles Kraftwerk in ihrem Stromnetz betreibt, ist die Reduktion der Lastspitzen um 150 MW bis 2025. In einer ersten Phase steht die Steuerung von Wagen- und Weichenheizungen im Zentrum. Zusammen mit SAP Business Solutions hat die SBB eine intelligente Laststeuerung auf der Basis von SAP HANA Streaming Analytics aufgebaut.

Die Standardsoftware, die in der Lage ist, hohe Datenvolumen in Echtzeit zu verarbeiten, bildet den Kern einer komplexen Signalverarbeitungslösung. Sie erkennt Lastspitzen im Stromnetz automatisch anhand eines von Fachspezialisten entwickelten Algorithmus, bestimmt nach vorgegebenen Regeln, welche Lasten reduziert werden sollen und gibt diese Information an andere Systeme weiter, die Zug- und Weichenheizungen automatisch für maximal zwei Minuten ausschalten. Sobald die Lastspitze vorüber ist, werden die Heizungen kontrolliert wieder zugeschaltet. Passagiere spüren davon nichts, wie Tests in der Kühlkammer gezeigt haben.

«Mit der Ausschaltung von Heizungen erreichen wir eine Reduktion der Lastspitzen von 60 bis 70 MW. Gleichzeitig vermeiden wir Investitionen in neue Anlagen im zweistelligen Millionenbereich und optimieren durch den Einbezug der Verbraucher die Gesamtsystemkosten der Bahn. Was wir mit SAP aufgebaut haben, ist die Basis, um die Nachfrage weiterer Verbraucher zu steuern und zu optimieren. Wir haben damit das Fundament für weitere Ausbauschritte realisiert.»

Markus Halder, Programmleiter Lastmanagement bei der SBB

Der Machbarkeitsnachweis für die Abschaltung der Heizungen wurde 2016 in nur sechs Wochen mit Rapid Prototyping erbracht. 2017 haben SBB und SAP das Basissystem dafür entwickelt und im letzten Winter mit 15 Zügen getestet. Aufgrund der dabei gewonnen Erkenntnisse erfolgt derzeit der Feinschliff, bis Ende 2018 liegt die produktive Software-Version vor. Die Umrüstung der ersten Fahrzeugflotten hat nach erfolgreichen Testversuchen bereits begonnen; sie soll bis 2023 abgeschlossen sein.

«Die Vorgehensweise der SBB zeigt in beeindruckender Weise, dass sich mit der Standard-Plattform von SAP zukunftsweisende Anwendungen aufbauen lassen. Sie ist ein überzeugendes Beispiel dafür, dass sich die SAP-Plattform perfekt als Grundlage für innovative Unternehmen von morgen eignet. Wer wie die SBB den Mut und die Voraussicht hat, solche Plattformen für eine konsequent verfolgte digitale Transformation zu nutzen, ist ein Vorbild und verdient den SAP Innovation Award.»

Bernd Brandl, Managing Director von SAP Schweiz

Die SAP Innovation Awards werden Anfang Juni an der SAPPHIRE NOW in Orlando, Florida offiziell verliehen. SAP verteilt Awards in sieben Kategorien. Unter den rund 170 Aspiranten schafften es 67 in den Final, davon wurde rund ein Drittel mit einem Hauptpreis geehrt.

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Last modified: 01.06.18