Brennstoffzelle oder Batterie? - Eine Analyse zum Einsatz in Triebzügen

摘要

Der vorliegende Artikel vergleicht die lokal emissionsfreien Antriebskonzepte Brennstoffzellenhybridtriebzug (FCEMU) und Oberleitungs-Batterietriebzug (OL-BEMU) anhand eines im Shift2Rail-Projekt FINE1 entwickelten generischen Einsatzszenarios. Die am DLR entwickelten Tools erlauben eine ganzheitliche fahrzeug- und infrastrukturseitige Bewertung dieser Fahrzeugkonzepte. Ein FCEMU bietet aufgrund seiner großen Reichweite eine hohe betriebliche Flexibilität, welche mit größeren fahrzeugseitigen Energiekosten im Vergleich zum OL-BEMU erkauft wird. Für einen OL-BEMU müssen ausreichend Ladezeiten zur Verfügung stehen. Unter der gewählten Annahme, dass mittlere Lade- und Entladeraten (C-Raten) der Batterie gleich sind, muss mindestens 50% der Betriebszeit eine Lademöglichkeit vorhanden sein. Die maximale Dauer einzelner Entladeintervalle ist limitiert. Sie hängt von der zur Verfügung stehenden Batteriekapazität und dem Energiebedarf ab - z.B. ergibt sich bei einem nutzbaren Entladehub von 50% und 1C Entladerate eine maximale zulässige Entladedauer von 30 Minuten. Fuel cell or battery? - An analysis on the usability in multiple units on non-electrified lines This article compares the locally emission-free powertrain concepts Fuel Cell Hybrid Electric Multiple Unit (FCEMU) and Catenary Battery Electric Multiple Unit (OL-BEMU) using a generic application scenario developed in the Shift2Rail project FINE1. The tools developed at DLR allow an integrated vehicle and infrastructure assessment of the vehicle concepts. Due to its large range, an FCEMU offers a high operational flexibility, which is bought-in by higher vehicle energy costs compared to an OL-BEMU. Sufficient charging times must be-available for an OL-BEMU. Assuming that the average charge and discharge rates (C-rate) of the battery are the same, there must be a charging option for at least 50% of the operating time. The maximum duration of single discharge intervals is limited. It depends on the available battery capacity and energy demand - e.g. with a usable discharge range of 50% and 1C discharge rate, the maximum permissible discharge duration is 30 minutes.