Machbarkeitsstudie Energieeffizienz FLIRT

• Forschungsstelle: BAV
• Projektnummer: 059

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Zugehörige Dokumente

• Kurzbeschrieb [PDF] 409 kB

Projektziele (Deutsch)

Aufzeigen von Einsparpotenzialen beim Energiebedarf der SBB FLIRT Fahrzeuge in den Bereichen Traktion, Abstellung, Komponenten und Fahrwiderstand.

Abstract (Deutsch)

In der Energiestrategie der SBB kommt der Steigerung der Energieeffizienz und somit dem Energiesparen eine Schlüsselrolle zu. Bis zum Jahr 2025 will die SBB nur noch mit Strom aus erneuerbaren Energien fahren. Dafür will sie rund 20 Prozent ihres prognostizierten Jahresenergieverbrauchs, also 600 Gigawattstunden, einsparen.

Auch bei relativ modernen Triebfahrzeugen wie dem FLIRT, lässt sich die Energieeffizienz noch weiter steigern. Insgesamt wurden in einer Machbarkeitsstudie Massnahmen aus den Bereichen :

- Antriebsoptimierung (Zwischenkreisspannung, Fahrmotorfluss, Teillastbetrieb, Taktsperre bei Stillstand,
Trockentransformator),

- Fahrzeugbedienung (Fahrschalter-Kennlinie, Bereitstellzeit),

- Abstellung (Schlummerbetrieb, Überfuhrbetrieb, Druckluftsystem, Hilfsbetriebe und Verbraucher, Kühlung
von Komponenten) und

- Aerodynamik

untersucht und bewertet. Für die Abschätzungen wurden die nötigen Grundlagen erarbeitete und der Ist-Zustand auf den Fahrzeugen evaluiert.

Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass die gesamten durch Softwareanpassungen im Fahrzeugleitgerät und im Stromrichter zusammen erreichbaren Einsparungen knapp 85 MWh pro Jahr je Fahrzeug betragen. Dies entspricht 13.5 GWh/Jahr für der Umrüstung aller Fahrzeuge der Flotte, sofern sich mit Rücksicht auf die Kosten der Softwarezulassung alle realisieren lassen. Weitere Energieeinsparungen lassen sich durch den Einsatz von Trockentransformatoren als Traktionstransformatoren oder aerodynamische Optimierungen im Dachbereich realisieren.

Durch die Fahrzeuglieferantin sind die Kosten einzelner Massnahmen aufgezeigt. Die Bewertung der Wirtschaftlichkeit der einzelnen Massnahmen erfolgt durch die SBB und zeigt aufgrund unterschiedlicher Teilflottengrössen und betroffener Zulassungen im In- und Ausland grosse Unterschiede. Je nach Massnahme liegt der statische Payback zwischen wenigen Jahren und mehreren Jahrzehnten. In der folgenden Realisierung sollen wirtschaftliche Massnahmen umgesetzt werden mit statischem Payback zwischen 2 und 11 Jahren.

Diese Machbarkeitsstudie wurde im Rahmen der Energiestrategie 2050 des öffentlichen Verkehrs vom Bundesamt für Verkehr mit 68‘860 CHF unterstützt, die Projektnummer lautet 059 Studie Energiesparpaket FLIRT. Der Bearbeitungszeitraum ist vom 17. Februar 2015 bis zum 15. Februar 2016.

Abstract (Englisch)

In the SBB's energy strategy increasing energy efficiency and thus energy saving plays a key role. By the year 2025 the SBB wants to drive only with electricity from renewable energies. For this, the SBB wants to save about 20 percent of its projected annual energy consumption, that is 600 gigawatt hours.

Even with relatively modern vehicles such as the FLIRT, energy efficiency can be further increased. In a feasibility study measures from the fields of :

- Drive optimization (DC link voltage, magnetic flux, partial load operation, clock inhibit at standstill, dry transformer),

- Vehicle operation (traction/break switch characteristics, scheduling time),

- Parked vehicle (sleep mode, transfer services, compressed air system, auxiliary power supply and consumer,
cooling of components) and

- Aerodynamics

examined and assessed. The necessary basics for the assessments were worked out and the current state on the vehicles was evaluated.

The study concludes that the total savings achieved through software adaptations in the vehicle control system and in the traction converter are just under 85 MWh per year per vehicle. This corresponds to 13.5 GWh / year for the conversion of all vehicles of the fleet, provided that all costs can be realized with regard to the costs of the software licensing. Further energy savings can be achieved by the use of dry transformers as traction transformers or aerodynamic optimization in the roof area.

The costs of individual measures are indicated by the vehicle supplier. The assessment of the economic efficiency of the individual measures is carried out by SBB and shows great differences due to different partial fleet sizes and the relevant approvals in Switzerland and abroad. Depending on the measure, the static payback is between a few years and several decades. In the following implementation, economic measures are to be implemented with a
static payback between 2 and 11 years.

This feasibility study was supported by the Federal Transport Office (Bundesamt für Verkehr) in the framework of the energy strategy 2050 of public transport with 68'860 CHF, the project number is 059 Studie Energiesparpaket FLIRT. The processing period is from February 17th 2015 to February 15th 2016.

Abstract (Französisch)

L’accroissement de l’efficacité énergétique et donc des économies d’énergie joue un rôle prépondérant dans la stratégie énergétique des CFF. D’ici à 2025, les CFF se sont engagés à ne plus utiliser que du courant issu d’énergies renouvelables. Pour y parvenir, ils entendent réduire leur consommation d’énergie annuelle de 20%, ce qui représente 600 GWh.

Même dans le cas de véhicules moteurs aussi modernes que les véhicules FLIRT, l’efficacité énergétique peut encore être renforcée. Une étude de faisabilité a donc été réalisée dans le but d’envisager et d’évaluer diverses mesures portant sur les aspects suivants:

- Optimisation de la traction des véhicules (tension du circuit intermédiaire, flux des moteurs de traction,
mode de charge partielle, blocage des impulsions à l’arrêt, transformateur sec);

- Maîtrise des véhicules (courbe caractéristique du manipulateur de traction/freinage, temps de préchauffage);

- Garage des véhicules (mode veille, mode d’acheminement, système d’air comprimé, services auxiliaires et
consommateurs, refroidissement de composants);

- Aérodynamisme.

Des documents de référence ont été élaborés et l’état réel des véhicules a été évalué pour faciliter l’appréciation des mesures envisagées.

L’étude a permis de démontrer qu’il serait possible d’économiser pas moins de 85 MWh par an et par véhicule en adaptant les logiciels de la logique de commande et du convertisseur des véhicules en question. Cela représente au total 13,5 GWh/an pour l’ensemble des véhicules de la flotte, à condition toutefois que le coût d’homologation des logiciels ainsi modifiés ne soit pas jugé excessif. Par ailleurs, l’utilisation de transformateurs secs en guise de
transformateurs de traction ou une optimisation des caractéristiques aérodynamiques des toits des véhicules pourrait permettre de réduire davantage les coûts.

Le fabricant des véhicules a fourni des informations sur les coûts induits par les diverses mesures. Les CFF se sont chargés d’évaluer leur rentabilité respective. De grandes divergences ont ainsi pu être constatées compte tenu des différences de taille entre les flottes partielles et des particularités concernant l’homologation des véhicules en Suisse ou à l’étranger. Ainsi, si certaines mesures peuvent être rentabilisées en quelques années seulement (payback statique), d’autres ne peuvent l’être qu’au terme de plusieurs décennies. Les mesures économiques envisagées dans la suite du document ont un seuil de rentabilité compris entre 2 et 11 ans.

La présente étude de faisabilité a été cofinancée par l’OFT à hauteur de CHF 68 860 dans le cadre de la Stratégie énergétique 2050. Le projet, intitulé «Studie Energiesparpaket FLIRT (Étude relative au programme d’économie d’énergie FLIRT)», porte le numéro 059. L’étude a été réalisée entre le 17 février 2015 et le 15 février 2016.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

Zugehörige Dokumente

• Schlussbericht [PDF] 383 kB