Etude préliminaire installation fixe d’accumulation d’énergie

• Forschungsstelle: BAV
• Projektnummer: 74

Abstract (Deutsch)

Im Rahmen einer von den Chemins de Fer du Jura (CJ) in Auftrag gegebenen Machbarkeitsstudie
wurde ein Simulationswerkzeug entwickelt. Ziel von diesem ist es herauszufinden, ob es technisch
und wirtschaftlich machbar ist im Bahnstromnetz der CJ einen Energiespeicher zu integrieren. Zwei
Indikatoren sind dafür zu analysieren: Möglichkeit zur Erhöhung der zurückgewonnenen Bremsenergie
der Züge und die Begrenzung der Leistungsspitzen zwischen den Unterwerken und dem Versorgungsnetz.
Ein Simulationswerkzeug wurde erstellt, welches das Rollmaterial, toplogische Gegebenheiten des
Streckennetzes, den Fahrplan und die Topologie des Bahnstromnetzes berücksichtigt. Um die Plausibilität
der Resultate zu verifizieren, wurden die Resultate des Simulator in einem ersten Schritt ohne
zusätzlichen Energiespeicher überprüft. Der Vergleich der monatlichen Stromrechnung für das Unterwerk
„Sceut“ lieferte einen Unterschied von nur + 1.3 % zwischen der realen und der „virtuellen“
Rechnung. Dies bestätigt die Richtigkeit des Simulationswerkzeuges und dessen Resultate.
Infolgedessen wurde der Simulator für die weiterführende Untersuchung zur Integration eines Energiespeichers
verwendet. Dieser Speicher wird parallel zum Unterwerk „Sceut“ angeschlossen. Dies
wird dadurch gerechtfertigt, weil an dieser Station die meiste Energie verbraucht wird und die markantesten
Leistungsspitzen auftreten. Eine Strategie für das Ladezustand-Management wurde implementiert.
Diese Strategie führt zu einer Minderung der Energierechnung um 10 % und reduziert ebenfalls
die Rechnung für die Leistungsspitzen um 18 %. Schlussendlich ergibt sich somit eine Reduktion der
gesamten Stromrechnung für das Unterwerk Sceut um 12.14 %.
Dieses Gewinnpotential wurde als zu gering eingestuft, weshalb ein Energiespeicher parallel zum
Standort Sceut nicht sinnvoll ist. Dies unter dem Vorbehalt weiterführender Studien.

Abstract (Englisch)

In the frame of a preliminary study proposed by the Chemins de Fer du Jura (CJ), a simulation tool
has been developed. The objective is to identify if it makes sense technically et financially to insert on
such a network an installation for fix energy storage. Two potential gains must be investigated: the
increase of energy recovering possibilities when the trains are braking, as well as the limitation of the
peak power the feeding stations have to provide to the network.
A simulator has been defined, where the trains, the topological and schedule constraints, and the electrical
topology of the entire system are modeled. This tool has been tested without accumulator, in
order to study the accuracy of the results. The comparison of a monthly bill addressed to the CJ for
the feeding station “Sceut” to a virtual bill obtained through energy and power balance from the simulation
tool led to a +1.3% difference, which validates the tool that is developed.
This network simulation has then been used for the study of fix energy storage installation, in parallel
with the feeding station “Sceut”. This last is indeed that one which is the most solicited in terms of
energy required. It is also the feeding station that must provide the highest level of peak power. An
energy management strategy is implemented for the battery. It leads to a 10% reduction for the energy
bill, and a reduction of 18% for the maximal peak power. As a final balance, the monthly bill for the
feeding station is reduced down to 12.14%.
This possible reduction in a monthly bill was judged too low. This is why it was not recommended the
launch the practical integration such a storage system in parallel with one the feeding station, under
the condition of complementary studies.

Abstract (Französisch)

Dans le cadre d’une étude préliminaire proposée par les Chemins de Fer du Jura (CJ), un outil de
simulation a été développé. L’objectif est d’identifier s’il est techniquement et financièrement possible
d’insérer sur le réseau des CJ une installation d’accumulation d’énergie. Deux indicateurs sont à analyser
: l’augmentation des possibilités de récupération de l’énergie lors des freinages des trains, ainsi
que la limitation des puissances crêtes que les sous-stations doivent fournir au réseau.
Un simulateur de réseau a été défini, pour lequel le matériel roulant, les contraintes topologiques et
horaires, ainsi que la topologie électrique ont été modélisées. Cet outil a été testé sans intégration
d’installation d’accumulation d’énergie afin de s’assurer de la consistance des résultats qui sont fournis.
La comparaison d’une facture mensuelle adressée au CJ pour la sous-station « Sceut » à une
facture virtuelle établie selon les bilans d’énergie et de puissance crête obtenus par ce simulateur
montre une différence de +1.3%, ce qui valide l’outil développé
Le simulateur de réseau a par conséquent été utilisé pour l’étude d’une installation d’accumulation
d’énergie en parallèle de la sous-station « Sceut ». Cette dernière est en effet la plus sollicitée en
termes d’énergie injectée à la caténaire. C’est également la sous-station pour laquelle le niveau de
puissance crête est le plus grand. Une stratégie de gestion de l’état de charge de la batterie a été
implémentée. Elle conduit à réduire de 10% la facture en énergie et de 18% la valeur crête de la puissance.
Au final, la facture mensuelle pour la sous-station « Sceut » est réduire de 12.14%.
Ce potentiel de réduction a été jugé minime, raison pour laquelle il n’a pas été jugé utile d’envisager
l’implantation d’un dispositif de stockage en parallèle de la sous-station « Sceut », sous réserve
d’études complémentaires.

Publikationen / Ergebnisse (Französisch)

Zugehörige Dokumente

• P-074 Rapport final [PDF] 3'432 kB