MOSENAS – „Modularer skalierbarer Energiespeicher für einen nachhaltigen Schienenpersonennahverkehr“

Im BMDV-geförderten Projekt MOSENAS arbeitet das DLR gemeinsam mit Stadler Rail an der Konzeptionierung und Entwicklung eines modularen und skalierbaren Batteriespeichers. Dieses System soll dem Einsatz in batterieelektrisch betriebenen Schienenfahrzeugen (BEMU) auf teilelektrifizierten Bahnstrecken dienen. Besondere Beachtung finden hierbei außerdem die Themen Betriebstauglichkeit, Wirtschaftlichkeit und Vereinbarkeit mit der Ladeinfrastruktur.

MOSENAS - Fahrzeug-Infrastruktur

Das Projekt MOSENAS ist in sechs Arbeitspakete unterteilt, wobei das DLR Institut für Fahrzeugkonzepte in allen Arbeitspaketen inhaltliche Arbeiten verantwortet.

Im Hauptarbeitspaket Modulares Konzept AP 1 werden die aus dem betrieblichen und Streckenbetrieb von elektrischen Triebzügen mit Akkumulator (ETA) bzw. Batterietriebzügen (BEMU) resultierenden Anforderungen an modulare, skalierbare Batteriesysteme erarbeitet. Mittels Analyse des deutschen SPNV-Streckennetzes werden hierbei allgemeine und streckenabhängige Einflussfaktoren, die für eine geeignete Dimensionierung des modularen Energiespeichersystems notwendig sind, untersucht. Mit Hilfe abgeleiteter Dimensionierungsgrößen erfolgt die technische Konstruktion des Modulsystems unter Beachtung von Packagingrandbedingungen. Ebenso betrachtet wird eine perspektivische Integration eines Brennstoffzellenmoduls.

Das Hauptarbeitspaket Energiebedarf (AP 2) umfasst die Untersuchung und Verifikation von spezifischen Einflussfaktoren während des Betriebs in den Tages- und Tourenumläufen, wobei das dynamische Verhalten des modularen Energiespeichersystems, z. B. unter Berücksichtigung von Ladefenstern, Rekuperation, Nebenverbrauchern und meteorologischen Einflüssen, im Mittelpunkt der Arbeiten steht.

Die Erforschung des Zusammenwirkens unterschiedlicher Akkumulatortechnologien (Zellchemien oder -formate), zur Erfüllung der dynamischen Anforderungen an das Fahrzeug, steht im Fokus des Arbeitspaketes Batteriesystem (AP 3). Die Erkenntnisse eines detaillierten Technologiemonitorings, einer Batteriemesskampagne sowie einer Batteriealterungsmodellierung dienen als direkter Input für die Entwicklung eines Funktionsmusters aus welchem perspektivisch ein Seriensystem entstehen soll.

Im AP 4, Betrieb und Sicherheit, werden Frühindikatoren kritischer Batteriezustände, effiziente Brandschutzstrategien und Lagerungskonzepte evaluiert und entwickelt.

Im AP 5 (Sektorenkopplung) werden Systemlösungen für optimale Nachladeinfrastruktur- / Fahrzeugenergiespeicherkombinationen identifiziert, die einen ökonomischen und

robusten Betrieb mit verringerten Auswirkungen auf das öffentliche Stromnetz ermöglichen. Außerdem wird die Einbindbarkeit von Erneuerbare Energie-Anlagen an Nachladeinfrastrukturen systemisch analysiert.

Abschließend wird im Arbeitspaket Ökobilanz (AP 6) eine in unterschiedlichen Aggregierungsstufen gestaffelte Ökobilanzierung (LCA) von Batteriesystemen durchgeführt.

Projektziele

Konzeptionierung und Entwicklung eines skalierbaren Energiespeicher-Systems mit einheitlichem Formfaktor
Erarbeitung eines Strecken-Simulationswerkzeugs zur sichereren Ermittlung der Einsatzfähigkeit von Batterietriebzügen für bestimmte Strecken- und Betriebsprofile
Ermittlung von Sektorenkopplungspotentialen und optimierten, netzverträglichen Betriebsszenarien
Erstellung einer Ökobilanzbetrachtung

Zuwendungsgeber

Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) – Förderrichtlinie Elektromobilität
Förderkennzeichen MOSENAS: 03EMF0403B
Projektpartner (falls zutreffend)
Stadler Deutschland GmbH
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt – Institut für Fahrzeugkonzepte
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt – Institut für vernetzte Energiesysteme

Projektlaufzeit

01/2022 bis 10/2024

Kontakt

Herr Christoph Streuling

Projektleitung DLR

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Institut für Fahrzeugkonzepte | Fahrzeugsysteme und Technologiebewertung

Rutherfordstr. 2 | 12489 Berlin

Telefon +49 (0)30 67055-8055

Kontakt

Dr.-Ing. Stephan Schmid
Abteilungsleitung Fahrzeugsysteme und Technologiebewertung
Stuttgart
Tel.: +49 7116862-533

Mascha Brost
Gruppenleitung Straßenfahrzeuge und digitale Systeme
Stuttgart
Tel.: +49 7116862-212

Simone Ehrenberger
Gruppenleitung Umwelt und Transformation
Stuttgart
Tel.: +49 7116862-412

Johannes Pagenkopf
Gruppenleitung Schienenfahrzeuge
Berlin
Tel.: +49 30 67055-7957

Systemanalyse