21.10.2025 – Ein Projekt unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE prüft, wie Solarstrom unter Einsatz innovativer Wechselrichter direkt ins Bahnstromnetz eingespeist werden kann.
Die Deutsche Bahn ist einer der größten Stromverbraucher in Deutschland und betreibt ein eigenes Stromnetz von knapp 8.000 Kilometern Länge. Wie dieses für die Einspeisung von Solarstrom genutzt werden kann, untersuchte das Projekt „PV4Rail“. Unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) entwickeln und testen die Projektbeteiligten einen Wechselrichter für die direkte Einspeisung von Photovoltaik-Strom ins Bahnstromnetz, analysieren das Flächenpotenzial längs der Gleise und führen techno-ökonomische Untersuchungen von Bahnstrom-PV-Anlagen durch.
Wechselrichter für Direkteinspeisung
Da das Bahnnetz nicht wie das öffentliche Netz mit einer Frequenz von 50 Hertz, sondern einphasig mit 16,7 Hz betrieben wird, wurde vom Projektpartner Vensys Elektrotechnik GmbH ein Zentralwechselrichter mit 2 MW Leistung entwickelt, der in zwei symmetrische Leistungsteile von jeweils 1 MW aufgeteilt ist. Im Multi-Megawatt-Labor des Fraunhofer ISE wurde einer der Leistungsteile getestet und ein Wirkungsgrad von 96,6 Prozent gemessen (inklusive Eigenverbrauch für Kühlung etc.). Das Fraunhofer ISE entwickelte zudem Regelungen für den netzbildenden Betrieb der Umrichter im Bahnnetz.
Knackpunkt Netzanschluss
Für die Ausführung des Netzanschlusses betrachtete das Team verschiedene Anschlussmöglichkeiten, je nach Größe der PV-Anlage: Während kleinere Anlagen bis 5 MW direkt in die Oberleitung einspeisen können, werden Leistungen bis 12 MW in Unterwerken über die Sammelschiene eingespeist. Für große Anlagen bis 40 MW muss im Allgemeinen ein eigenes Unterwerk mit Trafo und Schaltanlage zur Einspeisung ins 110-kV-Bahnnetz errichtet werden.
Photovoltaik-Anlage an einer Bahnstrecke. (Bild: © Deutsche Bahn AG / Foto: Claus Weber)
Nachholbedarf
Direkt in das deutsche Bahnstromnetz einspeisende PV-Anlagen werden jedoch nach Angaben der Projektbeteiligten aktuell kaum betrieben – oder beschränken sich lediglich auf Pilotinitiativen. Dabei schlummert in der PV-Einspeisung ins Bahnnetz viel Potenzial, wie Andreas Hensel, Projektleiter PV4Rail am Fraunhofer ISE, erklärt: „Ein relevanter Teil des Energiebedarfs im Bahnstromnetz könnte durch Photovoltaik abgedeckt werden, denn das PV-Flächenpotenzial längs der Bahnstrecken ist um ein Vielfaches höher als die Menge an Energie, die im Bahnstromnetz gebraucht wird“.
Um diese These zu untermauern, hat das Projektteam bundesweit geeignete Flächen identifiziert und mit Simulationen auf ihr Potenzial hin untersucht. Die Forscher kommen zum Ergebnis, dass selbst, wenn nur Flächen im Umkreis von zwei Kilometern um ein Bahn-Unterwerk einbezogen werden, die mögliche installierbare Nennleistung bei 37,6 GWp und der mögliche Stromertrag bei 32.920 GWh jährlich liegt. Zum Vergleich: Der Strombedarf für die Beförderung der Züge lag 2023 bei etwa 7.500 GWh.
Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert und gemeinschaftlich mit den Verbundpartnern IP SYSCON GmbH, EnBW AG und Vensys Elektrotechnik GmbH durchgeführt. (cp)