AUSZUG | eb - Elektrische Bahnen 10/2015

480 Forum 113 (2015) Heft 10 Streckenelektrifizierung in Dänemark Sind 50-Hz-Umrichter auch wirtschaftlich? Zum Kommentar eb 9/2015 Seite 422: In den vergangenen Jahren waren immer wieder Artikel zum Thema ökonomische und technische Vorteile statischer Umrichter zu lesen. In den meisten Artikeln werden Umrichter als die zukünftig marktbeherrschende Tech- nologie zur Speisung elektrischer Bahnnetze gepriesen. Die technischen Vorteile der Umrichtertechnik, besonders bei Speisung von 50-Hz-Systemen, sind unbestritten. Jedoch musste ich in der aktuellen Ausgabe erneut feststellen, dass die ökonomische Bewertung der Umrichtertechnik nach meinem Er- achten nicht korrekt dargestellt wird. Wenn konventionelle 50-Hz-Speisung mit Um- richterspeisung verglichen wird, so sind neben den spezifischen Investkosten, welche für Umrichter mo- mentan schätzungsweise um Faktor 2,5 höher liegen, auch die zu installierende Leistung der Unterwerke zu berücksichtigen. Transformatoren werden üblicher- weise entsprechend der geforderten Dauerlast ausge- legt, da deren thermische Kapazität eine Überlastung des Betriebsmittels bis circa Faktor 3 kurzfristig zulas- sen kann. Leider ist die Überlastfähigkeit statischer Umrichter nahezu nicht vorhanden, sodass jeweils die geforderte Spitzenlast in den Unterwerken zu installie- ren ist. Bei typischen Bahnanwendungen können sich Dauerleistung und Spitzenleistung um bis zu Faktor 3 (oder gar höher) unterscheiden. Die Kosten eines Ein- zelunterwerkes würden dann nicht um Faktor 2,5 (In- vestkosten), sondern um Faktor 7,5 höher liegen als bei konventionellen Transformatorunterwerken. Selbstverständlich müssen die positiven Effekte wie geringere Anzahl Unterwerke (Ausfallszenarien nicht berücksichtigt), bessere Ausnutzung rekupe- rierter Leistung oder geringere Netzrückwirkungen auf das dreiphasige Landesnetz berücksichtigt wer- den. Zusätzlich müssen die Kosten für eventuelle Symmetriermaßnahmen berücksichtigt werden. Da- bei möchte ich jedoch darauf aufmerksam machen, dass die zu installierende Leistung eines Symmetrier- umrichters in vielen Fällen deutlich unterhalb der Unterwerksspitzenleistung liegen wird. Des Weiteren ist der Symmetrierumrichter nur ein „halber Um- richter“ (nur Zwischenkreis und 3-phasiger 4QS), weshalb die spez. Investkosten deutlich unter denen eines Vollumrichters gleicher Leistung liegen sollten. Aus den genannten Gründen finde ich die Aussa- ge, dass „Kompensationsanlagen … in ihrem Aufwand den Vollumrichtern kaum nachstehen“, sehr unglück- lich gewählt, da der physikalische Effekt der fehlenden Überlastfähigkeit statischer Umrichter vollständig unbe- rücksichtigt bleibt sowie kein Hinweis auf die signifikant geringeren Investitionskosten (spezifische Kosten und (oftmals) geringere zu installierende Leistung) gegen- über einem Vollumrichter vorhanden ist. Es entsteht nach meinem Erachten ein falsches Bild über die derzei- tige Rentabilität der Umrichtertechnik in Unterwerken. Martin Ufert , Dresden Wie bei jeder Großinvestition muss selbstverständlich auch die Wirtschaftlichkeit von Umrichterwerken unter- sucht werden. Sowohl im Vorspann wie am Schluss der vereinfachten Modellrechnung in eb 4/2012 (Seite 128– 132) war gesagt worden, dass das Ergebnis dazu ermu- tigt, genau dies zu tun. Wichtig war dabei, alle relevanten Positionen aufzulisten, die in jedem konkreten Einzelfall anders einfließen werden. Dabei war sogar nur die statio- näre Seite betrachtet worden, während real beispielsweise ganze Triebfahrzeugflotten allein wegen der Fahrleitungs- trennstellen zusätzlich Widerstandsbremsen benötigen. Zu einigen Parametern sind die Annahmen in dem Brief von M. Ufert zu pessimistisch. Bemessung • Umrichterspeisung ermöglicht im Gegensatz zur kon- ventionellen Speisung bei 50-Hz- und 60-Hz-Bahnen durchgeschaltete Oberleitungen und damit gegensei- tige Entlastung der benachbarten Unterwerke (UW). • Umrichter der neuesten Generation sind schon etwas überlastbar, und dabei wird es nicht bleiben. Vor 55 Jahren waren Dioden der ersten Generation nicht überlastbar und mussten deshalb mit aufwän- digen Schnellabschaltungen geschützt werden. • Umrichter schalten bei Überlast nicht ab, son- dern steuern in die Strombegrenzung. Wenn dann der Zufluss von Nachbar-UW nicht aus- reicht, muss kurzzeitig die Oberleitungsspan- nung etwas gesenkt werden. • Umspanner mit typisch 10% bis 15% Kurzschluss- spannung bewirken zusammen mit dem induktiven 50-Hz-Blindwiderstand der Oberleitung bei Überlast gleichfalls kräftigen Spannungsfall, der sich ähnlich wie die Stromgrenze des Umrichters auswirkt. Ver- schärfend kommt dann aber dazu, dass Nachbar- UW nicht über die Trennstellen helfen können. Symmetrierung Für vollständige Symmetrierung einer Einphasenlast muss die Hälfte der Wirkleistung umverteilt werden. Um den Leistungsfaktor anzuheben, braucht man für Blindleistung im Betrag der halben Wirkleistung ein weiteres Viertel. Da ist man schon bei Dreiviertel der Gesamtleistung. Und dabei hat der Symmetrierum- richter weniger Freiheitsgrade als der Vollumrichter. Investitionen Zu den „Investkosten“ – womit vermutlich die Inves- titionen selbst gemeint sind und nicht deren jährli- cher Kapitaldienst – gilt: • Die Preise für Leistungstransformatoren steigen nicht proportional mit der Scheinleistung, son-