Wolle man den EU-weiten Plan erfüllen, die Mobilität bis zum Jahr 2040 klimaneutral zu gestalten, müsse die Bahn ihre Kapazitäten in etwa verdoppeln – das Potenzial zum Ausbau dieses Teils der Infrastruktur ist allerdings eher gering. Letztlich müsse man die Steigerung bei annähernd gleichem Bahn-Netzwerk hinbekommen, so der Geschäftsführer des Grazer COMET-Kompetenzzentrum, Jost Bernasch.
Umso länger, desto günstiger
Ein großer Knackpunkt im komplexen System liege in der Verbindung zwischen dem Antriebssystem über die Räder mit den Schienen: Je länger ein Zug auf einem funktionierenden Schienensystem seinen Dienst tun kann, desto günstiger wird der Schienenbetrieb, sagt der Teamleiter „Rail Systems“ bei dem Kompetenzzentrum, Josef Fuchs.
Ziel: Simulation für den gesamten Bahnbetrieb
Aus Messdaten aus dem Realbetrieb von Zügen in Österreich setzen die Forscher in einem Projekt ein virtuelles Abbild von Rädern und Schienen zusammen. Die Simulationen sollen es dann erlauben, für die einzelnen Komponenten des Systems festzustellen, wann etwa proaktiv Teile bestellt werden müssen, wo der Verschleiß groß zu werden droht und eine Wartung ansteht – so ließen sich teure und für den effizienten Betrieb hinderliche Stehzeiten von Zügen minimieren und aufwendige Schienenreparaturen eintakten, so der Forscher.
Aus solchen einzelnen „digital twins“ möchte man in der Folge zu Simulationen gelangen, die zum Beispiel das Bahnsystem mehr oder weniger vollständig abbilden, und in die laufend Daten aus dem Echtbetrieb einfließen, so Bernasch. Diesen Ansatz verfolgt man im Automobil-Bereich schon deutlich länger, nun ziehe der „konservativere“ Bahn-Sektor nach, sagt auch der Vizerektor der an „Virtual Vehicle“ beteiligten Technischen Universität (TU) Graz, Horst Bischof.
Durch die langen Vorarbeiten verfüge man im mittlerweile rund 300 Mitarbeiter zählenden „größten europäische Forschungs- und Entwicklungszentrum für virtuelle Fahrzeugtechnologie“ über das Know-how dazu. Neben den Gründungsgesellschaftern TU Graz, AVL, Magna und Joanneum Research zählen auch die Siemens Mobility Austria, voestalpine Metal Engineering GmbH und Infineon Technologies zu den Gesellschaftern.
Stromnetz-Management
Ein weiteres dickes Brett in Sachen Mobilitätswende ist das Management des Stromnetzes und Schwankungen in selbigem bei zuletzt wachsenden Anteilen von E-Autos – auch hier setzt man viele Hoffnungen in digitale Abbilder realer Systeme: So will man etwa herausfinden, wie die Batterien der bis zum Jahr 2030 erwarteten rund eine Million Elektrofahrzeuge als eine einzige „Giga-Batterie“ genutzt werden können. Diese habe angesichts des zu erwartenden Ausbaus ein Potenzial von einer Terawattstunde pro Jahr – das sei die eineinhalbfache Leistung des Kraftwerks Kaprun, eines der größten Speicherkraftwerke Europas, so Bernasch.