Verkehr | 8. September 2022

Magglingenbahn spart 30 Prozent Strom mit einzigartigem Energiesystem

Weltneuheit bei der von ABB-Systemen angetriebenen Standseilbahn Biel-Magglingen: Das lokale Speichern der rekuperierten Bremsenergie und der selbst generierten Solarenergie deckt fast einen Drittel des Energieverbrauchs der Magglingenbahn.

Die befürchtete Strommangellage im kommenden Winter macht in der Schweiz Schlagzeilen. Sparpotenziale und neue Ideen für die nachhaltigere Nutzung von Energie werden dringend gesucht.

Umfassende Sanierung im Jahr 2019

Lange vor dieser sich abzeichnenden Krise haben die Verkehrsbetriebe Biel (VB) im Zuge des Retrofits der Magglingenbahn eine völlig neuartige Energiespar-Lösung realisiert, deren Konzept auf andere Stand- und Luftseilbahnen übertragbar ist: «Im Rahmen der umfassenden Sanierung im Jahr 2019 – mit Austausch von Schienen, Trassee, Seiltrieb und Steuerung sowie Renovation der Panoramawagen – haben wir in Zusammenarbeit mit Partnern auch ein einzigartiges Energiesystem realisiert, mit dem wir rund dreissig Prozent unseres eigenen Energiebedarfs decken können», erklärt Raphaël Schlup, Leiter Technik und Betrieb der Magglingen- und Leubringenbahn und in dieser Funktion Hauptverantwortlicher der Totalsanierung.

Rund 330'000 Fahrgäste transportiert die Magglingenbahn jährlich.

1800 m langes Zugseil verbindet die beiden Wagen

Die ursprünglich 1887 erbaute Magglingenbahn ist eine Standseilbahn, damals die längste Europas. Als Pendelbahn sind ihre beiden Wagen durch ein einziges Zugseil verbunden. Bei der – natürlich gleichzeitigen – Abfahrt der beiden Wagen an Tal- und Bergstation muss dem System zuerst Antriebsenergie zugeführt werden. Je schwerer dabei der talseitige Wagen beladen ist, desto grösser ist die beim Anfahren nötige Stromspitze, welche der Energieversorger als Leistungsspitze teuer verrechnet. Hat der bergwärts fahrende Wagen gut die Hälfte der rund 1700 Meter langen, knapp 440 Höhenmeter überwindenden Strecke erreicht, ist keine Energiezufuhr mehr nötig: Sein talwärts fahrendes Gegenstück zieht ihn nun hoch, wobei das relative Gewicht des Zugseils und die Gefälledifferenz der Bahnstrecke den Unterschied macht: Die Seillänge und damit das Gewicht des Seils auf der Seite des talwärts fahrenden Wagens nimmt nun gegenüber dem bergwärts fahrenden stetig zu. Das 1800 Meter lange Zugseil wiegt insgesamt 10 Tonnen.

Die Panoramawagen bieten den Passagieren einen pittoresken Blick auf die Stadt Biel.

Bremsenergie wird rekuperiert

Der talwärts fahrende Wagen muss jetzt sogar abgebremst werden. Die dabei frei werdende Energie lässt sich zurückgewinnen, also rekuperieren. «Diese rekuperierte Energie haben wir vor dem Umbau ins Versorgungsnetz zurückgespeist. Aber das war betrieblich und wirtschaftlich mässig attraktiv», so Schlup. «Die Kompensation der Leistungsspitzen und die Senkung des Energieverbrauchs insgesamt sind nicht nur wirtschaftlich interessanter, sondern wirken – im Gegensatz zu den erneuerbaren Energien und der Elektromobilität – auch netzstabilisierend».

«Die Kompensation der Leistungsspitzen und die Senkung des Energieverbrauchs insgesamt sind nicht nur wirtschaftlich interessanter, sondern wirken – im Gegensatz zu den erneuerbaren Energien und der Elektromobilität – auch netzstabilisierend».

80 Prozent der Brems- und Solarenergie lokal speichern

Die Hochschule Luzern (HSLU) erarbeitete für die VB eine Machbarkeitsstudie zum Energiemanagement der Magglingenbahn mit Zwischenspeicher für die rekuperierte Energie, um sie für die Bahn selbst wieder zu nutzen – sowie einer Photovoltaikanlage auf dem Dach der Bergstation, um den Batteriespeicher zusätzlich aufzuladen. Es zeigte sich, dass im Jahresverlauf mit ausgeklügeltem Energiemanagement rund 80 Prozent der Energie aus beiden Quellen lokal gespeichert werden können. Ist der Speicher voll, wird der Überschuss ins Netz eingespeist.

Auf dem Dach der Bergstation sind auf einer Fläche von 240 Quadratmetern Photovoltaik-Paneele installiert.

Motor und Frequenzumrichter von ABB

Das Vorhaben setzten die VB mit den Firmen Frey AG Stans – Experten für Seilbahn-Steuerungssysteme – und der Doppelmayr-Garaventa Group, – einem führenden Hersteller von Seilbahnen, – mit Beratung der HSLU um. Beide Unternehmen setzen auf Komponenten von ABB, zumal in der zuletzt im Jahr 2001 umfassend renovierten Magglingenbahn ein ABB-Asynchronmotor mit einer Leistung von 315 Kilowatt installiert ist. Im Zuge der Gesamtsanierung 2019 wurde der revidiert und für seinen Antrieb ein neuer ABB-Frequenzumrichter vom Typ ACS880 eingesetzt.

Der ABB-Elektromotor bringt die sieben Tonnen schwere Seilscheibe in Schwung.

Speicherlösung mit Kapazität von 67 kWh

Die Speicherlösung mit Lithium-Ionen-Batterien und einer Kapazität von 67 Kilowattstunden steuerte der damalige ABB-Geschäftsbereich Stromnetze bei, der inzwischen von Hitachi übernommen wurde. Ursprünglich sollte damit auch der Notbetrieb der Bahn gespeist werden, um bei einem Stromausfall die Passagiere sicher in die Stationen zu fahren. Aber inzwischen wurde dafür eine andere Lösung mit einem System zur unterbrechungsfreien Stromversorgung des Typs DPA von ABB realisiert, der von eigenen konventionellen Blei-Säure-Akkumulatoren gespeist wird. «Das hat den Vorteil, dass wir im Lithium-Ionen-Energiespeicher die Reserve für einen allfälligen Notbetrieb nicht zurückhalten müssen und ihn mit seiner vollen Kapazität nutzen können», so Schlup.

Die Energiespeicherlösung mit den Lithium-Ionen-Akkus in der Bergstation.

Mit Europäischem Solarpreis ausgezeichnet

Die Photovoltaikanlage auf dem Dach der Bergstation wurde nach der Sanierung der Bahn realisiert. Und prompt erhielten die Verkehrsbetriebe Biel für das innovative Projekt den Europäischen Solarpreis 2021/22 in der Kategorie Mobilität.

Raphaël Schlup (links) und Aleksandar Velimirovic, verantwortlicher Verkaufsingenieur von ABB Schweiz, vor dem Kabinett, in dem der Frequenzumrichter für den Elektromotor im Vordergrund untergebracht ist.

Geringere Ausgaben für Leistungsspitzen dank eigenem Energiespeicher

«Das Energiesystem mit lokaler Nutzung der Rekuperations- und Solarenergie funktioniert nach Plan», zieht Schlup ein erstes positives Fazit. «Wir beziehen im Verhältnis zu vorher rund 30 Prozent weniger elektrische Energie aus dem Netz und bekommen weniger Leistungsspitzen berechnet.»

Praxisbeispiel für Energieeinsparung

Bei den steigenden Energiepreisen zahlt sich diese Investition schneller aus als 2019 gedacht. Vor allem dient das Energiesystem der Magglingenbahn und dessen Management anderen Seilbahnen als praktisches, sich im Betrieb bewährendes Beispiel, wie sich elektrische Energie einsparen lässt.