Wir simulieren heute schon für morgen

Die Deutsche Bahn hat sich ambitionierte Klimaschutzziele gesetzt. Als Teil unserer Dekarbonisierungsstrategie setzen wir dabei auf die weitere Elektrifizierung unseres Streckennetzes. Gleichzeitig wird es aber weiterhin Strecken geben, auf denen wir Güter und Personen aufgrund geografischer oder betrieblicher Besonderheiten nicht immer elektrisch ans Ziel bringen können. Hier verfolgen wir einen technologieoffenen Ansatz mit alternativen Antrieben und Kraftstoffen als Ersatz für fossilen Diesel.

Virtueller Testlauf für alternative Antriebe

Damit wir bei Ausschreibungen und bei der Beschaffung von Fahrzeugen die effizienteste und gleichzeitig klimafreundlichste Antriebsart wählen können, setzen wir auf ein intern entwickeltes Simulationstool. Egal ob batterie-elektrische Antriebe oder Systeme mit Wasserstoff und HVO-Biokraftstoff: Unser DB Eco Rail Simulator bildet alle alternativen Antriebsvarianten und Hybrid-Systeme in einer Fahrsimulation ab.

Dafür füttern wir das Tool mit einer großen Menge an Daten. Neben über 200 fahrzeugspezifischen Parametern, die wir von den Herstellern abfragen, zählen dazu auch Fahrplandaten und Streckenparameter, wie Kurven- und Höhenverläufe, die sich auf die Fahrdynamik auswirken. Damit können wir sogenannte digitale Zwillinge modellieren und durch die Verknüpfung der Daten die Bahnfahrten realitätsgetreu abbilden. 

Ein digitaler Zwilling ist ein detailliertes Abbild eines realen Objektes, einer Umgebung oder eines Prozesses auf digitaler Ebene. Die digitalen Zwillinge verhalten sich in ihrem Modell genau wie ihr Gegenstück in der echten Welt. Mit Hilfe des DB Eco Rail Simulators können wir prüfen, ob das jeweilige Antriebssystem für den Betrieb auf einer vorgegebenen Strecke korrekt konzipiert ist. So sehen wir beispielsweise, ob die Batteriegröße ausreichend ist, damit der Zug auch bei -10°C Außentemperatur, voller Besetzung und straffer Fahrweise die nächste Nachlademöglichkeit erreicht. Das ist wichtig für die Planung, denn noch sind die deutlich geringere Reichweite und die komplexeren Ladeprozesse im Vergleich zu fossilem Diesel die größten Herausforderungen bei der Umstellung auf klimafreundliche alternative Antriebe.

Nächster Halt: Dieselausstieg

Mit dem DB Eco Rail Simulator können wir zum Beispiel genau berechnen, wie viele Wasserstoff-Tankstellen wir entlang einer Strecke benötigen oder wo im Streckennetz sogenannte Oberleitungsinselanlagen (OLIA) für das Nachladen von Akkuzügen installiert werden müssten.  Auch Wetterbedingungen, die großen Einfluss auf den Energieverbrauch oder den Ladezustand haben können, bildet das Simulationstool ab. Hierfür wurde eine Schnittstelle zur Datenbank des Deutschen Wetterdienstes programmiert. Damit kann der DB Eco Simulator örtliche Klimadaten automatisiert in die Simulation einfließen lassen. So können wir die Betriebsfähigkeit unserer Verkehre klimaresilienter machen und Folgekosten vermeiden. Darüber hinaus ermitteln wir mit einer sogenannten Alterungssimulation die Lebensdauer einzelner Komponenten. Damit können wir abschätzen, wann eine Batterie oder Brennstoffzelle ausgetauscht werden muss. Probleme im Betrieb lassen sich so frühzeitig erkennen und von Vornherein vermeiden. Damit trägt der DB Eco Rail Simulator zur erfolgreichen Umsetzung des Dieselausstiegs der DB bei.

Beratungskompetenz für mehr Klimaschutz

Mit den Erkenntnissen aus den Simulationen steuern wir aber nicht nur die Prozesse für den Einkauf unserer eigenen Flotten nachhaltiger. Wir können auch unsere Beratungskompetenz stärken. So hilft uns der Eco Rail Simulator etwa im Rahmen von Ausschreibungen, also wenn sich DB Regio beispielsweise als Betreiber einer Fahrzeugflotte für einen Verkehrsverbund bewirbt. Denn mit unserem Simulationstool können wir maßgeschneiderte, wirtschaftlich tragbare Betriebskonzepte für die geforderte Antriebsart kalkulieren. Manchmal sind die Ausschreibungen technologieoffen formuliert. Dann unterstützt uns das Tool dabei, die beste Alternative zum fossilen Diesel anzubieten. Die fundierte und herstellerunabhängige Prüfung schafft darüber hinaus Akzeptanz und Vertrauen beim Besteller der Verkehrsleistung. Das ist eine wichtige Voraussetzung dafür, dass klimafreundliche angetriebene Schienenfahrzeuge überhaupt erst bestellt werden.

Simulation für Leuchtturmprojekt in der Pfalz

Im Pfalznetz hat DB Regio beispielsweise den Zuschlag für den Betrieb einer neuen Akkuzugflotte erhalten. Damit die Züge künftig alle Betriebsanforderungen erfüllen, haben wir im Vorfeld die Fahrbarkeit der Verkehre und die Fahrzeugkonfiguration mit Hilfe des DB Eco Rail Simulators auf Herz und Nieren geprüft. Darüber hinaus haben wir die Lebensdauer der Batterien berechnet und die Ladeprozesse in der Nacht sowie verschiedene Ausbauzustände des Pfalznetzes simuliert und optimiert. Ab Dezember 2025 werden die batterie-elektrischen Hybridfahrzeuge nun sukzessive in Betrieb genommen.