Das neue Umrichterwerk in Kaltenkirchen

Damit die künftige S5 zuverlässig fahren kann, braucht sie mehr als neue Gleise, Bahnsteige und Oberleitungen. Entscheidend ist eine stabile Stromversorgung. In Kaltenkirchen entsteht dafür ein neues Umrichterwerk, das den Strom aus dem öffentlichen Netz in speziellen Bahnstrom umwandelt. 

Was hinter dem Begriff „Umrichterwerk“ steckt und wie die Anlage in 
Kaltenkirchen ungefähr aussehen wird, erläutern wir hier.

Symbolbild eines Siemens Umrichterwerks in Nürnberg

Die S5 wird zukünftig mit elektrischer Energie bis Kaltenkirchen fahren, wobei sich dieser Bahnstrom vom üblichen Strom aus der Steckdose unterscheidet. Im öffentlichen Drehstromnetz läuft der Strom mit 50 Hertz, im Bahnstromnetz dagegen mit einer eigenen Frequenz von 16,7 Hertz. 

Ein Umrichterwerk ist der Umwandlungspunkt zwischen diesen beiden Stromwelten. Es speist das einphasige Bahnstromnetz aus einem dreiphasigen Drehstromnetz und sorgt dafür, dass die Züge die passende Spannung und Frequenz erhalten. Man kann sich das Umrichterwerk daher als eine Art „Energie‑Übersetzer“ vorstellen: Aus Netzstrom wird Bahnstrom, angepasst an die besonderen Anforderungen des Schienenverkehrs.

Im Umrichterwerk Kaltenkirchen kommt ein statischer Frequenzumrichter des Typs Sitras SFC plus von Siemens zum Einsatz. Vereinfacht gesagt nimmt er den dreiphasigen Wechselstrom aus dem öffentlichen Netz auf und wandelt ihn direkt in einphasigen Bahnstrom mit der passenden Frequenz um.

Diese Technik bietet mehrere Vorteile: Sie arbeitet leise, benötigt wenig Platz und ist zudem wartungsarm. Außerdem nutzt sie die eingesetzte Energie sehr effizient.

Durch ihren modularen Aufbau lässt sich die Anlage exakt auf den tatsächlichen Leistungsbedarf zuschneiden. Jeder Umrichterblock stellt eine elektrische Leistung von 15 Megawatt (MW) bereit. Das Umrichterwerk Kaltenkirchen wird mit zwei Blöcken ausgestattet und sichert so den zukünftigen S Bahn-Betrieb auch während Wartungsarbeiten zuverlässig ab.

Außerdem setzen wir auf eine Technik, die hohe Zuverlässigkeit sicherstellt. Die Anlage besteht aus vielen einzelnen Leistungsmodulen, die wir bei einem Fehler gezielt austauschen. So bleiben Störungen innerhalb des Stromrichters auf ein Modul begrenzt. Zusätzliche Filter können in der Regel auf der Drehstrom- und auf der Bahnseite entfallen, weil die moderne Multilevel-Technik eine netzverträgliche Ausgangsspannung erzeugt. Das vereinfacht den Aufbau und den Betrieb des Umrichterwerks deutlich.

Im Zentrum des Umrichterwerks in Kaltenkirchen arbeitet der Umrichterblock mit seinem Multilevel Stromrichter. Über einen Drehstromtransformator bindet er die Anlage aktiv an das öffentliche Stromnetz an. Auf der Verteilnetzseite liegt Hochspannung an, die das ebenfalls neue Umspannwerk Kisdorf der SH Netz GmbH bereitstellt; der Transformator wandelt diese gezielt in Mittelspannung um.

Auf der Abgangsseite speist die Anlage den erzeugten Bahnstrom über eine Schaltanlage direkt in die Fahrleitung des Bahnstromnetzes ein und stellt so eine zuverlässige Versorgung mit 15.000 Volt-Bahnstrom sicher.

Die Anlage nutzt den verfügbaren Raum effizient: Sie ist kompakt, platzsparend und flexibel aufgebaut. Eine einfach ausgeführte Einkreiskühlanlage übernimmt zuverlässig die Kühlung des Stromrichters. Bewährte Komponenten und Materialien erhöhen die Robustheit und sichern einen dauerhaft stabilen Betrieb. Zahlreiche Schutzfunktionen – etwa bei Überstrom, Kurzschluss oder unzulässigen Betriebszuständen – schützen Transformatoren, Kabel und Stromrichter und sorgen dafür, dass die Anlage im Fehlerfall kontrolliert und geordnet reagiert.

Schematische Darstellung eines Umrichterwerks mit Transformator, Multilevel-Stromrichter und Bahnstromabgang zur Versorgung der Fahrleitung

Automatisierte Steuerung 

Das Umrichterwerk ist für einen dauerhaft unbeaufsichtigten Betrieb ausgelegt. Eine Netzleitstelle überwacht und bedient die Anlage aus der Ferne und steuert alle Funktionen zentral. Eine zentrale Steuerungs- und Regelungseinheit koordiniert die Baugruppen und wandelt die vorgegebenen Betriebswerte aktiv in Schaltbefehle für die Leistungshalbleiter um.

Fällt die Fernanbindung aus, übernimmt die Stationssteuerung vor Ort: Dann lässt sich die Umrichteranlage direkt in der Station bedienen und sicher weiterbetreiben.

Bauzeitraum im Gesamtprojekt

Für das Umrichterwerk Kaltenkirchen ist derzeit ein Bauzeitraum bis Juli 2028 vorgesehen. In diesen rund zweieinhalb Jahren treibt das Projektteam die Planung voran, realisiert den Gebäudebau, organisiert die Lieferung und Montage der Großkomponenten und führt Inbetriebnahme sowie Testphasen durch. Bis dahin entsteht auch die komplette Anbindung an das neue Umspannwerk Kisdorf.

Die aktuelle Bauphase 4 plant das Team der AKN so, dass alle weiteren Arbeiten an Stationen, Stellwerken und Oberleitungsanlagen parallel laufen. Dadurch stehen im Sommer 2028 alle erforderlichen technischen Einrichtungen bereit – für die Betriebsaufnahme und den anschließenden Probebetrieb.