Elektrificatie is de meest efficiënte manier

Dr. Daniel Nordsiek: De All Electric Society beschrijft de visie van een CO2-neutrale en duurzame wereld waarin onze energievoorziening voornamelijk is gebaseerd op hernieuwbare energiebronnen. Speelt het AES een rol voor de spoorwegen?

Dr. Lars Müller: De All Electric Society is allesbehalve nieuw voor ons. De spoorwegen zetten zich al lang in voor een uitgebreide elektrificatie van het hele gebied. We reizen al bijna 150 jaar elektrisch en vandaag de dag is ongeveer 2/3 van onze reizen duurzaam opgewekte elektriciteit. Alleen geëlektrificeerde spoorwegen zijn snel, kunnen zware goederen vervoeren en maken flexibiliteit mogelijk. Daarom zijn efficiënte, gemoderniseerde lijnen meestal geëlektrificeerd.

Dus energiebronnen zijn een probleem?

Dr. Lars Müller: Ik ben ervan overtuigd dat het doel om voldoende energie op te wekken uit hernieuwbare bronnen realistisch is. Veel van onze treinen zijn al CO2-neutraal, wat betekent dat ze rijden op elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen. Maar deze energiebron is niet altijd beschikbaar - wat betekent dat we opslag nodig hebben. Het probleem is dus niet hoe we de elektriciteit opwekken, maar hoe we die opslaan.

In hoeverre is Deutsche Bahn vandaag de dag al elektrisch?

Dr. Lars Müller: Op dit moment is in totaal 61 procent van het spoorwegnet geëlektrificeerd, terwijl 90 procent van alle treinkilometers al elektrisch wordt afgelegd, wat op zich al een groot aandeel is. Meer specifiek ligt dit cijfer op 99 procent voor passagiersvervoer over lange afstanden, 97 procent voor vrachtvervoer en nog steeds op 81 procent voor lokaal vervoer.*

Dit zijn de cijfers voor Duitsland?

Dr. Lars Müller: Ja. De situatie is anders aan de andere kant van de grens omdat het elektriciteitsnet in Europa allesbehalve uniform is. Bijna elk land heeft zijn eigen spanning in de spoorvervoersector. En dat is de reden waarom slechts ongeveer de helft van de spoorweggrensovergangen is uitgerust met een bovenleiding. Binnen Europa bevindt Duitsland zich in de middenmoot wat betreft het percentage geëlektrificeerde spoorlijnen; we liggen bijvoorbeeld voor op Frankrijk, maar achter op Oostenrijk. Toch zijn we een enorme speler: Als je kijkt naar het aantal geëlektrificeerde kilometers spoor, ziet het er weer anders uit: we zijn de leider in Europa en de nummer vijf van de wereld**.

Welke strategieën zijn er in Duitsland voor verdere uitbreiding? Richt je je alleen op de elektrificatie van alle routes of zijn er verschillende benaderingen die worden nagestreefd?

Dr. Lars Müller: Laten we beginnen met de nieuwe spooraanleg: Elektrificatie is de voor de hand liggende keuze. Er worden echter niet zoveel nieuwe routes aangelegd. Bijgevolg is uitbreiding de belangrijkste drijvende kracht, d.w.z. elektrificatie met terugwerkende kracht. We hebben hiervoor programma's opgezet: het doel is om 75 procent van de routes geëlektrificeerd te hebben in 2030. We willen onze inspanningen vooral opvoeren in het lokale vervoer, het goederen- en werktransport en de havenspoorwegen. Op het gebied van langeafstandstransport liggen we al op schema.

Wat zijn de uitdagingen bij het omgaan met tractiestroom?

Dr. Lars Müller: De tractiestroom werkt met wisselstroom en heeft een rijdraadspanning van 15 kV en een frequentie van 16,7 Hertz. Het transport van de elektriciteit is een belangrijk punt, omdat ik al een deel ervan gebruik in het elektriciteitsnet. Terwijl de trein rijdt, verbruikt hij elektriciteit. We moeten dus meer vervoeren dan we verbruiken. En dat brengt ons bij een uitdaging die gevolgen heeft voor de All Electric Society en natuurlijk ook voor ons: de kwestie van opslag. We moeten ons neerleggen bij de zogenaamde donkere perioden buiten de zomermaanden: In deze perioden leveren windenergie en fotovoltaïsche systemen geen of slechts kleine hoeveelheden elektrische energie als gevolg van windstilte of zwakke wind en gelijktijdige duisternis. Dit probleem heeft echter niet alleen gevolgen voor de spoorwegactiviteiten; het is een sociaal-politiek probleem dat we alleen kunnen oplossen door gezamenlijke inspanningen van de politiek, het bedrijfsleven en het onderzoek.

Batterijopslagtechnologie zou een lokale oplossing zijn voor routes die niet geëlektrificeerd zijn. Hoe zit het met locomotieven op batterijen?

Dr. Lars Müller: Zeker, onze locomotieven op batterijen hebben conventionele elektriciteit aan boord die vervolgens wordt verbruikt en opgeladen. Yet we are a huge player: If you look at the number of electrified kilometres of track, it looks different again: we are the leader in Europe and number five in the world**. Dus we hebben geen keus: We moeten laden, rijden, laden, rijden.

Spelen digitalisering en een hogere mate van automatisering ook een rol in het spoorvervoer om efficiënter te kunnen reizen en het energieverbruik te verlagen?

Dr. Lars Müller: Het equivalent van energiezuinig rijden, zoals we dat kennen van auto's en daar “rijden met één pedaal” wordt genoemd, zou zijn om de trein te laten rollen zonder remenergie toe te passen, omdat zelfs regeneratief remmen bepaalde verliezen met zich meebrengt. Dit zou echter ten koste kunnen gaan van de punctualiteit. De taak is om mogelijke tijdreserves tijdens een treinreis te benutten om te kunnen uitrollen. Dit betekent dat voordat de trein stopt bij het station, hij niet wordt afgeremd, maar mag uitrollen. Het zou nog efficiënter zijn als de zogenaamde reistijdreserve tijdens de reis continu werd aangegeven en de snelheid van de trein dan werd verlaagd. Dit zou extra energie besparen!

Welke mogelijkheden biedt automatische treinbesturing (ATO)?

Dr. Lars Müller: Automatische bedrijfsmodi hebben duidelijke voordelen: In plaats van uit te remmen, kan ik de snelheid eerder verlagen en daardoor nog efficiënter worden. We hebben momenteel een project in Hamburg dat zich richt op energiebesparing met de digitale S-Bahn. Een ander effect van ATO is punctualiteit: Door de menselijke factor weg te nemen, word je aanzienlijk betrouwbaarder. Betrouwbaarheid betekent ook het vermogen verbeteren om reizen met geoptimaliseerde energie te plannen, wat de enige manier is waarop we langzamer en punctueel kunnen rijden met vooruitziende blik. Efficiëntie en punctualiteit zijn dus geen tegenstrijdige doelen - ze kunnen elkaar zelfs versterken dankzij ATO!

Wat zijn op dit moment de grootste uitdagingen op het gebied van energie?

Dr. Lars Müller: Voor mij is de grootste uitdaging om af te stappen van fossiele brandstoffen en de beschikbaarheid veilig te stellen door middel van opslagopties voor de lange termijn. Dat zou de weg zijn naar de All Electric Society. Optimalisaties binnen het elektrische systeem zijn momenteel minder zinvol. De hendels en schroeven die daar aan het werk zijn, zijn te bescheiden en te incrementeel. De opwekking van energie en het afstappen van fossiele brandstoffen - dat zijn de grote problemen. Alternatieve brandstoffen die worden geproduceerd door middel van CO2-neutrale energie zijn één optie om diesel te vervangen. Elektrificatie van het spoor is het meest efficiënte middel van alle opties. Maar zoals altijd heb je daar geld voor nodig. En je hebt de respectieve programma's nodig, want routes zullen voor langere perioden gesloten moeten zijn.

Wat verwacht je van HARTING?

Dr. Lars Müller: HARTING is net als DB Systemtechnik GmbH een van de oprichters van de RailCampus OWL in Minden en doet onderzoek naar innovatieve verbindingstechnologie voor spoorwegen als onderdeel van het Duitse onderzoekscentrum voor toekomstige mobiliteit. DB Systemtechnik test deze nieuwe technologieën en helpt fabrikanten om ze voortdurend te verbeteren. Daarom denk ik dat de koers voor ons partnerschap is uitgezet en ik kijk ernaar uit om onze uitstekende samenwerking voort te zetten.

tec.news: Meneer Müller, bedankt voor het interview.

Bronnen:*https://www.allianz-pro-schiene.de/themen/infrastruktur/elektrifizierung-bahn/**https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Länder_nach_Eisenbahnnetz