Meer keuzemogelijkheden voor snellaadstations versterkt de positie van batterijtrein ten opzichte van waterstoftrein

UPDATE 19/03/2022 – Van 14 oktober tot 21 oktober vorig jaar (2021) werd het prototype van een VOLTAP-snellaadstation voor batterijtreinen, ontwikkeld door Stadtwerke Tübingen GmbH en Furrer+Frey AG, onder reële omstandigheden getest in het Duitse station Ammerbuch-Pfäffingen(Baden-Württemberg). Hiervoor leverde de Zwitserse fabrikant Stadler gedurende een week een accutrein. De resultaten waren veelbelovend en zouden het mogelijk moeten maken om batterijtreinen over langere afstanden te gebruiken omdat zij tussendoor bij VOLTAP tankstations kunnen worden opgeladen. Snelladen gebeurt eenvoudigweg terwijl passagiers uit- en instappen op een station. Nina Guckes en Dr. Wolfgang Klebsch van het VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. bezochten de installatie op donderdag 17/02 (2022). Zij spraken met deze redactie over hun ervaringen met dit snellaadstation. Nina Guckes en Dr. Wolfgang Klebsch zijn ook de auteurs van de studie “Climate Neutral Alternatives to Diesel Multiple Units“.

Duurzaam Mobiel: DM / Nina Guckes: NG / Dr. Wolfgang Klebsch: WK

DM: Waarom hebt u dit bezoek gebracht?

NG: In het kader van een adviesproject met een Duitse overheid voeren we momenteel een haalbaarheidsstudie uit. Hierbij worden de technische haalbaarheid en de verwachte economische vervolgkosten van de batterijmotorstellen, waterstofmotorstellen en diesel-hybride motorstellen geanalyseerd.

Het te onderzoeken dieselnetwerk is grotendeels vrij van bovenleidingen en enkelsporig. De stop-, wacht- en draaitijden zijn vaak kort. Om gebruik te kunnen maken van batterijmotorstellen is een aantal toegankelijke oplaadpunten nodig langs de bovenleidingvrije routes.

Naast het door DB Netz voorgestelde bovenleidingeiland (OLIA), zoals het momenteel in Sleeswijk-Holstein op de locaties Husum, Heide en Tönning zijn geïnstalleerd, biedt de VOLTAP van het openbaar nutsbedrijf van Tübingen (Stadtwerke Tübingen) een goedkoop alternatief. Daarmee kan een stilstaande trein worden opgeladen met 1,2 MW, d.w.z. een bereik van 2,4 km per minuut. Om een volledig beeld te krijgen van deze bijzondere innovatie, hebben we besloten om een persoonlijk bezoek ter plaatse te brengen.

DM: Waarom vindt u VOLTAP zo belangrijk?

WK: VOLTAP is een vernieuwend en ernstig alternatief voor de door DB Netz AG voorgestelde bovenleidingeilandinstallatie (OLIA). Dit geeft de openbaarvervoersinstanties in Duitsland een aantrekkelijke keuze op het vlak van technologie en prijs. Omdat een VOLTAP kan worden geïnstalleerd door Stadtwerke Tübingen, biedt het ook een grotere onafhankelijkheid ten opzichte van DB Netz AG. De Stadtwerke Tübingen beschikt daarvoor over de nodige specialisten en technische onderdelen. Bovendien hebben zij ook de capaciteit om op korte termijn een groter aantal VOLTAP-systemen te creëren.

De VOLTAP heeft een laadcapaciteit die even groot is als die welke door een OLIA aan de individuele trein wordt geleverd. Hij vereist geen tractiestroom, maar kan ook met openbare stroom worden gebruikt, mits toegang kan worden verkregen tot een nabijgelegen openbaar middenspanningsnet met 10 of 20 kV. Het is opzettelijk eenvoudig gehouden om de fabricagekosten zo laag mogelijk te houden.

DM: Wat hebt u tijdens dat bezoek geleerd ?

WK: Volgens de ontwerpers is het concept van de VOLTAP opzettelijk eenvoudig gehouden om de fabricagekosten te beperken. Dit onder meer door dure vermogenselektronica te vermijden. De VOLTAP in Pfäffingen betrekt zijn stroom van het plaatselijke middenspanningsnet van 20 kV en genereert een laadspanning van naar keuze 15 kV of 25 kV 50 Hz. Door de stroomlimiet van 80 Ampère aan de stroomcollector, die geldt voor stilstaande treinen, biedt de VOLTAP een individueel vermogen van 1,2 MW voor het laden van een batterijtrein. In de voorgestelde configuratie kunnen twee batterijmotorstellen tegelijk worden opgeladen, dus is hij ontworpen voor maximaal 2,4 MW. Intussen heeft dit systeem alle relevante tests met betrekking tot mogelijke gevolgen op het stroomopwaartse elektriciteitsnet doorstaan. Bovendien heeft de Zwitserse fabrikant Stadler ter plaatse al met succes laadproeven kunnen uitvoeren met zijn batterijmotorstel FLIRT.

NG: Volgens informatie van Stadtwerke Tübingen is het nu al mogelijk VOLTAP-systemen te bestellen. Bovendien bieden de Stadtwerke daarvoor een planning- en installatiedienst aan. De goedkeuringsprocedure voor de installatie van het systeem zal naar verluidt ongeveer 6 maanden in beslag nemen. De transformatoren, die over het algemeen geacht worden een lange levensduur te hebben, moeten beschikbaar zijn en de vereiste installatiemiddelen moeten voldoende beschikbaar zijn. De kosten voor een VOLTAP zouden veel lager zijn dan die voor een OLIA.

DM: Klopt het dat deze snellaadpaal aangesloten kan worden op het normale 220 volt net?

NG: Deze stelling is niet juist. VOLTAP kan zijn elektriciteit weliswaar uit het openbare elektriciteitsnet halen maar bv. in Pfäffingen gebeurt dit vanaf het lokale 20 kV middenspanningsnet.

DM: Hoe lang duurt het om de accu’s van een batterijtrein met zo’n snellaadstation op te laden? Is een stop van 2 of 3 minuten al voldoende om de batterijen op te laden en de actieradius in batterijwerking te vergroten, of is er meer tijd nodig?

WK: Met een laadvermogen van 1,2 MW op de stroomafnemer van het batterijmotorstel kan deze in theorie met maximaal 20 kWh per minuut worden opgeladen. Hoeveel van deze energie daadwerkelijk in de batterij terechtkomt, is momenteel nog een onbekende. Wij van VDE gaan uit van 80-90%. Hierdoor kan het bereik van ongeveer 2,4 km per minuut worden uitgebreid.

De batterij van een batterijmotorstel is erg groot – zo’n 600-700 kWh. Bijgevolg duurt een volledige lading ruim 30 minuten.

De Duitse regionale televisiezender maakte daarover het volgende filmfragment:

UPDATE 19/03/2022:

Tijdens het interview verwezen Nina Guckes en Dr. Wolfgang Klebsch naar de OLIA-bovenleidingseilanden van Deutsche Bahn. Waar de VOLTAP-installaties zijn bedoeld om batterijtreinen tussentijds bij te laden tijdens hun haltes in stations en aan de eindpunten, zijn de OLIA-bovenleidingseilanden van Deutsche Bahn bedoeld om batterijtreinen al rijdende bij te laden, op grotendeels niet-geëletrificeerde baanvakken. Daartoe worden in de Duitse deelstaat Sleeswijk-Holstijn stukjes niet geëlektrificeerde spoorlijnen van een bovenleiding voorzien. Zowel het VOLTAP- als OLIA-oplaadsysteem bevinden zich nog in een experimenteel stadium maar naar verwachting worden het OLIA-oplaadsysteem vanaf december 2023 in commerciële dienst ingezet. Volgens de huidge planning starten de werken daartoe eind dit jaar (2022).

Al wordt het reppen want volgens Bernd Buchholz, de verkeersminister van de deelstaat, is het tijdsschema zeer ambitieus. Zoals ook de verdere plannen: het toekomstige “batterij-netwerk” (Akkunet) bestrijkt 40 procent van het spoorwegverkeer in Sleeswijk-Holstein: 10,4 miljoen treinkilometers verspreidd over elf spoorlijnen. De tot nu toe gebruikte dieseltreinen zullen geleidelijk worden afgeschaft. Daaroe kocht de deelstaat reeds begin juli 2019 bij de Zwitserse constructeur Stadler 55 tweeledige Flirt-batterijtreinen. Verder loopt er nog een optie voor een bestelling van 50 bijkomende Flirt-batterijtreinen.