Openbaar vervoer Treinen die op accu’s rijden, zijn minder gevoelig voor storingen in de bovenleidingen. Bovendien zouden ze het stroomnet ontlasten. Hoe realistisch zijn batterijtreinen?
Er zijn fietsen en fatbikes op batterijen, auto’s en bussen op batterijen, kleine vliegtuigen die op batterijstroom vliegen. Maar wanneer gaan de treinen op batterijen rijden? Zou dat niet leuk zijn: zijn we eindelijk af van al die vertragingen door problemen met de bovenleidingen.
En, ook mooi: accutreinen kunnen in theorie hun batterijen opladen op momenten waarop elektriciteit volop beschikbaar is, in de nacht bijvoorbeeld. De energie kan op een later moment, tijdens de spits, worden gebruikt om op te trekken. Zo hoeven treinen geen elektriciteit uit de bovenleidingen te halen tijdens de spits zelf: het moment waarop het overvolle stroomnet al zwaar belast is. Bijvoorbeeld wanneer de rest van Nederland thuiskomt, de elektrische auto oplaadt en de wasmachine aanzet.
Hoe haalbaar is de batterijtrein? Op verschillende plekken in de wereld werd er al mee geëxperimenteerd, waaronder op het traject Arnhem-Doetinchem. Wat zijn de resultaten? Wordt de batterijtrein de duurzame trein van de toekomst?
In de huidige situatie halen veruit de meeste treinen in Nederland tijdens het rijden energie – wat tegenwoordig 100 procent windenergie is – uit de 4.500 kilometer aan koperen kabels die boven het spoor hangen, de bovenleidingen. Via de pantograaf, de knikarm aan de bovenkant van de trein, neemt de trein elektriciteit af. De bovenleidingen krijgen op hun beurt elektriciteit van onderstations die langs het spoor staan.
„Zodra de trein rijdt, kan hij op weinig stroom doorrijden”, zegt hoogleraar infrastructuur en mobiliteit aan de TU Delft Wijnand Veeneman. „Een rijdende trein heeft weinig weerstand.” Pas na het remmen heeft de trein weer flink veel stroom nodig om opnieuw op te trekken.
Treinreizigers weten dat de bovenleidingen tot een hoop ellende kunnen leiden. IJzel of rijp kan zich hechten aan de bovenleidingen. Voorwerpen kunnen erop belanden, een vrachtwagen kan de draden per ongeluk raken. De trein kan dan niet meer optrekken. „Van het totaal aantal minuten vertraging dat veroorzaakt wordt door infrastructuur, komt tien procent door storingen aan de bovenleiding”, schreef ProRail in 2021.
Nu zijn er plekken in Nederland waar het spoor (nog) geen bovenleidingen heeft. Ruim 500 kilometer spoor voor het personenvervoer is nog niet geëlektrificeerd. Op die plekken gebruiken treinen vaak diesel als brandstof. In Nederland zeulen nog zo’n acht treinen vervuilende diesel met zich mee, schat de hoogleraar.
Dat voelt ouderwets. „In Nederland stoppen we veel geld in het openbaar vervoer, omdat het duurzamer is dan een auto”, zegt hij. „Er rijden steeds meer elektrische auto’s. Het openbaar vervoer moet dat voorblijven.”
Op de plekken waar nog geen bovenleiding is, worden daarom bovenleidingen bijgebouwd om het vervoer te elektrificeren. Dat kost miljoenen en duurt lang. Ingenieurs experimenteren daarom ook met duurzame alternatieve brandstoffen voor diesel, om de kosten voor die extra bovenleidingen te besparen. Die zijn niet nodig als de trein zijn eigen brandstof meeneemt.
„Acht jaar geleden was er veel interesse in waterstof als alternatief voor diesel als treinbrandstof”, zegt Veeneman. Waterstof heeft een hogere energiedichtheid dan batterijen, en voor zwaar transport als treinen en schepen hoeven niet veel waterstoftankpunten bijgebouwd te worden. Voor auto’s en bussen is dat een probleem, die moeten op veel verschillende plekken kunnen laden.
Tussen Groningen en Leeuwarden reed in 2020 een trein met waterstofcel rond als test op plekken zonder bovenleiding, met 140 kilometer per uur. Dat gebeurde alleen ’s nachts en alleen met testbemanning aan boord. Het was de tweede plek op de wereld waar een waterstoftrein op het spoor reed, aldus ProRail.
De afgelopen acht jaar is echter gebleken dat groene waterstofprojecten in Europa maar moeilijk van de grond komen, vooral vanwege de kosten. Batterijen daarentegen „innoveren al heel snel door”, zegt de hoogleraar. Zo komen we dus uit bij die accutrein.
In 2021 voerden vervoerder Arriva en ProRail al de eerste test uit in Nederland met een omgebouwde dieseltrein op batterijstroom, op de noordelijke lijnen. Die accu was niet bedoeld om ermee door heel het land te rijden, maar alleen om stukjes van enkele kilometers zonder bovenleiding te overbruggen. De batterij slaat remenergie op die anders verloren zou gaan. Waar wel een bovenleiding is, kan de batterij weer opladen.
De resultaten van de test waren veelbelovend. Toch gebruikt die omgebouwde trein de accu nu alleen om systemen als deuren, verwarming, airco en verlichting draaiende te houden wanneer de trein op het station staat en de motor uit is, mailt een Arriva-woordvoerder. Het optrekken doet de trein nog op biobrandstof gemaakt van voedingsafval zoals frituurvet.
Dat brengt ons terug naar de vraag: kunnen we het gebruik van batterijen in treinen opschalen? Dat er een extra wagon meerijdt met een grote lithiumbatterij, zoals vroeger een wagon met kolen meereed met de stoomtrein? De vervoerders zouden de lege batterijwagen halverwege de dag zelfs kunnen wisselen met een volle, zoals wisselpaarden bij de postkoets.
Op die vraag antwoordt Veeneman dat het meezeulen van zo’n zware batterijbak met de huidige batterijtechnologie nog te veel energie zou kosten. „Een pantograaf weegt, in vergelijking met de batterijen die je nodig zou hebben, zo goed als niets.” Volgens zijn snelle sigarendoosberekening zou het gewicht van de trein met velen tonnen toenemen.
„Al dat extra gewicht veroorzaakt ook slijtage aan de remmen”, vervolgt hij. „En als je kijkt naar de benodigde materialen: voor een bovenleiding heb je vooral beton en koper nodig. Geen ingewikkelde zeldzame aardmetalen die wel voor batterijen nodig zijn.” Voor die metalen is Europa afhankelijk van andere landen, vooral van China.
Wel ziet Veeneman een toekomst voor treinen die voortdurend kunnen schakelen tussen een relatief kleine accu en de bovenleiding. Net als tijdens de testen uit 2021, maar dan door heel het land.
„Op momenten waarop de bovenleiding stuk is, zou zo’n trein een stukje verder kunnen rijden met zijn accu. En op sommige plekken, zoals tussen Zwolle en Kampen, zijn bovenleidingen helemaal niet handig gebleken en wil je liever met accu rijden. Daar zakt veengrond in, waardoor de bovenleidingen golven zodra een trein voorbij rijdt.”
Zo’n batterij-bovenleiding-systeem zou het stroomnet ook kunnen ontlasten, zegt Veeneman. „Je kunt je voorstellen dat, als op Amsterdam Centraal vijf treinen tegelijk optrekken tijdens de spits, dat enorm veel energie vraagt.”
In andere landen zijn ze enthousiast over zulke hybridetreinen. Een trein in het Verenigd Koninkrijk legde vorig jaar een recordafstand af van 322 kilometer op één acculading. In Duitsland en Japan rijden ze al.
Hoewel er op dit moment nog geen batterijtrein is die de dienstregeling volledig zonder bovenleiding kan rijden – in Groningen en Friesland rijden treinen op één dag soms achthonderd tot duizend kilometer – ontwikkelt de batterijtechnologie zich snel, vooral voor de vliegtuigindustrie. „Als batterijen straks veel lichter en kleiner zijn, kunnen mijn bezwaren zo weer de prullenbak in”, zegt Veeneman. Tot die tijd blijven de bovenleidingen, met de vertragingen die erbij horen, een belangrijk rol spelen voor elke treinreis.
Economieredacteuren nemen je mee in de discussies die zij op de redactie voeren over actuele ontwikkelingen
Source: NRC