„Elektryfikacja jest najbardziej wydajnym środkiem"

Przyszłość jest cyfrowa, neutralna dla klimatu i elektryczna! Naszą misją jest All Electric Society (AES). Dr Daniel Nordsiek, dyrektor Innovation Hub w Minden, pyta dr Larsa Müllera, członka zarządu Rail Campus OWL e.V. i szefa Business Line Testing Services w DB Systemtechnik GmbH, w jaki sposób AES wpływa na przemysł kolejowy.

Dr. Daniel Nordsiek: Idea Społeczeństwa Całkowicie Elektrycznego opisuje wizję świata neutralnego pod względem emisji CO2 i zrównoważonego, w którym nasze dostawy energii opierają się głównie na odnawialnych źródłach energii. Czy AES odgrywa rolę dla kolei?

Dr. Lars Müller: Idea Społeczeństwa Całkowicie Elektrycznego nie jest dla nas niczym nowym. Koleje od dawna angażują się w kompleksową elektryfikację obejmującą cały obszar. Od prawie 150 lat podróżujemy pojazdami elektrycznymi, a obecnie około 2/3 naszych podróży wykorzystuje energię elektryczną wytwarzaną w sposób zrównoważony. Tylko zelektryfikowane koleje są szybkie, zdolne do transportu ciężkich towarów i zapewniają elastyczność, dlatego wydajne modernizowane linie są z reguły elektryfikowane.

Zatem to źródła zasilania stanowią problem?

Dr. Lars Müller: Zatem to źródła zasilania stanowią problem? Problemem nie jest to, w jaki sposób wytwarzamy energię elektryczną, ale w jaki sposób ją magazynujemy. W pociągach wykorzystujemy energię elektryczną, która przynajmniej częściowo jest wytwarzana w sposób neutralny pod względem emisji CO2.

W jakim stopniu koleje Deutsche Bahn są obecnie elektryczne?

Dr. Lars Müller: Obecnie łącznie 61 proc. sieci kolejowej jest zelektryfikowanych, a 90 proc. wszystkich przejechanych kilometrów pociągów jest już pokonywanych w trybie elektrycznym, co samo w sobie stanowi duży odsetek. A dokładniej, odsetek ten wynosi 99% w przypadku dalekobieżnego transportu pasażerskiego, i 97% w przypadku transportu towarowego i nadal 81% w przypadku transportu lokalnego.*

To są aktualne dane dla Niemiec, tak?

Dr. Lars Müller: Tak. Inaczej wygląda sytuacja po drugiej stronie granicy, ponieważ sieć elektroenergetyczna w Europie nie jest jednolita. Prawie każdy kraj ma własne napięcie w sektorze transportu kolejowego. I dlatego tylko około połowa kolejowych przejść granicznych jest wyposażona w linię napowietrzną. W Europie Niemcy plasują się w środku statystyki pod względem odsetka zelektryfikowanych linii kolejowych. To powiedziawszy, jesteśmy ogromnym graczem: ale gdy spojrzymy na kilometry zelektryfikowanych torów, wszystko wygląda inaczej.**

Jakie strategie dalszej ekspansji istnieją w Niemczech? Czy koncentrujecie się wyłącznie na elektryfikacji wszystkich tras, czy też stosujecie inne metody?

Dr. Lars Müller: Zacznijmy od budowy nowych torów: elektryfikacja to oczywisty wybór. Nie buduje się jednak zbyt wielu nowych tras kolejowych. W konsekwencji główną siłą napędową jest ekspansja, czyli retroaktywna elektryfikacja. W tym celu stworzyliśmy programy: naszym celem jest zelektryfikowanie 75 proc. tras do 2030 r. Chcemy zintensyfikować nasze wysiłki przede wszystkim w transporcie lokalnym, transporcie towarowym i robót budowlanych oraz kolei portowej. Jesteśmy już u celu w zakresie transportu dalekobieżnego.

Jakie wyzwania wiążą się z prądem trakcyjnym?

Dr. Lars Müller: Prąd trakcyjny zasilany jest prądem przemiennym, ma napięcie przewodu jezdnego 15 kV i częstotliwość 16,7 Hz. Transport prądu to istotna kwestia, bo jego część zużywamy już w sieci. Kiedy pociąg jedzie, zużywa energię elektryczną. Musimy więc transportować więcej, niż zużywamy. To prowadzi nas do wyzwania, które ma wpływ na AES i oczywiście na nas: kwestia magazynowania. Poza miesiącami letnimi musimy się pogodzić z tak zwanym ‘ciemnym zastojem’: w tych okresach energia wiatrowa i systemy fotowoltaiczne albo nie dostarczają prądu, albo dostarczają jedynie niewielkie ilości energii elektrycznej ze względu na spokojny lub słaby wiatr i jednoczesną ciemność. Jednak kwestia ta ma wpływ nie tylko na działalność kolejową; jest to problem społeczno-polityczny, który będziemy w stanie rozwiązać jedynie dzięki wspólnym wysiłkom podejmowanym przez politykę, sferę biznesową i badania.

Technologia magazynowania baterii byłaby lokalnym rozwiązaniem dla tras, które nie są zelektryfikowane. Czy nie istnieją lokomotywy akumulatorowe?

Dr. Lars Müller: Tak, masz zmagazynowaną konwencjonalną energię elektryczną. Jest ona następnie wykorzystywana i ładowana. Jednak w przeciwieństwie do prywatnych gospodarstw domowych, nie jest możliwe magazynowanie energii elektrycznej w okresach, w których występuje nadwyżka energii elektrycznej neutralnej pod względem emisji CO2, ponieważ zapotrzebowanie na energię elektryczną jest zbyt wysokie. Nie mamy wyboru: musimy ładować, jeździć, ładować, jeździć.

Czy cyfryzacja i wyższy stopień automatyzacji odgrywają również rolę w transporcie kolejowym, aby móc podróżować wydajniej, a tym samym zmniejszyć zużycie energii?

Dr. Lars Müller: Odpowiednikiem energooszczędnej jazdy, jaką znamy z samochodów, gdzie znana jest jako "jazda z jednym pedałem", byłoby pozwolenie pociągowi toczyć się bez zużywania energii hamowania, ponieważ nawet hamowanie regeneracyjne jest stratne. Odbyłoby się to jednak prawdopodobnie kosztem punktualności. Zadanie polega na wykorzystaniu możliwych rezerw czasowych podczas podróży pociągiem w celu wyjechania na tor. Tak więc zanim pociąg zatrzyma się na stacji, nie jest spowalniany, ale pozwala się mu wybiegać. Byłoby jeszcze bardziej wydajne, gdyby tak zwana rezerwa czasu podróży była stale znana podczas podróży, a prędkość pociągu była następnie zmniejszana. Pozwoliłoby to zaoszczędzić dodatkową energię!

Jakie dźwignie oferuje automatyczna obsługa pociągu (ATO)?

Dr. Lars Müller: Automatyczna jazda ma wyraźne zalety: zamiast wybiegać, mogę wcześniej zmniejszyć prędkość, a tym samym stać się jeszcze bardziej wydajnym. Obecnie realizujemy projekt w Hamburgu z cyfrowym S-Bahn, który koncentruje się na energooszczędnej jeździe. Kolejnym efektem ATO jest punktualność: eliminując czynnik ludzki, stajesz się znacznie bardziej niezawodny. Niezawodność oznacza również poprawę zdolności do planowania zoptymalizowanych energetycznie podróży, co jest jedynym sposobem, w jaki możemy jeździć wolniej i bardziej punktualnie. Wydajność i punktualność nie są zatem konkurencyjnymi celami - mogą się wzajemnie wzmacniać dzięki ATO!

Jakie są obecnie główne wyzwania, jeśli chodzi o kwestie energetyczne?

Dr. Lars Müller: Dla mnie największym wyzwaniem jest odejście od paliw kopalnych i zapewnienie ich dostępności dzięki opcjom długoterminowego przechowywania. To byłaby dobra droga do Społeczeństwa Całkowicie Elektrycznego. Optymalizacja systemów elektrycznych ma obecnie mniej sensu, ich technologia jest zbyt skromna i nierozwojowa. Wytwarzanie energii i odchodzenie od paliw kopalnych – to są najważniejsze kwestie.

Czego oczekujesz od HARTING?  

Dr. Lars Müller: Podobnie jak DB Systemtechnik GmbH, HARTING jest członkiem-założycielem RailCampus OWL w Minden i prowadzi badania nad innowacyjną technologią połączeń dla kolei w ramach Niemieckiego Centrum Badań nad Przyszłą Mobilnością. DB Systemtechnik testuje te nowe technologie i pomaga producentom w ich ciągłym ulepszaniu.  Myślę więc, że kurs na partnerstwo został wyznaczony i nie mogę się doczekać kontynuacji naszej doskonałej współpracy.

tec.news: Panie Müller, dziękuję za rozmowę.

Źródło:

*https://www.allianz-pro-schiene.de/themen/infrastruktur/elektrifizierung-bahn/

**https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_L%C3%A4nder_nach_Eisenbahnnetz