Systeemuitleg

Trein tot stilstand brengen

Een trein die vanaf Amersfoort of Deventer Apeldoorn nadert, heeft 4 kilometer voor het station een rijsnelheid van ongeveer 140 km per uur. Om op tijd tot stilstand te komen moet deze trein worden afgeremd naar 0 km/uur. Met het moderne rijden wordt daar ongeveer 50km/uur afgehaald door het niet meer aandrijven van het voertuig. Wanneer de trein de 4 km zone binnenrijdt moet hij dus nog vanaf ca 90km/uur afremmen. Op dat moment is er nog circa 40 -75 kWh aan kinetische energie voorhanden, afhankelijk van het bruto voertuig gewicht (GVW).

Energiestromen omkeren

In een elektromotor zit een bos koperdraad (een wikkeling), wanneer je hier stroom doorheen stuurt, ontstaat er een magnetisch veld. Dat zet een aangesloten rotor in beweging waardoor een voertuig kan gaan rijden. Door de inverter lager in te stellen als de rijsnelheid (dus toerental motor) van de trein zal de stroom in de bos koperdraad op een andere verhouding (stroom/spanning) uitkomen, waardoor een tegengesteld magnetisch veld ontstaat en de trein gaat remmen. De trein wordt zo energieleverancier aan de bovenleiding.

Als gevolg van deze actie zal de spanning in de bovenleiding oplopen en zal hier een stroom gaan lopen. Indien de spanning echter oploopt tot 1800 Volt (de maximale spanning die de tot onderstations toegelaten kan worden), zal de stroom ophouden te gaan lopen en 0 ampère worden. De trein kan niet verder regeneratief worden afgeremd. Andere middelen moeten worden ingezet om de trein te stoppen. Bij Intercity’s wordt hiervoor het mechanisch remsystem gebruikt en bij Sprinters een remweerstand op het dak van de trein. In beide gevallen wordt de resterende kinetische energie in slijtage en warmte omgezet.

In het voorgestelde systeem komt er een Free Floating Energy verbinding tussen de bovenleiding en een door Hedgehog ter beschikking gestelde energie opslag. Nu kan de energie blijven stromen en kan het regeneratief remsysteem blijven werken tot bijna 0 km per uur.

Tien keer per uur vindt een dergelijke energie-overdracht plaats die in totaal circa 500kWh zal bedragen. Het is dus wenselijk dat deze grote hoeveelheid energie zo snel mogelijk wordt door getransporteerd naar de elektrische bussen. Hiervoor zijn naast batterij-opslag Ultra Fast laders geïnstalleerd, die de twintig bussen in c.a. drie minuten voldoende opladen om de bussen een half uur te laten rijden. Bij aankomst van de bussen na een half uur is de batterijbuffer weer voldoende geladen om de twintig bussen opnieuw op te laden voor de volgende sessie.

Gedurende de dag zal hierin enige fluctuatie optreden die goed kan worden opgevangen door overcapaciteit in de energie-opslag van de bussen (vier uur rijtijd) en in de bufferbatterij (zes uur reserveopslag)

Peakshaving

De huidige berekeningen, naar aanleiding van de geplande reductie van stadsvervoer wijzen uit dat we rekening moeten houden met een overschot aan remenergie. Het Free Floating System houdt in dat energie vrij kan stromen in elke richting afhankelijk van de spanning die in een bepaalde sectie aanwezig is. Hele zware treinen die in de spits ook in Apeldoorn binnenkomen – tot 900 ton is aannemelijk- zullen op dit moment de onderstations redelijk zwaar belasten, waarbij de spanning aan de bovenleiding tijdens accelaratie tot redelijk ver onder de nominale spanning kan zakken.

Ook hier brengt het batterijpakket een voor de NS aantrekkelijke oplossing door in dit soort situaties de spanning in het net te egaliseren, dit heet ‘Peakshaving’. Hierdoor zijn hele zware treinen in staat beter te accelereren. Tevens kan het pakket in noodgevallen een back up zijn voor de onderstations.

Contact

Koningstraat 16

7315 HW Apeldoorn

Phone:  +31 61 400 17 11

Email: arjan@hedgehogapplications.nl

LinkedIn / Facebook / Twitter