door  in rubriek energie
 
Her en der in den lande innoveert men met hergebruik van energie. Vooral remenergie lijkt potentie te hebben, klinkt het bij RET in Rotterdam en Hedgehog in Apeldoorn. Arriva past het vast toe in de noordelijke treinen.

“Mooi is dit, hè”, zegt Leo Vliegenthart, integraal systeembeheerder bij de RET, ineens na een half uur van ons gesprek. Hij lacht breeduit, nadat hij in een grote woordenvloed zojuist verhaalde hoe via smart grids de remenergie van metro’s via de bovenleiding terug kan worden gestuurd het energienetwerk in, die elders wordt opgevangen en hergebruikt. “Ik vind niets mooiers dan nadenken over hoe je je kilowattuurtjes kunt verplaatsen of hergebruiken, om zo andere vervoervormen aan te sturen!”

Onderzoeksfase

Bij remenergie, recuperatie, neemt het ene voertuig de energie van de andere over tijdens het remproces, zodra die in de buurt is. Dat kan van metro op metro, tram op tram of trein op trein. De energie wordt overgedragen via de bovenleiding en als er geen ander voertuigsysteem in de buurt is, gaat die energie verloren in warmte. Maar door wisselrichters in het energiesysteem te hangen die gelijkstroom (DC) omzetten in wisselstroom (AC), legt Vliegenthart uit, kan de RET energie terugleveren aan het netwerk, aan de energieleverancier of in de toekomst opslaan in een smart grid.

De RET wil met smart grids remenergie van metro’s via de bovenleiding terugsturen in het energienetwerk.

“Met dat laatste kun je bijvoorbeeld de energie opslaan en elders het netwerk insturen, zodra een ander voertuig op een later moment in de buurt is.” Die energie kan trouwens ook vanuit zonnepanelen of windmolens afkomstig zijn, en kan verdeeld worden over het hele energienetwerk van de Rotterdamse vervoerder. Het is maar net waar je de stroom in je netwerk nodig hebt: voor metro, bus, tram, e-bike of voor het gebouw zelf.”

Toch worden de elektrische bussen van de Rotterdammers er nog niet mee aangestuurd: de RET moet de studie nog voltooien. De Rotterdamse vervoerder is momenteel bezig de businesscase voor wisselrichters in het netwerk te schrijven. “Uit simulaties is gebleken dat hergebruik van remenergie 9 à 10 procent energiebesparing oplevert voor de RET”, weet Vliegenthart. “Het is nu nog theoretisch, we moeten het onderzoek eerst afronden en opdracht krijgen het uit te voeren.”

Stapje verder

In Apeldoorn was de onderzoeksfase al afgerond, vertelt Maarten Klein Geltink, directeur bij Hedgehog Applications. Zijn voorganger Arjan Heinen ontwikkelde in 2013 al een plan, om in Apeldoorn de energie vanuit de bovenleiding van de treinen door te sluizen naar de elektrische bussen. Het onderzoek werd uitgevoerd met NS-treinen en vier Syntus-bussen. “Maar toen bekend werd dat Keolis in de nieuwe concessie IJssel-Vecht de bussen niet op het treinstation zou opladen, vond de provincie Gelderland het financiële risico te groot. Later hoorden we dat Keolis wel wilde laden op het station en geïnteresseerd was in ons Energy House, maar dat was pas nadat de concessie was gegund”, zegt Klein Geltink.

Zo moet het busstation in Apeldoorn vol met e-bussen eruitzien.

 

“Natuurlijk zijn we teleurgesteld dat het niet doorging, we hebben hier jaren onderzoek in gestopt”, gaat hij verder. “Maar het voordeel is dat we dit als blauwdruk voor een ander station kunnen gebruiken.” Met zijn geleerde lessen was hij onlangs te gast op een webinar van het KIVI. “Een deel van de overtollige remenergie gebruikt NS voor verlichting, ventilatie en aansturing van andere treinen. Dit bedraagt ongeveer 20 kW per bak. Met gemiddeld zes bakken per trein is dat 120 kW per trein. Tijdens een remproces van één minuut gebruikt de trein zelf 2 kWh. Er komt dus veel meer energie vrij dan er gebruikt wordt”, rekent hij voor.

“Het remproces levert per remactie per trein namelijk 25 tot 30 kWh netto energie op, terwijl een trein zelf maar een fractie daarvan gebruikt. Een e-bus gebruikt gemiddeld 240kWh per dag, op Apeldoorn rijden 160 treinen per dag. Daarmee kun je dus twintig elektrische bussen de hele dag van energie voorzien.” Hedgehog koppelt een batterij aan de bovenleiding, die dezelfde 1500 volt gelijkspanning heeft. Zodra de spanning in het bovenleidingnet tijdens het remproces oploopt tot 1950 volt, kan de batterij de rest ‘overnemen’, daarna omzetten in wisselspanning en op een later moment terugleveren aan de bussen.

Maar dan moeten er dus wel voldoende bussen laden. “We hebben geleerd van Apeldoorn. Het werkt beter, als de opdrachtgever voorschrijft waar de vervoerder laadt: een interessante en actuele discussie. En de netbeheerder moet de noodzaak inzien. In Apeldoorn gaf Liander bijvoorbeeld aan dat het netwerk prima verzwaard kon worden. Dan is ons alternatief dus niet per se nodig, hoewel er dagelijks nog wel 4 à 5MWh aan remenergie verloren gaat”.

In het Noorden gebeurt het al

De GTW-treinen van Arriva krijgen twee 25kWh-batterijpakketten op het dak die remenergie opslaan.

Waar remenergie daadwerkelijk gebruikt gaat worden, is in de nieuwe noordelijke treinconcessie rond Groningen en Leeuwarden die eind 2020 start. De huidige vervoerder Arriva blijft hier tot 2035 rijden met de huidige vijftig GTW-treinstellen. De dieseltreinen, die nu vijftien jaar oud zijn, krijgen beurtelings een ‘technische en cosmetische upgrade’, in samenwerking met voertuigbouwer Stadler. Uiterlijk begin 2022 zijn alle treinstellen refurbished. “Daarna kunnen ze nog prima vijftien jaar mee”, zegt regiodirecteur Noord, Milfred Hart. Aanvullend bestelde Arriva ook 15 nieuwe WINK-treinen: “De GTW’s hebben nog een Euro III-motor, de WINKs krijgen motoren die op Hydrotreated Vegetable Oil (HVO) rijden. Dat resulteert in 60 tot 85 procent fijnstofreductie.”

Met een noorderlijke nuchterheid vult vendormanager Marten Feenstra aan dat de GTW’s twee 25 kWh-batterijpakketten op het dak krijgen, die remenergie opslaan. “Omdat wij niet via een bovenleiding rijden maar met een dieselmotor, zochten we creatieve oplossingen om energie mee te besparen. Je vervangt niet zomaar de motor van een trein. In overleg met Stadler plaatsen we daarom nu twee batterijpakketten met bijbehorend batterijmanagementsysteem op het dak. Met nog meer of zwaardere batterijpakketten zou de aslast te hoog worden.” De nieuwe WINK-treinen krijgen twee 30 kWh-batterijpakketten op het dak en een pantograaf, dus kunnen ook onder de bovenleiding elektrisch rijden. Hart: “Maar de infra is nog niet zover, dus dat is mogelijk toekomstmuziek.”

Tijdens het stationair draaien van de treinen kan Arriva de dieselmotor uitzetten en ongeveer 30 minuten remenergie hergebruiken, om onder meer airco en verwarming aan te drijven. En tijdens het rijden wordt de dieselmotor deels in de stroomvoorziening ontlast, stelt regiodirecteur Hart. Naar verwachting scheelt dit een paar procent. Met ingehouden trots: “Wat begon als idee, hebben we ontworpen en vervolgens uitgewerkt. Dat het nu praktisch toepasbaar is, is een heel mooi resultaat.”

Smart grids

Waar Arriva en Hedgehog Applications dus hun remenergie opslaan in batterijen of accu’s, houdt de RET zich vooral bezig met smart grids. Dat is overigens niet voor het eerst: in 2008 onderzocht de Rotterdamse vervoerder het principe al voor zijn tramnetwerk, waarbij energie in een supercondensator kon worden opgeslagen. Dat zou 9 tot 10 procent energiebesparing opleveren.

In de simulaties voor het metronet berekende Vliegenthart van de RET dat het optimaal is om op zeven tot dertien plekken in het metronetwerk wisselrichters te plaatsen. “Door de laadrichtingen van metro en bus aan elkaar te koppelen, hoefden we voor de bussen geen zware aansluitingen (van 350.000 euro per stuk) aan te vragen. En bovendien hoeft de stroom dan maar één keer vervoerd te worden. Dat scheelt ons niet alleen aansluit- en transportkosten, maar ook netbeheerder Stedin.”

Maatschappelijk belang

Natuurlijk levert het systeem een financieel belang op, maar Vliegenthart benadrukt het gemeenschappelijk en maatschappelijk belang. “Ons doel is om energie te besparen, terwijl we de busvloot moeten elektrificeren”, zegt de systeembeheerder. “Dat willen we slim doen, zodat de energiepiek afvlakt of we zelfs energieneutraal kunnen rijden. De RET zet ook in op groen geproduceerde stroom op. Zo dragen we bij aan de energietransitie.”

Ook voor Arriva weegt het maatschappelijk belang erg mee, vertelt regiodirecteur Hart. “Deze oplossing geeft geen financieel voordeel, maar het belangrijkste is dat Arriva innovatief wil zijn. Dat kun je het beste laten zien in daden.” Zo profileerde de vervoerder in het noorden des lands zich dit voorjaar ook met een proef met automatische treinen en een pilot met een waterstoftrein. Hart, aanvullend: “In vier jaar tijd is er in de verduurzaming enorm veel gebeurd. Opdrachtgevers willen versnellen en daar willen wij natuurlijk graag bij zijn. Dat geeft ons veel benefits. Het zijn interessante ontwikkelingen en het past binnen onze TCO-berekeningen.”

Juridische hobbels

Hoewel bij de RET in de simulatiemodellen het netwerk met smart grids en remenergie goed lijkt te werken, ziet Vliegenthart nog wel een juridische hobbel op het in de praktijk uit te voeren: wettelijk gezien mag er per adres slechts één WOZ-aansluiting zijn. “Kom je bijvoorbeeld net boven de 1,73 megavoltampere (mva) uit, dan moet het energiebedrijf een aparte aansluiting aanleggen. Terwijl je technisch gezien makkelijk vanuit twee verschillende energieringen de voeding op één adres kunt verzorgen. Daarmee kun je de busvloot van lading voorzien. Maar dat mag wettelijk gezien dus niet, dat is natuurlijk heel krom.” Op het Rotterdamse Zuidplein voeren RET, MRDH, netbeheerder Stedin en adviesbureau Stevin gesprekken om te onderzoeken of een dergelijk plan mogelijk is.

Alleen kan Vliegenthart dan volgens de wet, tot zijn ongenoegen, geen energie van de ene naar de andere aansluiting doorverkopen. “Dat is dus ook heel raar. Als Stedin mij een 20 mva-aansluiting levert die ik aanvraag, maar ik in werkelijkheid maar 10 mva gebruik, gebeurt er met de overige 10 mva niets. Terwijl mijn buurman, een winkelketen bijvoorbeeld, ook 5 mva nodig heeft. Maar die moet nu nog een aparte, dure aansluiting kopen bij de energieleverancier, met alle overlast voor de gemeente van dien. Daarmee belast je het energienet alleen maar meer. Door de netwerken te koppelen, is dat op te lossen. Het wordt hoog tijd dat dat kan!”

Impressie van het Energy House dat Hedgehog Applications wilde bouwen in Apeldoorn om overtollige energie van de bovenleiding op het spoor om te zetten in stroom voor bussen.

Volgens Klein Geltink van Hedgehog komen die juridische vraagstukken op het moment aan de orde dat alles technisch haalbaar blijkt. “Als er een wil is, is er ook wel een weg. Als Liander, de netbeheerder in Apeldoorn, en ProRail zich achter ons idee scharen en we samen tot oplossingen willen komen, lijkt het me stug dat wetgeving dit uiteindelijk tegenhoudt.” En Arjan Heinen: “Het is zonde om al die stroom weg te blijven gooien, omdat processen het in de weg zitten. Daar kan ik echt niet bij!”

Hotske Zijlstra, innovatiemanager van infrabeheerder ProRail die ook bij het onderzoek in Apeldoorn was betrokken, zegt open te staan voor nieuwe energie-initiatieven. “En dus ook voor het remenergie-initiatief. Destijds is het in Apeldoorn afgeketst, maar mocht het idee op een andere wijze of locatie interessant zijn, dan denken wij graag mee.”

Stap af van je eigen belang

Het is in ieders belang, willen Klein Geltink en Heinen maar zeggen. Zo denkt Vliegenthart er ook over. “Mensen denken te veel in hokjes, je moet naar het gehele systeem kijken. Een smart grid realiseer je altijd samen. Ik denk daarbij niet vanuit het belang van RET, Stedin of de gemeente Rotterdam, ik denk vanuit de maatschappij. We moeten deze opgave samen aangaan. In Amsterdam en Den Haag kunnen ze dit systeem zo kopiëren voor hun metro- of tramnetwerk en wij kunnen weer leren van hen. In Den Haag gaan we bijvoorbeeld wel samenwerken om met remenergie e-parkeren en e-auto’s aan te drijven.”

Klein Geltink van Hedgehog Applications zag in Apeldoorn dat veel partijen nog vanuit hun eigen belang denken. “Ik heb de indruk dat iedereen wel wil, maar vooral naar elkaar kijkt en afwacht. Dan blijft het een patstelling. Iemand moet de eerste stap zetten. We zitten samen in de energietransitie, het is zonde om al die stroom weg te blijven gooien. Ons systeem is een soort energiehub, waar de trein de energie binnenbrengt en de bus het weer meeneemt naar buiten. Dat werkt in ieders belang. Pionieren en innoveren kost tijd en energie, maar ik heb wel het gevoel dat de tijd ons meezit. Natuurlijk, toen Apeldoorn niet doorging was dat demotiverend. Maar het blijft wel de droom om remenergiesystemen te realiseren. Voorlopig wachten we op een alternatief treinstation dat met dezelfde opgave te kampen heeft, om daar onze droom in de praktijk toe te passen.”

Die droom zou mogelijk toch nog in Apeldoorn kunnen plaatsvinden, laat zijn collega Arjan Heinen later weten. Nu Keolis de concessie IJssel-Vecht niet gaat rijden, wordt de noodconcessie Veluwe voorbereid. Heinen is alvast in gesprek met concessiemanager René Nekkers van Keolis om mogelijk de remenergiesystemen alsnog toe te passen in de nieuwe noodconcessie. Keolis-woordvoerder Lotte Hendriksen houdt nog een slag om de arm: “We houden de ontwikkelingen rondom de remenergie goed in de gaten. Innovaties rondom verduurzaming zijn een goede ontwikkeling.”

En Arriva, ten slotte, wil de kennis die het in het Noorden opdoet graag delen met de landsdelen Oost en Zuid, waar de vervoerder ook treinen rijdt. Vendormanager Marten Feenstra: “Natuurlijk zijn er verschillen per regio: in Noord hebben we geen bovenleiding, terwijl bijvoorbeeld in Oost, op het traject Almelo-Mariënberg, wel deels bovenleiding is. En we hebben onze nieuwe WINKs voorzien van een pantograaf, die zijn voorbereid op partiële elektrificatie. Maar het hart van de GTW-treinen stamt uit 2005, we zijn nu vijftien jaar verder. Als je dan nu ziet hoe we de treinstellen ombouwen, dan is dat best een kunststukje. Dat is uniek.”

 

Contact

Kabelweg 57

1014 BA Amsterdam

Phone:  +31 62 888 7364

Email: maarten@hedgehogapplications.nl

LinkedIn / Facebook / Twitter