Den hastige udvikling inden for superkondensatorer og batteriteknologi åbner for nye muligheder i den offentlige transportsektor, hvor genanvendelse af bremseenergi ikke alene kan reducere forbruget, men også sikre en mere fleksibel byplanlægning.
Ligesom de øvrige store leverandører af togsystemer - som Alstom og Bombardier - har Siemens i flere år arbejdet på at udnytte mulighederne i de to teknologier. Koncernen har nu udviklet hybridløsningen Sitras HES, der kombinerer pakker af superkondensatorer med batterier.
Superkondensatorer adskiller sig fra almindelige kondensatorer ved at have en markant større energitæthed, hvilket eksempelvis gør dem egnede som supplerende energilager til elbiler. Kondensatorer lader og aflader energi væsentligt hurtigere end et batteri, og de er næsten uopslidelige. Til gengæld kan de ikke rumme nær så meget energi som batterier.
I den nye Siemens-løsning har såvel kondensatorer som batterier til formål at opsamle den energi, der indvindes gennem bremserne. Men hvor kondensatorernes evne til hurtig op- og afladning primært udnyttes til at accelerere letbanevognene, tager batteriet over på de længere strækninger, når toget er oppe i fart og 'coaster'. I dag kan batterierne rumme tilstrækkelig energi i 10-15 minutter.
»Antallet af kondensatorer dimensioneres ud fra topologien på strækningen, eksempelvis antallet af stigninger, vognenes størrelse og elnettets type. Det hele samles i en pakke, der installeres på taget af vognene,« fortæller Jan Hendriksen, der er salgschef for såkaldt rolling stock i Siemens' danske mobility division.
Fordelene ved hybridløsningerne er flere. Først og fremmest reducerer de naturligvis energiforbruget - ifølge Siemens kan systemet mindske forbruget - og dermed også udledningen af drivhusgasser - med op til 30 procent under optimale forhold.
»Nye letbanetog anvender i dag elbremser helt til stilstand, hvilket er med til at øge energiopsamlingen i forhold til eksisterende tog, hvor den sidste nedbremsning typisk sker med mekaniske bremser. Men ellers afhænger energireduktionen meget af topologi og driftsmønster,« fortæller Jan Hendriksen.
I drift ved Lissabon
Siden november 2008 har den netop beskrevne hybridteknologi med superkondensatorer og batteri-backup været i drift på en letbane syd for Lissabon, hvor energiforbruget indtil videre er reduceret med 10,8 procent.
Anvendelsen af den nyeste batteriteknologi giver imidlertid også mulighed for at køre uden ledninger på strækninger op til 2.500 meter, hvilket kan være en anlægsteknisk fordel på strækninger i eksempelvis tunneler eller en æstetisk gevinst i historiske bykerner og på store pladser. De 2,5 kilometer er i øvrigt opnået netop på den føromtalte portugisiske letbanestrækning.
Endelig vil brugen af superkondensatorer i forbindelse med acceleration kunne udjævne netbelastningen, ligesom stationære energilagre langs ruten eller på stationer kan bruges til at opsamle overskydende bremseenergi, der så kan udnyttes af andre tog eller sendes tilbage i hovednettet.
Det er dog ikke alene lokaltransport som sporvogne og letbaner, der kan udnytte energilagre med superkondensatorer. Også diesel-elektriske tog kan med fordel lagre bremseenergi i banemotoren, der så kan udnyttes til en mere lydefri acceleration ud fra stationer eller til drift af eksempelvis klimaanlæg.
Herhjemme vil de kommende letbaner i Århus, Odense samt den københavnske ringbane være kandidater til at anvende en eller flere af de nye hybridteknologier.
Ud over Siemens' hybridteknologi kunne det eksempelvis være Alstoms APS-løsning, som kort fortalt består af en tredje strømførende skinne, der forsyner vognen med strøm i det øjeblik, den passerer den strømførende del.
Skinnen forsynes med energi fra underjordiske energilagre placeret med 22 meters mellemrum. Dermed skabes nye muligheder for bytransport uden brug af køreledninger.
Forkortet - læs hele artiklen i den trykte udgave af Ingeniøren.
