1)C 30 JAN Dat. ontv.: Routing

Luttenbergstraat 2 Postbus 10078 8000 GB Zwolle Telefoon 038 499 88 99 Fax 038 425 48 88 overijssel.nl [email protected]

Provinciale Staten van Overijssel

PROVINCIALE STATEN VAN OVERIJSSEL Reg.nr. " ? 5 / ^ O f U / 1 ) C | Dat. ontv.:

3 0 JAN 2014


Routing

[email protected]

Onderwerp: Uitvoering motie Quick scan toepassing moderne technieken op provinciaal spoor.

Datum

28.01.2014 Kenmerk 2014/0011917

Toezending aan Provinciale Staten met oogmerk: [X] ter informatie [ ] anders, en wel:

Pagina

1

Bijlagen I.

Quick scan toepassing moderne technieken op regionaal spoor (te raadplegen via www.overijssel.nl/sis)

Bij de behandeling op 11 december 2013 van Statenvoorstel PS/2013/878 over de toekomstige ontwikkeling van de Kamperlijn hebben uw Staten de motie Schrijver es aangenomen, waarin ons college gevraagd wordt om een quick scan uit te voeren naar de toepassing van moderne aandrijftechnieken op het regionaal spoor. Hierbij bieden wij u het resultaat van deze verkenning aan. De verkenning heeft in eigen beheer plaatsgevonden. Daarbij is in beeld gebracht wat er "in de literatuur" bekend is over diverse aandrijftechnieken. Daarnaast is een aantal externe deskundigen geraadpleegd (zie de referenties in de quick scan). Bekeken zijn de volgende technieken: volledige elektrificatie, partiële bovenleiding, inductie, dieseltreinen, accutreinen, hybride treinen, LNG/bioLNG en waterstof. In de verkenning zijn de voor- en nadelen van de verschillende bestaande en nieuwe technieken in beeld gebracht, ook voor de afzonderlijke Overijsselse diesellijnen. De conclusie is in grote lijnen dat volledige elektrificatie om een aantal redenen de voorkeur heeft: Ten opzichte van diesel biedt volledige elektrificatie een groot aantal voordelen: goedkoper in exploitatie, schoner, stiller, zuiniger met energie. De huidige ontwikkelingen binnen de sector, waaronder de te verwachten omschakeling van de bovenleidingspanning van 1500 Volt naar 3000 Volt, bieden perspectief op aanzienlijke verdere besparingen, onder andere door het terugwinnen van remenergie. » Ten opzichte van alle andere alternatieven biedt volledige elektrificatie ten eerste het voordeel van betrouwbare technologie. Daarnaast is harmonisatie en uniformiteit van systemen van belang. Volledige elektrificatie sluit aan bij de toegepaste techniek op het gehele spoorwegnet. Daardoor kunnen treinen op verschillende baanvakken rijden en kunnen verschillende treindiensten binnen één concessie ondergebracht worden met één materieeltype. Bij een keuze voor een andere techniek op één of enkele lijnen komt dus de flexibiliteit van het hele spoorsysteem in gevaar.

Datum verzending

3 0 JAN. 2014

prowincie

Quick scan toepassing moderne technieken op provinciaal spoor

•

•

Financieel kan partiële bovenleiding interessant zijn, omdat de benodigde investering in de bovenleiding lager is dan bij volledige elektrificatie. Daar staat tegenover dat de structurele kosten wel weer hoger zijn (duurdere treinen, regelmatige vervanging van accu's). In de verkenning is een beredeneerde onderbouwing opgenomen waarom volledige elektrificatie voor elk van de Overijsselse diesellijnen de voorkeur verdient.

De algemene conclusie dat volledige elektrificatie op basis van de in het rapport genoemde argumenten op dit moment de voorkeur heeft, onderschrijven wij. Wij zullen uiteraard wel de ontwikkelingen op dit gebied, zoals door andere provincies eventueel voorgenomen proeven met belangstelling blijven volgen. De resultaten daarvan kunnen wij betrekken bij toekomstige beslissingen over elektrificatie. Bij aanbestedingen eisen wij van de vervoerder het gebruik van groene stroom. Bij het Rijk zullen wij aandringen op een snelle omschakeling van de bovenleidingspanning naar 3000 Volt. Gedeputeerde Staten van Overijssel, Datum

28.01.2014 Kenmerk 2014/0011917

*— \j

—

Pagina

2

provincie

QUICK SCAN MOGELIJKHEDEN MODERNE TECHNIEKEN OP REGIONAAL SPOOR 1. Aanleiding De wens om regionale dieselspoorlijnen in Nederland te elektrificeren is om meerdere redenen actueel. Elektrische materieel is sneller, stiller en efficiënter dan dieselmaterieel. Concreet zijn er ten opzichte van dieselexploitatie flinke milieuvoordelen te behalen (rijden op 100% groene stroom zonder uitstoot is haalbaar), is exploitatie structureel goedkoper, zijn door afschaffing van het tariefverschil tussen rode diesel en gewone diesel de exploitatiekosten onlangs fors toegenomen die als gevolg van bezuinigingen juist onder druk staan, zijn betere prestaties haalbaar (kortere rijtijden, intensiever vervoer, et cetera) en is tot slot de attractiviteit voor de reiziger groter. Binnen de provincie Overijssel is door GS voorgesteld de regionale dieselspoorlijnen Zwolle-Enschede en Zwolle-Kampen te elektrificeren. Uit de gehouden businesscases blijkt dat de kosten-batenanalyes positief uitpakken. Elektrificatie zorgt structureel voor lagere exploitatiekosten en bovendien zijn er tal van maatschappelijke voordelen te behalen. Investeren in elektrificatie past daarmee binnen de herijking OVtactiek. Elektrificatie van regionaal spoor is binnen de provincie Overijssel overigens niet nieuw. Zo werd in 1987 door NS de Emmerlijn (Zwolle-Emmen) geëlektrificeerd wat heeft geleid tot een structurele verlaging van de exploitatiekosten, milieuvoordelen en een beter product voor de reiziger in de vorm van hogere frequenties en kortere reistijden. De provincie speelde hierin destijds echter geen of slechts een marginale rol. Ook binnen andere provincies is volop aandacht voor elektrificatie van het regionaal spoor. Zo heeft elektrificatie van de Maaslijn (Roermond-Venlo-Nijmegen) voor GS van de provincie Limburg topprioriteit. En ook binnen de provincies Fryslân, Gelderland en Groningen wordt onderzocht of regionale spoorlijnen al dan niet gedeeltelijk geëlektrificeerd kunnen worden. Elektrificatie vergt echter een forse infrastructurele investering en de portalen plus de rijdraad kunnen worden ervaren als een verlies voor de ruimtelijke kwaliteit. Binnen de spoorsector zijn echter technieken in ontwikkeling die elektrisch rijden mogelijk maken zonder (volledige) elektrificatie zodat investeringen in de infrastructuur kunnen worden beperkt. De provincies Fryslân, Gelderland en Groningen onderzoeken op dit moment de mogelijkheden. Ook zijn er technieken in ontwikkeling die het rendement van geëlektrificeerde spoorlijnen flink kunnen verhogen door terugwinning van remenergie. Recentelijk is in Limburg een proef gestart om aan de hand van ervaringen de mogelijkheden voor landelijke uitrol te onderzoeken. Tot slot zijn er ook er nog gehele andere technieken in ontwikkelingen, zoals rijden op waterstof, LNG en bio-LNG. Door PS is op 11 december 2013 een motie aangenomen (zie bijlage 1) waarin -naar aanleiding de toekomstige ontwikkeling van de Kamperlijn- wordt gevraagd om een quick scan naar toepassing van dergelijke moderne tractietechnieken op regionaal spoor. Binnen de provincie Overijssel zijn 118 kilometer aan (binnenlandse) regionale baanvakken op dit moment niet geëlektrificeerd:  Zwolle-Wierden (40 kilometer);  Zwolle-Kampen (13 kilometer);  Zutphen-Hengelo (46 kilometer);  Almelo-Mariënberg (19 kilometer). In deze quick scan worden verschillende moderne technieken geïnventariseerd en worden de voor- en nadelen en de kansrijkheid van de verschillende technieken per regionale spoorlijn op een rij gezet. Het doel is om de diverse duurzame alternatieven voor de dieseltrein overzichtelijk in kaart te brengen en te trechteren naar haalbaarheid/wenselijkheid per Overijssele regionale spoorlijn. Hierbij is onder andere gebruik gemaakt van kennis, stukken en documenten van vervoerders (Arriva, Veolia en NS), ProRail, de provincies Gelderland, Groningen en Fryslân, het Ministerie van I&M en partijen die buiten de gebaande paden denken zoals RailEvent, PTADC en Strukton.

Tot slot moet nadrukkelijk worden opgemerkt dat de meeste nieuwe moderne technieken nog in de ontwikkelingsfase zitten. Daarbij is vaak wel de economische en technische haalbaarheid aangetoond maar dient nog een pilot of praktijkproef uitgevoerd te worden om aan de hand van praktijkervaringen de risico’s inzichtelijk te krijgen en de daadwerkelijke praktische haalbaarheid te onderzoeken.

2. Duurzaamheid spoorsector en nieuwe technieken De railsector besteedt veel aandacht aan het verder verminderen van haar CO2-uitstoot. Het spoor, inclusief bouw en onderhoud van infrastructuur en materieel, is al zeer duurzaam in vergelijking met andere vervoersmodaliteiten. Zo is de trein gemiddeld 75% schoner dan een reis met de auto en door onder meer vernieuwing van het materieel en zuinig rijden worden nog steeds flinke stappen gezet. Een treinreis is de laatste 7 jaar ruim 30% schoner geworden en met de hiernavolgende maatregelen zet deze trend zich de komende jaren door:  Vervanging oud door nieuwe materieel;  Vervanging diesel door elektrisch materieel;  Terugdringen energieverbruik van treinen. Het vervangen van diesel door elektrisch materieel levert verreweg de meeste winst op in termen van duurzaamheid en reductie van de exploitatiekosten. Daar staat echter veelal een forse infrastructurele investering tegenover indien wordt gekozen voor volledige elektrificatie. Investeringen die mogelijk kunnen worden beperkt door toepassing van (een combinatie van) nieuwe moderne technieken. Door bijvoorbeeld partieel te elektrificeren kunnen de infrastructurele investeringskosten worden beperkt of door dieseltreinen te vervangen door (bio-)LNG treinen hoeven zelfs nagenoeg helemaal geen infrastructurele investeringskosten gepleegd te worden en zijn mogelijk toch grotendeels de gewenste milieu- en exploitatievoordelen te behalen. De volgende nieuwe technieken worden hiernavolgend nader beschouwd:  Volledige elektrificatie + terugwinnen remenergie;  Partiële bovenleiding: o Accumulatortrein; o Hybride trein;  Elektrificatie middels inductie;  LNG / bio-LNG;  Waterstof;  Dieselhybride;  Accutrein (bijvoorbeeld door middel van separate wagon / container met accupakketten). Volledige elektrificatie + terugwinnen remenergie Het rendement van spoorlijnen welke volledig zijn geëlektrificeerd of geëlektrificeerd worden kan flink worden vergroot zodra remenergie optimaal kan worden hergebruikt. NS en Veolia zijn geïnteresseerd in de mogelijkheden om energie te besparen door meer energie terug te brengen in het bovenleidingnetwerk en zijn een proef gestart op de Heuvellandlijn (Maastricht-Kerkrade) om aan de hand van ervaringen de mogelijkheden voor landelijke uitrol te onderzoeken. Door sterker te remmen wordt er meer energie gegenereerd die kan worden hergebruikt. Ook is er minder energie nodig bij het optrekken en zijn de reistijden sneller. De opgewekte remenergie wordt eerst in de trein zelf gebruikt voor het boordnet, de verwarming en de airco. De stroom die overblijft gaat via de pantograaf naar de bovenleiding en kan worden gebruikt door een optrekkende elektrische trein in de omgeving. De moderne treinen van NS (60% van het materieelpark) en Veolia die remmen leveren nu al energie die daarbij vrijkomt terug aan de bovenleiding. Deze stroom wordt hergebruikt door andere treinen. Dit bespaart alleen bij NS nu al circa 6% aan elektriciteit per jaar. Uit analyses is gebleken dat de hoeveelheid terug geleverde remenergie waarschijnlijk fors kan worden verhoogd en beter kan worden hergebruikt, mede afhankelijk van de snelheid, het aantal stops en de spanning op de bovenleiding en of de stroom die niet kan worden teruggeleverd aan de bovenleiding via het onderstation naar het openbare elektriciteitsnet kan. Die link met het openbare net bestaat nu nog niet in Nederland en is vooral van belang op enkelsporige lijnen. Daar komen treinen op een kruisingspunt tegelijk aan en leveren dan samen zoveel remenergie dat de bovenleiding die niet kan opnemen. De verwachting is dat de proef bij een landelijke uitrol naar schatting een jaarlijkse besparing van 70 GWh energie en een reductie van de CO2-uitstoot met 30 kiloton kan opleveren.

Een verhoging van de bovenleidingspanning naar 3000 Volt (zie ook kader hieronder) zorgt er voor dat veel meer stroom kan worden teruggeleverd en als op termijn alle treinen kunnen recupereren zijn er nog forse besparingen mogelijk. Per jaar vermindert het verbruik met ongeveer 300 GWh, de CO2-uitstoot neemt af met 150 kiloton en, uitgaande van de huidige elektriciteitsprijs, dalen de energielasten met 30 miljoen euro. Migratie naar 3000 Volt? De meeste elektrische treinen in Nederland zijn geschikt voor een bovenleidingspanning van 1500 Volt. Om sneller te kunnen rijden gecombineerd met hoge frequenties, om zware goederentreinen af te kunnen wikkelen en om meer remenergie terug te kunnen leveren aan de bovenleiding zijn grotere vermogens nodig. Aanvankelijk was het plan over te schakelen naar 25 kiloVolt, maar daarvoor moet de gehele bestaande infrastructuur vernieuwd worden. Door de bovenleidingspanning te verhogen naar 3000 Volt wordt de capaciteit van het spoornet ook aanzienlijk vergroot. ProRail en NS werken op dit moment aan de businesscase voor verhoging van de spanning op de bovenleiding en uit een voorlopige verkenning blijkt dat de kosten voor het aanpassen van de infrastructuur en de ombouw van het materieel door energiebesparing en baten uit rijtijdwinst binnen tien jaar zijn terugverdiend. Door verhoging van de spanning treden minder netverliezen op, zijn minder onderstations nodig, wordt het terugleveren van remenergie gemakkelijker, kunnen treinen sneller optrekken waardoor er flinke rijtijdwinsten zijn te boeken en wordt het invoeren van hogere snelheden (>140 km/u) eenvoudiger doordat er meer vermogen beschikbaar. Bovendien kunnen treinen die snelheden vlotter bereiken. Tot slot wordt de interoperabiliteit van het materieel vergroot (in België, Italië, Spanje en delen van Oost-Europa bedraagt de bovenleidingspanning eveneens (circa) 3000 Volt) waardoor vervoerders eenvoudiger Nederlands materieel in het buitenland kunnen inzetten en andersom. De ombouwperiode van het gehele netwerk wordt door ProRail en NS ingeschat op zeven tot tien jaar. Een besluit voor het ombouwen is er echter nog niet. Partiële bovenleiding Bij het concept partiële bovenleiding wordt een beperkt deel (circa 30%) van de spoorlijn van bovenleiding voorzien. Het elektrificeren van het deel in en nabij stations biedt daarbij de meeste voordelen. Op dit deel trekt de trein op en wordt verreweg de meeste energie afgenomen. De delen zonder bovenleiding tussen de stations worden overbrugd met alternatieve aandrijving. Dit kan met energieopslag in een elektrische trein (accumulatortrein) of door tussen de stations gebruik te maken van een dieselmotor (hybride trein). Bij het concept partiële bovenleiding in combinatie met een accumulatortrein levert de bovenleiding het benodigde aanzetvermogen voor het accelereren uit de stations. De accu levert vervolgens de benodigde tractie-energie op de niet geëlektrificeerde delen van het baanvak en worden tevens gebruikt om remenergie op te slaan. Bij het concept partiële bovenleiding in combinatie met een hybride trein levert de bovenleiding eveneens het benodigde aanzetvermogen voor het accelereren uit de stations. Op de niet geëlektrificeerde delen van het baanvak wordt vervolgens gebruik gemaakt van dieselaandrijving. Remenergie wordt ter hoogte van de station vervolgens rechtstreeks teruggeleverd aan het onderstation. In de 2007 is in opdracht van de provincie Gelderland door RailEvent een haalbaarheidsstudie uitgevoerd naar het concept partiële bovenleiding. De conclusie was toentertijd dat het concept technologisch als qua marktontwikkeling nog onvoldoende rijp was. Door technologische ontwikkelingen, toegenomen fossiele brandstofkosten en dreigende rijksbezuinigingen is voorgenoemde studie recentelijk geactualiseerd (zie ook bijlage 2). In de haalbaarheidsstudie is als onderzoekscasus de spoorlijn Arnhem-Winterswijk uitgewerkt waarbij is stilgestaan bij vier verschillende voertuigoplossingen: huidige dieselexploitatie, partieel elektrificeren in combinatie met de accumulatortrein en de hybride trein en volwaardig elektrificeren en exploitatie met elektrisch materieel. Uit de studie, waarbij de gebruikte cijfers en modellen “best-effort” inschattingen zijn, komt partieel elektrificeren in combinatie met de accumulatortrein als meest economische variant naar voren (tabel 1). De besparing ten opzichte van dieselexploitatie bedraagt op jaarbasis 23%. Hierbij wordt nadrukkelijk opgemerkt dat bij de accumulatortrein sprake is van een innovatie waarbij de eerstvolgende stap het doen van een pilot of praktijkproef moet zijn aangezien dit geen bewezen techniek betreft. Partieel elektrificeren in combinatie met de hybride trein levert ten opzichte van dieselexploitatie een besparing op van 9%. De hybride trein combineert twee bestaande bewezen technieken waardoor een praktijkproef in principe niet nodig is.

Volledige elektrificatie levert tot slot een jaarlijkse besparing op van 16%. Daarmee levert volledig elektrificeren dus een grotere besparing op dan partieel elektrificeren in combinatie met de hybride trein. Voertuigoplossing Dieselexploitatie Partieel elektrificeren (accumulatortrein) Partieel elektrificeren (hybride trein) Volledige elektrificatie

Totale kosten per jaar €7,9 mln. € 6,1 mln. € 7,2 mln. € 6,6 mln.

Reductie t.o.v. dieselexploitatie n.v.t. - € 1,8 mln. (-23%) - € 0,7 mln. (-9%) - € 1,3 mln. (-16%)

Tabel 1: samenvattend overzicht business case Verkennend onderzoek partiële elektrificatie treindienst Arnhem-Winterswijk Ten opzichte van dieselexploitatie is met elektrisch materieel rijtijdwinst te behalen. Deze rijtijdwinst kan echter alleen worden geïncasseerd indien nieuw materieel wordt ingezet. Bij ombouw van bestaand materieel ten behoeve van exploitatie met partiële bovenleiding kan deze rijtijdwinst niet worden geïncasseerd. Wat betreft milieuvoordelen kennen de varianten partiële bovenleiding met de accumulatortrein en volledige elektrificatie geen lokale uitstoot, dit in tegenstelling tot partiële bovenleiding met de hybride trein waarbij ten opzichte van dieselexploitatie de uitstoot weliswaar met circa 74% afneemt maar er dus wel lokale uitstoot blijft bestaan. In de Gelderse studie wordt als eerste stap aanbevolen het baanvak Zevenaar-Doetinchem volledig te elektrificeren en aansluitend wordt -om strategische redenen- aanbevolen om ook het baanvak Doetinche,Winterswijk volledig te elektrificeren. Elektrificatie middels inductie De firma Bombardier presenteerde in 2008 een elektrische aandrijving waarbij de stroomoverdracht contactloos plaatsvindt via magnetische inductie (Primove). Bij het systeem zijn het primaire en secundaire stroomcircuit van elkaar gescheiden. Het primaire deel bestaat uit kabels die onder de grond tussen de sporen worden ingebouwd. Deze zorgen voor een elektromagnetisch veld. Het secundaire deel bestaat uit spoelen die aan de onderkant van het materieel worden bevestigd. Deze zetten het elektromagnetisch veld om in elektriciteit voor de tractiemotoren zodat het voertuig wordt voortbewegen. Een aparte kabel zorgt ervoor dat het primaire circuit alleen aan staat als er een voertuig boven rijdt zodat de veiligheid geborgd blijft. Voordeel van de techniek is dat volgens Bombardier een energiebesparing van dertig procent wordt gerealiseerd en dat bovenleiding achterwege kan blijven. De installatie van Primove zou bij een nieuw vervoerssysteem dan ook goedkoper zijn dan de conventionele techniek. Primove werd voor het eerst getest in 2010 op een 800 meter lang traject bij het beurscentrum in Augsburg. Eind mei 2012 werd de technologie aan de pers gepresenteerd waarna in juni het testbedrijf eindigde. Sindsdien is de techniek commercieel verkrijgbaar. Concrete opdrachten voor toepassingen in het railgebonden vervoer zijn er echter nog niet. Wel rijden sinds december 2013 elektrische bussen in Braunschweig die de technologie aan boord hebben. Primove is in de praktijk getest, echter alleen op kleine schaal en alleen voor stedelijk OV. De toepassing voor heavy rail is twijfelachtig. Bij conventioneel materieel is de afstand tussen het primaire en secundaire circuit groot en zijn de snelheden hoog. Investeren in Primove is met name interessant voor tramnetten in aanbouw, waar dus nog geen infrastructuur aanwezig is. Daar speelt een element als interoperabiliteit ook geen rol, omdat al het materieel met Primove uitgerust zou kunnen worden. LNG / bio-LNG Liquefied Natural Gas (LNG), ook bekend als vloeibaar aardgas, is een mengsel dat voornamelijk bestaat uit Methaan. De stof is vloeibaar gemaakt en heeft dan een veel kleiner volume dan aardgas en aardgas onder druk (CNG). LNG stoot bij de verbranding minder schadelijke emissies uit dan diesel (CO2 -15% en NOx en fijnstof -90%). Het gas wint snel aan populariteit en kan ook op het spoor worden ingezet. LNG is echter niet direct bruikbaar in combinatie met een (conventionele) verbrandingsmotor. Het mengsel moet eerst worden verdampt tot het gasvormig is. In een aangepaste motor is dit een bougie en in een conventionele dieselmotor is dit een kleine hoeveelheid diesel. Nadeel van de eerste toepassing is een aanzienlijk verlies in efficiency en vermogen (-30%). Voordeel van de tweede variant is dat de motor ook alleen op diesel kan functioneren. In Noord-Amerika worden al sinds de jaren tachtig op beperkte schaal tests gedaan met LNG als brandstof voor goederentreinen. De techniek sloeg echter niet aan. Mede onder invloed van de sterk gedaalde LNG-prijs zijn recent nieuwe tests gestart en rijden er een aantal omgebouwde locomotieven op een mengsel van diesel en LNG. Het vloeibare gas wordt daarbij vervoerd in een aparte gekoelde wagon. De verwachting is dat met

name de lagere brandstofprijs en nieuwe emissienormen kunnen bijdragen aan de verdere implementatie van de techniek. Een concrete toepassing in het reizigersvervoer per spoor is er nog niet. Wel rijden er verschillende bussen op LNG, onder meer in Barcelona en Warschau. Waterstof Waterstof is het chemische element dat overblijft als (onder meer) water wordt ontdaan van zuurstof. Het is een krachtige energiebron die bij verbranding alleen waterdamp en kleine hoeveelheden NO x produceert. Het heeft ook een relatief hoge energie-efficiëntie van 40% tot 60%, versus rond de 25% voor een conventionele verbrandingsmotor. Voor toepassing in het vervoer is een brandstofcel of een aangepaste verbrandingsmotor (HICEV) nodig. Deze zetten de chemische energie in het waterstofatoom om in elektrische energie, onder meer door de toevoeging van zuurstof. Door innovaties en continue technische ontwikkelingen zijn de kosten van waterstof in de afgelopen jaren sterk gedaald. Met name in Azië worden al een jaar of tien tests uitgevoerd met waterstof als energiebron voor spoorvervoer al dan niet in combinatie met een accu. In april 2006 presenteerde Japan zijn eerste emissieloze motorrijtuig. Sinds 2009 wordt ook in de VS geëxperimenteerd met een waterstoflocomotief en sinds kort ook in ZuidAfrika. De experimenten hebben tot op heden echter nog niet geleid tot grootschalige inzet en doorbraken in de treinindustrie. Hybride trein Een hybride trein heeft een accupakket dat door een dieselmotor onder constant en optimaal toerental wordt opgeladen. De dieselmotor slaat alleen aan wanneer de accu onder een bepaalde ontladingsgraad komt, of wanneer de vermogensvraag groot is. Het gebruik van een hybride motor bespaart energie op twee manieren:  wanneer er bij stilstand geen vermogensvraag is, hoeft er geen stationaire motor meer te draaien;  het accupakket wordt zo efficiënt mogelijk opgeladen, in het zogenaamde ideale werkpunt van de motor. Gebruik van de hybride trein heeft direct meetbare voordelen ten opzichte van conventionele dieseltreinen, de belangrijkste zijn: brandstofbesparing (en daarmee kostenbesparing) en emissiereductie (stoffen en geluid). De aanschaf van hybride treinen gaat gepaard met meerkosten ten opzichte van conventionele dieseltreinen, deze kunnen -aldus fabrikant Alstom- terugverdiend worden vanwege het lagere brandstofgebruik. In NoordAmerika zijn inmiddels al hybride locomotieven in gebruik. Overigens omschrijft de auto-industrie de hybride techniek als een halfslachtige tussenstap. De echte toekomst zit in het verder optimaliseren van bestaande technieken of compleet nieuwe technologieën. Accutrein Een accutrein is een trein waarvan de elektromotoren worden gevoed door accu’s die zich in de trein of in een separate wagon / container bevinden. De accutrein is geen nieuwe techniek en is in Overijssel geen onbekend verschijnsel. Zo liet de Deutsche Bundesbahn rond de jaren ’60 motorwagens bouwen met een maximum snelheid van 100 km/u die onder andere werden ingezet op de verbinding Enschede-Gronau. Deze accutreinen konden op één acculading zo'n 500 kilometer afleggen en werden 's nachts opgeladen. Voorgenoemde Duitse accutrein is ondertussen verleden tijd maar de exploitant van het Britse spoorwegnet, Network Rail, en de firma Bombardier gaan testen of een elektrische trein die rijdt op lithiumijzerfosfaat- of natriumnikkelaccu’s in de toekomst een duurzaam en betaalbaar alternatief is voor dieseltreinen of treinen met een hybride aandrijving. Hiertoe worden de twee soorten accu’s geïnstalleerd in een bestaande elektrische trein. Zodra het prototype gereed is zal de accutrein -met de pantograaf naar beneden- eerst worden getest op een spoorlijn met bovenleiding. Bij succes kan de accutrein worden gebruikt om bijvoorbeeld “gaten” te overbruggen in het merendeels geëlektrificeerde spoorwegnet of worden ingezet op baanvakken waar elektrificatie niet kosteneffectief is. Conclusies nieuwe technieken Het rendement van spoorlijnen die volledig zijn geëlektrificeerd of geëlektrificeerd worden kan flink worden vergroot door verdere optimalisatie van de bestaande technologie. Door benutting van nieuwe technologie kan remenergie -die niet door de trein zelf of door optrekkende treinen in de omgeving wordt gebruikt- via de bovenleiding en het onderstation worden teruggeleverd aan het openbare elektriciteitsnet. Dit levert ten

opzichte van de huidige bovenleidinginfrastructuur een forse besparing op in termen van energie, uitstoot en energielasten. Daarnaast zijn ook innovatieve verbeteringen denkbaar in de infrastructuur gerelateerd aan elektrificatie. Toepassing van bestaande en nieuwe (toekomstige) technologieën en innovatieve verbeteringen in de infrastructuur gerelateerd aan elektrificatie kunnen worden beschouwd als een verdere optimalisatie van bestaande technologie. Risico’s in termen van continuïteit van het spoorproduct worden daarmee tot een minimum beperkt. Het succes van een innovatie is moeilijk te voorspellen. Investeringen in nieuwe technologie geven dan ook onzekerheid en zijn daardoor in tegenstelling tot verdere optimalisatie van bestaande technologie risicovol. Hierbij geldt over het algemeen, hoe innovatiever het project, hoe groter het risico. Zo zullen nieuwe systemen in meer of mindere mate kinderziektes hebben. Dit geldt ook voor de beschouwde nieuwe technieken. Zo is bij partieel elektrificeren in combinatie met de accumulatortrein eerder aangegeven dat de eerstvolgende stap het doen van een pilot of praktijkproef moet zijn aangezien dit geen bewezen techniek betreft. Daarnaast gaat de technologische ontwikkeling van accu’s erg snel. Ze worden goedkoper, kleiner, lichter en krijgen een langere levensduur. Maar in welke mate en met welk tempo is lastig te voorspellen. Bovendien gaat de laadcapaciteit van accu’s in de loop der tijd achteruit, wat de accu -en daarmee de accumulatortrein en accutrein- uiteraard negatief beïnvloed. Aangezien nog niet duidelijk is wat een vervangende accu over enkele jaren kost brengt dat onzekerheid met zich mee. Partieel elektrificeren in combinatie met de hybride trein combineert twee bestaande bewezen technieken waardoor een praktijkproef in principe niet nodig is. Anderzijds is in Nederland nog geen enkele praktijkervaring met een dergelijke techniek en komt bovendien uit de Gelderlandse verkenning naar voren dat volledig elektrificeren gunstiger uitpakt dan partieel elektrificeren in combinatie met voorgenoemde hybride trein. Voorgenoemde conclusies gelden in meer en mindere mate ook voor de overige moderne technieken (elektrificatie middels inductie, LNG / bio-LNG, waterstof, dieselhybride en de accutrein). In Nederland is geen of slechts minimaal ervaring opgedaan met dergelijke technieken waardoor er grote onzekerheid is over het succes van de betreffende techniek. Uitrol van dergelijke innovatieve moderne technieken is dan ook risicovol en zal in meer of mindere mate gepaard gaan met kinderziektes waardoor de continuïteit en kwaliteit van het spoorproduct niet gewaarborgd kan worden. Bovendien zullen marktpartijen (bijvoorbeeld vervoerders) dergelijke moderne technieken bestempelen als een “bijzonder product” met dito karakteristieken en zodoende een hoog risicoprofiel meegeven. Bij hogere risico’s zal een marktpartij met hogere marges gaan rekenen wat resulteert in hogere kosten. Wat betreft milieuvoordelen is er per moderne techniek een groot verschil ten opzichte van diesel. Kiezen voor volledige elektrificatie, elektrificeren in combinatie met de accumulatortrein, elektrificatie middels inductie, waterstof of de accutrein betekent geen lokale uitstoot van CO2 en NOx, dit in tegenstelling tot partiële bovenleiding in combinatie met de hybride trein, LNG / bio-LNG of de dieselhybride. Haalbaarheid partiële bovenleiding volgens Arriva Het concept partiële bovenleiding is voorgelegd aan Arriva. Arriva geeft aan dat op knooppunten, waar meerdere regionale lijnen bij elkaar komen en stroom onttrekken, een grote piekafname ontstaat. Bij reeds geëlektrificeerde knooppunten moeten extra maatregelen worden getroffen om deze piekafname te borgen. Een ander punt is het feit dat er niet met iedere elektrische trein op het betreffende baanvak met partiële bovenleiding kan worden gereden. De treinen die op dergelijke baanvakken worden ingezet hebben speciale voorzieningen aan boord, er ontstaat dus naast de huidige diesel en elektrische treinen een nieuw type. Bij extra inzet of tijdelijk materieel moet dus worden teruggevallen op dieselmaterieel aangezien elektrisch materieel niet ingezet kan worden. Daar dieselmaterieel steeds schaarser wordt leidt dat tot vaker inzet van bussen. Ook zullen goederentreinen altijd op diesel moeten rijden. Voor locomotieven zal deze techniek niet toegepast kunnen worden. Tot slot geeft Arriva aan dat partiële bovenleiding geen “proven technology” is en er derhalve flinke risico’s aan kleven.

Resultaten Quickscan Duurzaamheid Trein De provincies Groningen en Fryslân laten op dit moment een onderzoek uitvoeren naar duurzame alternatieven voor de huidige dieseltreinen binnen de provincie Groningen en Fryslân. Doel van de quickscan is om de diverse duurzame alternatieven voor de dieseltrein overzichtelijk in kaart te brengen en te trechteren naar twee tot drie voorkeursvarianten. Het onderzoek zit op dit moment in de afrondende sfeer en volledige openbaarmaking volgt waarschijnlijk in februari of maart. Wel kan worden gemeld (voorlopige conclusies) dat voor de regionale baanvakken in het Noorden gehele elektrificatie en -daar waar elektrificatie niet geschikt isbio-LNG als meest kansrijk worden gezien.

3. Haalbaarheid Overijssel In de hiernavolgende paragrafen wordt per Overijsselse regionale spoorverbinding stilgestaan welke moderne techniek in beginsel het meest haalbaar en wenselijk lijkt. Zwolle-Wierden Op het baanvak Zwolle-Wierden wordt de treindienst Zwolle-Enschede afgewikkeld. De treindienst ZwolleEnschede is 67 km lang en wordt geëxploiteerd met verouderd dieselmaterieel. De frequentie bedraagt 2x/u en per rit worden tot 3 dieseltreinstellen ingezet. Het baanvak Zwolle-Wierden (40 km) is niet geëlektrificeerd terwijl tussen Wierden en Enschede (27 km) met dieselmaterieel “onder de draad” wordt gereden. De treindienst Zwolle-Enschede vormt een belangrijke verbinding tussen twee belangrijke stedelijke netwerken in Overijssel en heeft potentie om uit te groeien tot een sterkere spoorlijn. De provincie Overijssel is dan ook voornemens de exploitatie van het Rijk over te nemen en de treindienst vervolgens verder uit te bouwen. Op korte termijn is het plan de lijn te elektrificeren en maatregelen aan spoor en perrons door te voeren die leiden tot betere en robuustere exploitatie en mogelijk tot meer capaciteit. Op de langere termijn kan de treindienst vervolgens verder worden uitgebouwd tot een kwartierdienst met mogelijk Intercitykwaliteit tussen Zwolle en Enschede. Tijdens de vergadering van 30 januari 2013 hebben PS per amendement aangegeven een quick scan te willen naar de mogelijkheden voor in Intercityverbinding tussen Enschede en Amsterdam via Zwolle. Op basis van de uitgevoerde quick scan hebben GS vastgesteld dat het ook na decentralisatie mogelijk is om de verbinding in de toekomst op te waarderen met hogere frequenties en met snellere treinen tussen Enschede en Zwolle al dan niet doorrijdend naar Amsterdam. Ook blijft de mogelijkheid bestaan de Berlijntrein, al dan niet geïntegreerd met de Intercity, via de Hanzelijn en Zwolle te laten rijden zodat de verbinding tussen de Randstad en Berlijn flink kan worden versneld en Zwolle internationaal wordt ontsloten. Rekeninghoudend met voorgenoemde doorontwikkelingen en ambities ligt het voor de hand op het baanvak Zwolle-Wierden te kiezen voor technologie die volwaardig compatible is met de baanvakken die in het verlengde liggen, ofwel Zwolle-Amsterdam en Wierden-Enschede. Inzetten op moderne techniek -niet zijnde volledig elektrificeren- ligt dan ook niet voor de hand. Hiertoe zijn een aantal argumenten aan te voeren:  ten eerste is de ambitie de snelheid van de treindienst op te voeren. Het opvoeren van de snelheid vergt meer vermogen. Een dergelijke ambitie kan met volledige elektrificatie volwaardig worden ingevuld aangezien het benodigde vermogen over het gehele baanvak beschikbaar is;  ten tweede is de ambitie de frequentie van de treindienst Zwolle-Enschede te verhogen naar 4x/u. Voor dergelijke intensiteiten is eveneens veel vermogen benodigd. Met volledige elektrificatie kan dit volwaardig worden ingevuld;  ten derde is de ambitie op termijn Intercitykwaliteit aan te bieden al dan niet doorrijdend richting Amsterdam en gecombineerd met de Berlijntrein. Interoperabiliteit, ofwel de mogelijkheid om (elektrische) treinen over alle (geëlektrificeerde) spoornetten in Nederland te kunnen laten rijden, is dan van groot belang. Dat stelt zowel uniformiteitseisen aan het materieel als aan de infrastructuur. Aangezien het hoofdrailnet volledig is geëlektrificeerd met een bijbehorend geschikt materieelpark resulteert kiezen voor moderne technieken -niet zijnde volledige elektrificatie- op het baanvak Zwolle-Wierden in een afname van de interoperabiliteit van het Nederlandse spoor. Er dient immers materieel ingezet te worden met speciale voorzieningen aan boord. Bovendien is binnen de spoorsector juist het streven eisen aan techniek en veiligheid van het spoormaterieel zodanig te harmoniseren dat een (interne) markt voor het vervoer over de rails dichterbij worden gebracht. Het introduceren van een nieuwe type trein met speciale voorzieningen aan boord staat echter haaks op dit streven;



tot slot is door middel van een businesscase vastgesteld dat elektrificatie van het baakvak ZwolleWierden minimaal kostenneutraal is. Als ook niet-berekende baten als milieuvoordelen mee worden gewogen kan worden geconcludeerd dat elektrificatie van het baanvak Zwolle-Wierden een aantrekkelijke investering is.

Voor de treindienst Zwolle-Enschede ligt inzetten op betrouwbare technologie in de vorm van volledige elektrificatie voor de hand en deze waar mogelijk verder optimaliseren. Door benutting van nieuwe technologie kan remenergie -die niet door de trein zelf of door optrekkende treinen in de omgeving wordt gebruikt- via de bovenleiding en het onderstation worden teruggeleverd aan het openbare elektriciteitsnet. Tevens kan in overleg met het Ministerie en spoorsector worden bekeken of investeringen in infrastructuur gerelateerd aan de elektrificatie kunnen worden voorbereid op 3000 Volt of dat zelfs al direct kan worden ingezet op 3000 Volt zodat bijvoorbeeld terugwinning van remenergie maximaal kan worden uitgenut, exploitatiekosten verder kunnen worden gereduceerd en het treinproduct voor de reiziger verder kan worden verbeterd. Zwolle-Kampen Op het baanvak Zwolle-Kampen wordt de treindienst Zwolle-Kampen afgewikkeld. Deze treindienst is 13 km lang en wordt geëxploiteerd met verouderd dieselmaterieel. De frequentie bedraagt 2x/u en per rit worden tot 2 dieseltreinstellen ingezet. De provincie Overijssel is verantwoordelijk voor de exploitatie en heeft de ambitie de treindienst verder uit te bouwen. Op korte termijn is het plan de lijn te elektrificeren, een halte in Stadshagen toe te voegen en het doorvoeren van snelheidsverhogende maatregelen. Op de langere termijn kan de treindienst verder worden uitgebouwd tot een kwartierdienst met toevoeging van de haltes Kampen Oost, Werkeren en Voorsterpoort. Het voornemen is de exploitatieaanbesteding voor Zwolle-Kampen samen te voegen met Zwolle-Enschede zodat schaalvoordelen kunnen worden behaald en de aanbestedings- en exploitatiekosten zodoende kunnen worden gedrukt. De betreffende vervoerder kan dan één uniforme efficiënte materieelvloot aanschaffen en hoeft hiervoor maar één order bij een fabrikant te plaatsen. Daarnaast hoeft de vervoerder slechts één uniforme reservevloot achter de hand te houden en is bovendien vanwege de uniformiteit van het materieel personeel eenvoudig uitwisselbaar. Tot slot kan de tankplaat in Zwolle, in ieder geval voor de treindiensten Zwolle-Enschede en Zwolle-Kampen, in zijn geheel komen te vervallen. Rekeninghoudend met voorgenoemde doorontwikkelingen en ambities ligt het voor de hand op het baanvak Zwolle-Kampen te kiezen voor technologie die volwaardig aansluit bij de technologie die ook wordt gekozen voor de treindienst Zwolle-Enschede, ofwel het volwaardig elektrificeren en waar mogelijk verder te optimaliseren door benutting van nieuwe technologie zodat remenergie -die niet door de trein zelf of door optrekkende treinen in de omgeving wordt gebruikt- via de bovenleiding en het onderstation kan worden teruggeleverd aan het openbare elektriciteitsnet. Tevens kan, net als bij Zwolle-Enschede, in overleg met het Ministerie en spoorsector worden bekeken of investeringen in infrastructuur gerelateerd aan de elektrificatie kunnen worden voorbereid op 3000 Volt of dat zelfs al direct kan worden gekozen voor 3000 Volt zodat bijvoorbeeld terugwinning van remenergie maximaal kan worden uitgenut, exploitatiekosten verder kunnen worden gereduceerd en het treinproduct voor de reiziger verder kan worden verbeterd. Zutphen-Hengelo Op het baanvak Zutphen-Hengelo wordt de treindienst Zutphen-Oldenzaal afgewikkeld. Deze treindienst is 57 km lang en wordt geëxploiteerd met modern dieselmaterieel. De frequentie bedraagt 2x/u en per rit worden tot 3 dieseltreinstellen ingezet. Het baanvak Zutphen-Hengelo (46 km) is niet geëlektrificeerd terwijl tussen Hengelo en Oldenzaal (11 km) met dieselmaterieel “onder de draad”’wordt gereden. De treindienst wordt in opdracht van de regio Twente en de provincie Gelderland t/m 2024 uitgevoerd voor Syntus. Er bestaan op dit moment geen concrete plannen het baanvak Zutphen-Hengelo te elektrificeren of anderszins op te waarderen. Wel zullen er in het kader van uitrol van het Programma Hoogfrequent Spoorvervoer (PHS) en in verband met de aanleg van de tweede Maasvlakte meer goederentreinen gaan rijden die mogelijk via het baanvak Zupthen-Hengelo worden geleid. Goederentreinen op de route Rotterdam-Noord-Duitsland en verder rijden straks niet meer via Amsterdam maar gaan tot Elst gebruik maken van de Betuweroute. Vanaf Elst rijden deze treinen via Arnhem en Zutphen richting de grensovergang bij Oldenzaal. Hoe de goederentreinen gaan rijden tussen Zutphen en Hengelo staat nog niet vast. Voor dit deel van de route zijn vier varianten in

onderzoek waaronder één tracévariant via de zogenoemde Twentekanaallijn, ofwel via het baanvak ZutphenHengelo. De routekeuze valt uiterlijk 1 juni 2014. Indien de keuze valt op de Twentekanaallijn zal het bestaande spoor geschikt worden gemaakt voor meer goederenvervoer. Hiertoe zal de lijn worden geëlektrificeerd en grotendeels worden verdubbeld. Na de besluitvorming kan rond 2017 worden gestart met de bouwwerkzaamheden die vervolgens zo’n 3 jaar in beslag nemen. Bij een dergelijke keuze ligt het voor de hand dat ook de exploitatie van de treindienst ZupthenOldenzaal op termijn met elektrische tractie gaat plaatsvinden. Dit kan bij oplevering van de elektrificatie rond 2020 of worden meegenomen in de eerstvolgende aanbesteding. Indien voor de goederenroutering niet wordt gekozen voor de Twentekanaallijn kan (in breder verband) worden bestudeerd of inzet van moderne technologie op termijn een optie is. Dit dient echter wel technologie te zijn met een laag risicoprofiel zodat de continuïteit van het spoorproduct niet in gevaar komt en de kosten beperkt blijven. Om bovendien de (interne) markt voor vervoer over rails dichterbij te brengen dienen eisen aan techniek en veiligheid van het spoormaterieel geharmoniseerd te worden. Het introduceren van een nieuw type trein met speciale voorzieningen aan boord staat in beginsel haaks op dit streven. Het verdient dan ook aanbeveling dat de gekozen techniek zo mogelijk interoperabel is met de overige regionale spoorlijnen in Nederland zodat stapsgewijs qua techniek naar een geharmoniseerd materieelpark kan worden gegroeid. Op dit moment is dat materieel met diesel- en elektrische tractie. Almelo-Mariënberg Op het baanvak Almelo-Mariënberg wordt de treindienst Almelo-Mariënberg afgewikkeld. Deze treindienst is 19 km lang en wordt geëxploiteerd met modern (gereviseerd) dieselmaterieel. De frequentie bedraagt 2x/u. De provincie Overijssel is samen met de provincie Drenthe en de regio Twente verantwoordelijk voor de exploitatie (de treindienst maakt samen met de treindienst Zwolle-Emmen onderdeel uit van de concessie Vechtdallijnen) en heeft de ambitie de treindienst verder uit te bouwen. PS hebben 17 april 2013 ingestemd met het voorstel van GS om de treindienst Almelo-Mariënberg te verbeteren. Op korte termijn is het plan de treindienst door te trekken naar Hardenberg zodat de reiziger een rechtstreekse verbinding krijgt tussen Almelo en Hardenberg. Hiertoe wordt de snelheid van 80 km/u naar 120 km/u verhoogd en wordt halte Geerdijk opgeheven. Op het baanvak tussen Mariënberg en Hardenberg (ruim 8 km) wordt dan gedieseld “onder de draad”. Tijdens de behandeling van voorgenoemd voorstel is een motie ingediend om nader onderzoek te doen naar elektrificatie van het baanvak Almelo-Mariënberg. Een quick scan naar de kosten en baten van elektrificatie van deze spoorlijn blijkt op dit moment echter negatief uit te vallen. Net als bij Zupthen-Oldenzaal kan voor Almelo-Mariënberg (in breder verband) worden bestudeerd of inzet van moderne technologie op termijn een optie is. Dit dient echter wel technologie te zijn met een laag risicoprofiel zodat de continuïteit van het spoorproduct niet in gevaar komt en de kosten beperkt blijven. Om bovendien de (interne) markt voor vervoer over rails dichterbij te brengen dienen eisen aan techniek en veiligheid van het spoormaterieel geharmoniseerd te worden. Het introduceren van een nieuw type trein met speciale voorzieningen aan boord staat in beginsel haaks op dit streven. Het verdient dan ook aanbeveling dat de gekozen techniek zo mogelijk interoperabel is met de overige regionale spoorlijnen in Nederland en bij voorkeur ook met de treindienst Zwolle-Emmen zodat stapsgewijs qua techniek naar een geharmoniseerd materieelpark kan worden gegroeid. Op dit moment is dat materieel met elektrische tractie. Financieel In de Gelderlandse verkenning naar partiële elektrificatie is geconcludeerd dat volledige elektrificatie een grotere besparing oplevert dan partieel elektrificeren in combinatie met een hybride trein. Partieel elektrificeren in combinatie met de accumulatortrein blijkt in de studie iets gunstiger uit te pakken dan volledige elektrificatie met de nadrukkelijke kanttekening dat hier sprake is van een innovatie. De financiële voordelen van partieel elektrificeren zijn vervolgens alleen toe te schrijven aan de eenmalige investering in de infrastructuur aangezien de kosten gerelateerde aan het materieel -en daarmee dus direct aan de structureel jaarlijkse exploitatiekosten- voor zowel de hybride als de accumulatortrein ten opzichte van volledige elektrificatie ongunstiger uitvallen. Het gaat dan om de volgende -meest bepalende- factoren:  Aanschaf- of ombouwkosten van bestaand materieel;  Onderhoudskosten per treinstelkilometer en per treinstel per jaar;  Energiekosten per treinstelkilometer. Voorbeeld: de aanschafkosten van een accumulatortrein liggen ten opzichte van een elektrische trein 6% hoger en die van een hybride exemplaar zelfs 17% hoger en ook de onderhoudskosten per treinstelkilometer

liggen voor een hybride trein 16% hoger dan voor een elektrisch exemplaar. Bovendien vallen de energiekosten hoger uit plus dat bij een hybride trein nog steeds diesel is benodigd (15% van de totale energiebehoefte) en bij een accumulatortrein de benodigde accu’s met regelmaat (grofweg om de 4 jaar) moeten worden vervangen. Aangezien de ontwikkelingen van accu’s erg snel gaat en zodoende niet duidelijk is wat een vervangende accu over enkele jaren kost brengt dat onzekerheid met zich mee met een prijsopdrijvende werking tot gevolg. Ook voor moderne technieken als elektrificatie middels inductie, LNG / bio-LNG, waterstof, dieselhybride en de accutrein is het niet aannemelijk dat de kosten gerelateerde aan het materieel -en daarmee dus direct aan de structureel jaarlijkse exploitatiekosten- ten opzichte van volledige elektrificatie gunstiger uitvallen. Alleen al vanwege het feit dat marktpartijen dergelijke technieken een hoog risicoprofiel meegeven wat resulteert in hogere kosten. De financiële voordelen bij dergelijke technieken moeten dus -net als bij partieel elektrificerenworden behaald bij de eenmalige investeringen in de infrastructuur. Samenvattend is de uitrol van moderne technieken op het spoor op dit moment financieel gezien risicovol en het is twijfelachtig of de gewenste besparingen in de praktijk daadwerkelijk verwezenlijkt kunnen worden.

4. Eindconclusie en aanbeveling Algemeen  Inzetten op volledige elektrificatie: o betrouwbare technologie; o toekomstvast; o interoperabel; o brengt geharmoniseerde materieelvloot dichterbij;  Belangrijke voordelen ten opzichte van diesel: o lagere exploitatiekosten; o efficiënter; o schoner; o stiller; o sneller;  Rendement volledige elektrificatie kan nog flink worden vergroot door toepassing moderne technologie (terugwinnen remenergie);  Partieel elektrificeren heeft slechts beperkt extra voordelen ten opzichte van volledige elektrificatie; o de financiële voordelen zijn daarbij volledig toe te schrijven aan de eenmalige investeringskosten in de infrastructuur; o de structureel jaarlijkse exploitatiekosten vallen bij partieel elektrificeren juist hoger uit;  Partiële elektrificatie is een nieuwe techniek met dito karakteristieken en kent zodoende een hoog risicoprofiel;  Dit geldt ook voor moderne technieken als elektrificatie middels inductie, LNG / bio-LNG, waterstof, dieselhybride en de accutrein; o Waarbij eveneens geldt dat de (eventuele) financiële voordelen moeten worden geïncasseerd bij de investeringen gerelateerd aan de infrastructuur aangezien de structureel jaarlijkse exploitatiekosten ten opzichte van volledige elektrificatie hoger uitvallen. Per spoorverbinding  Voor Zwolle-Wierden en Zwolle-Kampen inzetten op betrouwbare technologie (elektrificatie) en deze waar mogelijk verder optimaliseren (volwaardig terugwinnen remenergie) en in overleg met Ministerie en spoorsector voorsorteren op 3000 Volt;  Voor Zutphen-Hengelo wachten op uitkomsten routekeuze goederenroutering Oost-Nederland. Indien de keuze valt op de Twentekanaallijn meeprofiteren van de dan benodigde elektrificatie en anders in breder verband bestuderen of inzet van moderne technologie op termijn een optie is. De techniek dient echter wel betrouwbaar te zijn en zo mogelijk interoperabel met de overige regionale spoorlijnen in Nederland zodat stapsgewijs qua techniek naar een geharmoniseerd materieelpark kan worden gegroeid. Op dit moment is dat materieel met diesel- of elektrische tractie;  Voor Almelo-Mariënberg kan in breder verband worden bestudeerd of inzet van moderne technologie op termijn een optie is. De techniek dient echter wel betrouwbaar te zijn en zo mogelijk interoperabel

met de overige regionale spoorlijnen in Nederland en bij voorkeur ook met de treindienst ZwolleEmmen (zelfde concessie) zodat stapsgewijs qua techniek naar een geharmoniseerd materieelpark kan worden gegroeid. Op dit moment is dat materieel met elektrische tractie. Proef Het verdient aanbeveling om ontwikkelingen op dit gebied, waaronder mogelijke proeven van andere provincies en de spoorsector, te blijven volgen en de resultaten daarvan te betrekken bij toekomstige besluiten over elektrificatie.

5. Referenties                

Arriva (mailwisseling met betrekking tot partiële elektrificatie); CE Delft (rapport: Hybride locs in het Rotterdamse havengebied); Ministerie I&M (factsheet: Green Deal Teruglevering Remenergie); NS.nl Provincie Gelderland Provincie Groningen OV Magazine 26-11-2013 (artikel op website: Proef met terugleveren remenergie) OV Magazine 06-12-2013 (artikel: 3000 Volt loont de moeite); ProRail.nl RailEvent / PTADC (rapport: Verkennend onderzoek partiële elektrificatie); Strukton (rapport Het duurzaam opslaan van energie in railtoepassingen); Technisch Weekblad, september 2013 (artikel: Het Britse Network Rail en de firma Bombardier gaan twee soorten accu’s installeren in een bestaande elektrische trein); Veolia.nl; www.globalrailnews.com; www.Networkrail.co.uk; www.Railjournal.com.

Bijlage 1 Inhoud motie moderne technieken op regionaal spoor De Staten, gehoord de beraadslaging, overwegende dat  De toekomst voor het regionaal treinvervoer, elektrisch aangedreven treinen zijn.  In dit voorstel de conclusie staat van een afweging tussen verschillende varianten, welke allen het uitgangspunt "beproefde technologie" hebben.  Er niet of onvoldoende gekeken is naar (een combinatie van) moderne technieken die voordeel op kunnen leveren op zowel investeringskosten, exploitatiekosten, duurzaamheid, snelheid en ruimtelijke kwaliteit.  Technieken met het opslaan van remenergie, eventueel in combinatie met een partiële bovenleiding hier goede voorbeelden van zijn.  Er wellicht nog meer moderne technieken zijn met dezelfde voordelen.  ProRail partners zoekt om samen (combinaties van) dergelijke technieken te onderzoeken.  De provincie Gelderland, maar ook andere provincies reeds bezig zijn met de ontwikkeling van dergelijke technieken. van mening dat  We als Overijssel, maar ook als samenleving, kansen laten liggen als we alleen technieken afwegen die reeds decennia oud zijn.  De toepassing van moderne technieken en combinaties daarvan geen ongeoorloofde risico's voor de provincie Overijssel met zich mee mogen brengen. Dat hiervoor een beperkte praktijkproef nodig is, wordt niet uitgesloten, mits doorlooptijden niet onacceptabel lang worden.  De voordelen van de moderne technieken een bijdrage kunnen leveren in de discussie rondom de OVtactiek in de komende maanden, want mogelijk betekent dit verlaging van de exploitatielasten.  Bijvoorbeeld een partiële bovenleiding inzake Kampen-Zwolle betekent dat de bovenleiding in de Mastenbroekerpolder grotendeels kan vervallen. Dus betekent winst voor de ruimtelijke kwaliteit. verzoeken GS  Een quick-scan uit toe voeren waaruit de voor en nadelen van de (combinaties van) moderne technieken ten opzichte van traditioneel aangedreven elektrisch treinvervoer.  In de quick scan minimaal het volgende te verwerken: o Een uitsplitsing per techniek en per Overijsselse spoorlijn, o Een financiële onderbouwing, o Gekwantificeerde risico's.  De quick-scan aan PS te verstrekken voor de bespreking van de OV-tactiek door PS.  Voor de uitvoering van de quick-scan gebruik maken van partijen die buiten de gebaande paden denken, zodat de quick-scan ook daadwerkelijk nieuwe inzichten oplevert.  Contact op te nemen met Gelderland om onderzoeken hoe wij samen met hen en wellicht ook met andere provincies/partijen op kunnen trekken in dit dossier. en gaan over tot de orde van de dag.

Bijlage 2 Verkennend onderzoek partiële elektrificatie [separaat bijgevoegd]

RailEvent

Verkennend onderzoek partiële elektrificatie technische alternatieven niet geëlektrificeerde spoorlijnen - casus Arnhem-Winterswijk

Datum: Versie:

9 september 2013 2.1

Opdrachtgever: Opdrachtnemer: Projectnummer: Rapportnummer:

RailEvent

Provincie Gelderland RailEvent i.s.m. PTADC RE0059 RE/13-59/AJ01

Oldemarktseweg 193 8341 SE Steenwijkerwold

Telefoon: 0521-522020 E-mail: [email protected] www.railevent.nl

2

Inhoudsopgave: Samenvatting

4

1

Inleiding

7

2

Het concept partiële bovenleiding 2.1 Partiële bovenleiding met accumulatortrein 2.2 Partiële bovenleiding met hybride trein

8 8 8

3

Realiseren van beleidsdoelstellingen met partiële bovenleiding

9

4

Onderzochte varianten partiële bovenleiding

11

5

Uitgangspunten van het onderzoek 5.1 Bedrijfseconomische uitgangspunten 5.2 Logistieke uitgangspunten 5.3 Technische uitgangspunten

12 12 15 15

6

Financiële resultaten 6.1 Huidige situatie met dieseltractie 6.2 Partiële bovenleiding Zevenaar - Winterswijk 6.2.1 Accumulatortrein 6.2.2 Hybride trein 6.3 Volledige elektrificatie Zevenaar - Doetinchem 6.3.1 Accumulatortrein partiële bovenleiding Doetinchem - Winterswijk 6.3.2 Hybride trein partiële bovenleiding Doetinchem - Winterswijk 6.3.3 Hybride trein geen bovenleiding Doetinchem - Winterswijk 6.4 Volledige elektrificatie Zevenaar - Winterswijk 6.5 Huidige situatie met dieseltractie

18 18 18 18 19 19 19 20 20 21 22

7

Resultaten varianten ombouw bestaand materieel

27

8

Kwalitatieve resultaten overige aspecten 8.1 Milieu en geluid 8.2 Beschikbaarheid 8.3 Veiligheid 8.4 Haalbaarheid 8.5 Doorlooptijd tot realisatie

27 27 28 28 31 31

9

Conclusies 9.1 Kostenreductie 9.2 Overige conclusies

31 31 32

10 Aanbevelingen

34

3

Samenvatting In 2007 is in opdracht van de provincie Gelderland door RailEvent een haalbaarheidsstudie uitgevoerd naar het concept “Partiële bovenleiding” of partiële elektrificatie. Dit onderzoek is indertijd gefinancierd uit het innovatiefonds voor het OV van de provincie Gelderland. Op dat moment was partiële bovenleiding zowel technologisch als qua marktontwikkeling nog niet voldoende rijp. Toch was al wel duidelijk dat er potentieel in het idee zat; de positieve reacties van de vervoerders en de infrabeheerder bevestigen dit. Door de razendsnel voortschrijdende technologische ontwikkelingen is er in 6 jaar tijd veel veranderd. Denk bijvoorbeeld aan de ontwikkeling van de Li ion accu. Bovendien zijn de kosten van fossiele brandstoffen steeds verder toegenomen. Zo is besloten om het fiscale voordeel op ‘’rode’’ diesel af te schaffen. Door de dreigende rijksbezuinigingen is er een beleidsurgentie ontstaan om de stijgende kosten en de kwetsbare enkelsporige exploitatie gelijktijdig om te buigen naar een forse kostenbesparing en attractiviteitsverbetering. Dit laatste zorgt immers voor meer reizigers en dus meer inkomsten. Toepassing van innovatieve oplossingen die zich inmiddels elders bewezen hebben, bijvoorbeeld in de automotive sector, kunnen dit mogelijk maken. Hiermee is de studie uit 2007 ineens weer actueel geworden. Dit leidde tot een nieuwe opdracht vanuit de provincie Gelderland aan adviesbureau RailEvent, met ondersteuning van PTADC. Het thans voorliggende technisch financieel onderzoek naar partiële bovenleiding vormt deels een update van het onderzoek uit 2007, maar neemt ook enkele nieuwe alternatieven in de vergelijking mee. Wat is partiële bovenleiding? In het concept partiële bovenleiding wordt alleen elektrificatie toegepast in en nabij stations. Op dit deel trekt de trein op en wordt verreweg de meeste energie gebruikt. De delen zonder bovenleiding tussen de stations moeten dan worden overbrugd met een technisch alternatief. Dit kan met energieopslag in een elektrische trein (“accumulatortrein”) of door tussen de stations gebruik te blijven maken van de bestaande dieselmotor (“hybride trein: elektrisch + diesel”). Deze aanpak levert in vergelijking met volledige elektrificatie een besparing in de aanleg- en onderhoudskosten van de bovenleiding op van zo’n 70%. Ten opzichte van de jaarkosten van klassieke dieselexploitatie is een aanzienlijke besparing en milieuwinst te bereiken. Doel van het onderzoek Dit onderzoek is vooral bedoeld om meer inzicht te verkrijgen in de belangrijkste kosten/batenaspecten van de vier verschillende voertuigoplossingen, te weten: I. de huidige dieselexploitatie (=referentievariant, geen elektrificatie) II. de hybride trein (t.b.v. partiële elektrificatie) III. de accumulatortrein (t.b.v. partiële elektrificatie) IV. elektrisch materieel (eindbeeld referentie, t.b.v. volledige elektrificatie) Als onderzoekscasus heeft de opdrachtgever, de provincie Gelderland, voor de lijn Arnhem - Doetinchem - Winterswijk gekozen. Aanvullend is in het onderzoek ook gevarieerd met infrazijdige varianten. Het betreft de volgende elektrificatiescenario’s, waarbij het bestaande geëlektrificeerde baanvak Arnhem - Zevenaar een gegeven is:  partiële elektrificatie Zevenaar - Doetinchem - Winterswijk; 4



volledige elektrificatie Zevenaar - Doetinchem en partiële elektrificatie Doetinchem - Winterswijk;  volledige elektrificatie Zevenaar - Doetinchem, geen elektrificatie Doetinchem - Winterswijk;  volledige elektrificatie Zevenaar - Doetinchem - Winterswijk. Op deze manier is door RailEvent en PTADC nog gerichter gezocht naar de optimale technisch-economische balans. Duiding van de uitkomsten De gebruikte cijfers en modellen zijn best-effort inschattingen. Het betreft hier immers een innovatieve technologie, waarin de markt nog in ontwikkeling is of nog moet komen. Om die redenen zijn de geformuleerde technische en financiële conclusies meer richtinggevend van aard. Toch zijn er nu al belangrijke conclusies te trekken. De studie is bedoeld om beleidsmakers te ondersteunen in het bespreken en het bepalen van het vervolg. Dat kan dus ook een andere spoorlijn worden, bijvoorbeeld de (doorgaande) verbinding Apeldoorn - Zutphen - Winterswijk Financiële resultaten van het onderzoek De variant partiële bovenleiding met de accumulatortrein is op basis van de thans beschikbare cijfers en inschattingen de meest economische variant. Ten opzichte van de huidige dieseltractie is er sprake van een besparing van € 1,8 miljoen per jaar voor de treindienst op het baanvak Arnhem - Winterswijk. Ten opzichte van volledige elektrificatie bedraagt de besparing per jaar € 0,60 tot € 0,90 mio per jaar afhankelijk van de mate waarin de remenergie in de elektrificatievariant wordt teruggewonnen. Vergeleken met de hybride variant is de besparing berekend op € 0,80 mio, respectievelijk € 0,60 mio per jaar uitgaande van de ombouw van bestaand materieel. Ten opzichte van de huidige dieseltractie bedraagt de besparing dan € 1,4 miljoen per jaar. Uitgaande van bestaand materieel worden geen investeringskosten toegekend aan de dieselinstallatie. Gelet op het criterium “minimale jaarlasten” valt de keuze op de variant partiële bovenleiding met de accumulatortrein op het gehele baanvak tussen Zevenaar en Winterswijk. Gegeven de huidige concessie, dient daarbij het bestaande diesel-elektrischmaterieel te worden omgebouwd tot elektrisch materieel met accu’s aan boord. Volledige elektrificatie De huidige dieseltractie is op basis van de jaarkosten duurder dan volledige elektrificatie. Dieseltractie is erg kostbaar, vanwege de prijs van de dieselolie, beperkt hergebruik van remenergie en hoge onderhoudskosten. De variant volledige elektrificatie tussen Zevenaar en Winterswijk is qua jaarkosten lager dan alle varianten met de hybride trein in combinatie met partiële bovenleiding. Aanbevolen wordt het volledige traject tussen Doetinchem en Zevenaar te elektrificeren als eerste stap in de overgang naar elektrische tractie. Hoewel partiële bovenleiding hier een goedkoper alternatief is, wordt om strategische redenen volledige elektrificatie aanbevolen. Het traject kan dan gebruikt worden om partiële bovenleiding uit te testen zonder overlast voor de reizigers.

5

Rijtijden De rijtijdwinst van de varianten met partiële of volledige bovenleiding (accumulatortrein/hybride trein/elektrische trein) ten opzichte van de huidige variant met dieseltractie bedraagt 1,5 minuut op het traject Arnhem - Winterswijk. Met deze rijtijdwinst zou een nieuw station kunnen worden geopend. Overigens vervalt de rijtijdwinst indien het bestaande materieel wordt omgebouwd. Bij vervanging van de hele motorwagen kan de rijtijdwinst wel worden geïncasseerd, waarbij de besparing afneemt. Het effect van een snelheidsverhoging viel buiten de scope van het onderzoek. Milieu De varianten partiële bovenleiding met de accumulatortrein en volledige elektrificatie Zevenaar - Winterswijk kennen geen locale uitstoot van CO2, koolmonoxide, stikstofoxiden en roet. Indien de elektrische energie groen wordt opgewekt, is er zelfs sprake van volledig emissievrij rijden. Partiële bovenleiding met de hybride trein geeft meer dan helft (64% tot 83%) minder uitstoot van schadelijke stoffen dan de huidige dieselvariant. De reden hiervan is dat een deel van het traject, Arnhem - Zevenaar, al geëlektrificeerd is en dat het dieselverbruik op delen zonder bovenleiding ook aanzienlijk lager is. De besparing m.b.t. de uitstoot van CO2 van de variant partiële elektrificatie met de accumulatortrein is berekend op 5,9 miljoen kg per jaar ten opzichte van de huidige dieseltractie voor het traject Arnhem - Winterswijk. Hetzelfde besparingsbedrag is van toepassing voor een volledige elektrificatie Zevenaar - Winterswijk. Deze varianten kennen eveneens een lagere geluidsemissie dan de dieselvariant en de hybride variant. Storingsgevoeligheid De gevoeligheid voor verstoringen van zowel de hybride trein als de accumulatortrein met partiële bovenleiding is minder, omdat:  de dieselmotor c.q. de energie in de accu’s als standby kan dienen;  het aanrijdrisico van de bovenleiding lager is in vergelijking met volledige elektrificatie (onderzocht in een studie voor ProRail);  elektrische tractie iets betrouwbaarder is dan dieseltractie. Haalbaarheid De haalbaarheid van de hybride trein is reeds in de praktijk aangetoond. De haalbaarheid van de accumulatortrein is aangetoond in haalbaarheidsonderzoeken. Om de haalbaarheid te bevestigen en kinderziektes te verhelpen is een praktijkproef nodig. Doorlooptijd Voor alle varianten bedraagt de doorlooptijd tot invoering minimaal 3 tot 4 jaar, omdat infra-aanpassingen nodig zijn en materieel besteld c.q. omgebouwd moet worden. Voor de accumulatortrein komt daar nog 2 jaar bij i.v.m. het houden van een praktijkproef. Aanbevelingen Gelet op de substantiële kostenvoordelen ligt het voor de hand om (zo snel mogelijk) van de dieselexploitatie af te komen. De meest logische vervolgstap is het schrijven van een strategiedocument “Innovatie tractie-systemen regiolijnen”. Wij adviseren als onderdeel van de te volgen strategie als eerste stap een open marktconsultatie te doen. 6

1

Inleiding

In 2007 is in opdracht van de provincie Gelderland door RailEvent een haalbaarheidsstudie uitgevoerd naar het concept “Partiële bovenleiding”. De resultaten zijn vastgelegd in het rapport: “Haalbaarheidsonderzoek elektrische tractie met partiële bovenleiding” d.d. 23 oktober 2007, versie 3.1, Eindrapport [1]. Dit onderzoek is gefinancierd uit het innovatiebudget voor het OV. De provincie Gelderland heeft dit rapport met de resultaten voorgelegd aan ProRail. ProRail heeft naar aanleiding hiervan een schriftelijke reactie opgesteld d.d. 26 maart 2009. Enkele citaten:  “Partiële bovenleiding is een aantrekkelijk idee dat aansluit op diverse initiatieven op dit terrein in de internationale railsector.”  “Het is zeker interessant om te verkennen in hoeverre dit voor de regionale lijnen in Nederland toepasbaar is.” In 2011 heeft ProRail RailEvent opdracht gegeven tot het uitvoeren van een studie naar partiële bovenleiding in het kader van het vernieuwen van de bovenleiding. In deze studie bleek partiële bovenleiding te leiden tot kostenbesparing en tot een hogere beschikbaarheid. In 2013 heeft de provincie Gelderland aan RailEvent en PTADC opdracht gegeven nieuw onderzoek te doen naar het benutten van partiële bovenleiding in combinatie met een hybride trein. Tot nu toe werd uitgegaan van een accumulatortrein, een trein voorzien van Li ion accu’s. Het doel van dit onderzoek is het vergelijken van de accumulatortrein met de hybride trein in combinatie met partiële bovenleiding. In hoofdstuk 2 wordt het concept partiële bovenleiding uitgelegd. Hoofdstuk 3 legt het verband tussen de beleidsdoelstellingen van de provincie Gelderland en de mogelijkheden die partiële bovenleiding daartoe biedt. Hoofdstuk 4 beschrijft de varianten die doorgerekend zijn. In hoofdstuk 5 zijn de uitgangspunten van de studie op een rij gezet. Hoofdstuk 6 behandelt de resultaten van de 7 varianten die zijn doorgerekend. In paragraaf 6.5 zijn de uitkomsten in tabelvorm samengevat. In hoofdstuk 7 worden de resultaten besproken in het geval het bestaande materieel op de lijn wordt omgebouwd. De overige aspecten die meegewogen kunnen worden in het besluitvormingproces en meer van kwalitatieve aard zijn, worden beschreven in hoofdstuk 8. Het rapport besluit met de conclusies in hoofdstuk 9 en eindigt met een aanbeveling.

7

2

Het concept partiële bovenleiding

2.1

Partiële bovenleiding met accumulatortrein

Bij partiële bovenleiding wordt een beperkt deel (ca. 30%) van de spoorlijn van bovenleiding voorzien. De trein bevat een accumulator die tractie-energie levert op de niet geëlektrificeerde delen van het baanvak. Hiermee kunnen deze delen worden overbrugd. In deze studie zullen we deze trein aanduiden met “accumulatortrein”. Tevens worden de accu’s in de trein gebruikt om de remenergie op te slaan. De accumulatortrein kent een snelle aanzet, omdat een bovenleiding een hoge energiestroom (vermogen) toelaat. Daarbij is het aanzetvermogen het dubbele van een dieseltrein. In figuur 2.1.1 is een voorbeeld weergegeven m.b.t. het baanvak Apeldoorn - Zutphen.

Apeldoorn

De Maten

Klarenbeek

Voorst Empe

Zutphen

Bestaande bovenleiding Nieuwe bovenleiding Geen bovenleiding

Figuur 2.1.1

Infraconcept partiële bovenleiding

Uit onderzoek [1] is gebleken, dat een kort gedeelte met bovenleiding bij de halte de meeste voordelen biedt: de laagste jaarkosten en een relatief geringe opslagcapaciteit van energie. De hoeveelheid energie, die opgeslagen moet worden is vergelijkbaar met die van een elektrische Nissan Leaf. De accumulator bestaat uit lithium ion accu’s. Door hun lage gewicht, hun hoge rendement en relatief lange levensduur zijn deze superieur t.o.v. supercaps of loodzuuraccu’s. Dit concept zullen we verder in dit rapport aanduiden met: Partiële bovenleiding met de accumulatortrein. 2.2

Partiële bovenleiding met hybride trein

Tevens wordt in deze studie een subvariant van het infraconcept partiële bovenleiding onderzocht: Partiële bovenleiding met een hybride trein. Dit concept gaat eveneens uit van partiële bovenleiding overeenkomstig figuur 2.1. Het verschil met de accumulatortrein is, dat de energie niet opgeslagen wordt in de trein. De hybride trein heeft zowel elektrische als een dieselaandrijving. Het is in feite een combinatie van een elektrische trein en een dieseltrein. De dieselaandrijving werkt alleen als de trein op een gedeelte rijdt waar geen bovenleiding is. In het gedeelte met bovenleiding wordt in het remtraject op weg naar de halte de remenergie teruggeleverd aan het onderstation. Dit betekent wel dat de onderstations geschikt moeten zijn (gemaakt) om energie terug te leveren. In het aanzettraject na de halte wordt de elektrische energie door de bovenleiding geleverd. Hierdoor is ook weer het dubbele aanzetvermogen beschikbaar. 8

3

Realiseren van beleidsdoelstellingen met partiële bovenleiding

Het toepassen van partiële bovenleiding op regionale spoorlijnen biedt mogelijkheden om bij te dragen aan de volgende beleidsdoelstellingen van de provincie Gelderland:  Kostenreductie;  Rijtijdverkorting;  Betrouwbaarheid van het vervoer verhogen;  Vervoersgroei en opbrengstvergroting;  Bijdragen aan de milieudoelstellingen. Kostenreductie Bij partiële bovenleiding wordt de investering in de bovenleiding aanzienlijk gereduceerd, omdat niet meer dan ca. 30% van het baanvak van bovenleiding behoeft te worden voorzien. De kosten per liter diesel zijn met meer dan 20% gestegen, met name omdat de rode diesel is afgeschaft. Gehele of gedeeltelijke elektrificatie biedt een kans om de energiekosten op de niet geëlektrificeerde spoorlijnen in Gelderland te reduceren. De kosten van elektrische energie zijn in de transportsector een stuk lager dan van fossiele brandstoffen. Bovendien kunnen elektrische treinen hun remenergie weer omzetten in elektrische energie. Hergebruik van deze energie herbergt een enorm besparingspotentieel. De indruk bestaat dat de investering, die gemoeid is met elektrificatie, op termijn niet alleen is terug te verdienen, maar zelfs leidt tot lagere jaarkosten. Rijtijdverkorting Gehele of partiële elektrificatie kan direct bijdragen aan de verkorting van de rijtijden. Bij gehele of gedeeltelijke elektrificatie vindt de aanzet altijd plaats onder de draad, waardoor het dubbele aanzetvermogen beschikbaar is t.o.v. dieseltractie. Hierdoor neemt de rijtijd af, mits ook het materieel hiervoor is aangepast. Tevens kan de topsnelheid worden verhoogd tot de economische optimale topsnelheid, waardoor de rijtijd verder afneemt. De economische optimale topsnelheid [zie bijlage ] hangt samen met de halteafstand. Bij relatief lange halteafstanden ligt de economische optimale topsnelheid hoger dan bij korte halteafstanden. Rijtijdverkorting kan op vele manieren worden benut, o.a.:  meer rijtijdmarge in de dienstregeling t.b.v. een betere punctualiteit/robuustheid;  kortere reistijd, waardoor er meer reizigers van de trein gebruik maken;  verbeterde aansluitingen op de knooppunten;  ruimte in de dienstregeling scheppen om een nieuw station te openen. Storingsgevoeligheid De gevoeligheid voor verstoringen van zowel de hybride trein als de accumulatortrein met partiële bovenleiding is minder, omdat:  de dieselmotor c.q. de energie in de accu’s als standby kan dienen;

9

 

het aanrijdrisico van de bovenleiding lager is in vergelijking met volledige elektrificatie (onderzocht in een studie voor ProRail); elektrische tractie grosso modo iets betrouwbaarder is dan dieseltractie.

Vervoersgroei en opbrengstvergroting Door de rijtijd te verbeteren, de punctualiteit te verbeteren en/of meer stations te openen groeit het vervoer en zal de opbrengst toenemen. De rijtijd zal alleen verbeteren als de tractiewagen van de GTW in zijn geheel vervangen wordt. Bijdragen aan de milieudoelstellingen De regionale spoorlijnen in Gelderland zijn grotendeels niet geëlektrificeerd. De treinen op deze baanvakken hebben een dieselelektrische c.q. een dieselmechanische aandrijving. De huidige vorm is niet duurzaam, omdat er fossiele brandstoffen worden ingezet. Tijdens de verbranding komt het broeikasgas CO2 vrij, dat in belangrijke mate bijdraagt aan de opwarming van de aarde. Tevens komen er schadelijke gassen vrij: CO (koolmonoxide), NOx en roet (fijnstof). Bovendien veroorzaken verbrandingsmotoren hinderlijk verkeerslawaai en wordt de remenergie niet hergebruikt, maar in warmte omgezet. In het kader van haar milieudoelstellingen zoekt de provincie Gelderland naar een duurzame oplossing voor de regionale spoorlijnen. Mogelijkheden van partiële bovenleiding RailEvent heeft n.a.v. van het door de provincie Gelderland beschikbare gestelde innovatiebudget in 2007 een haalbaarheidstudie “Elektrische Tractie met Partiële Bovenleiding” uitgevoerd. In dit concept rijden de treinen volledig op elektrische energie, die deels opgeslagen wordt in de trein. Het betreft hier een milieuvriendelijke oplossing voor de dieselbaanvakken in de provincie Gelderland: minder milieuoverlast in de vorm van stank en lawaai en de uitstoot van schadelijke stoffen inherent aan dieseltractie (CO2, roet, NOx, CO, etc.). Zero-emissie wordt bereikt door de elektrische energie milieuvriendelijk op te wekken, bijvoorbeeld met windmolens en/of zonnepanelen. Voorts heeft Arco Sierts van adviesbureau PTADC geopperd om partiële bovenleiding te benutten in combinatie met een hybride trein en terugleverende onderstations. Het voordeel van de hybride variant is dat er geen accu’s in de trein nodig zijn. Consequentie is wel dat er aan de infrazijde de onderstations geschikt gemaakt moeten worden voor de teruglevering van energie. Bovendien is er nog altijd een dieselmotor aan boord van de trein. Beide opties lijken conceptueel gezien op elkaar. Doel van de studie Het doel van de studie is om de verwachte effecten en de geprognotiseerde kosten/baten in beeld te brengen van de twee onderzochte varianten: partiële bovenleiding met de accumulatortrein c.q. met de hybride trein. Tevens vindt vergelijking plaats met de huidige situatie met dieseltractie en met volledige elektrificatie. Partiële bovenleiding is een laagdrempelige vervanging van dieseltractie door schone elektrische tractie. Het bijkomende strategische doel is dat partiële bovenleiding een 10

opstap vormt naar volledige elektrificatie van de regionale lijnen. In die zin zal een investering in partiële bovenleiding nooit een desinvestering zijn. 4

Onderzochte varianten partiële bovenleiding

Alle varianten hebben betrekking op het baanvak Arnhem - Winterswijk. In de varianten worden beide treinseries, Arnhem - Doetinchem en Arnhem - Winterswijk, in de berekeningen meegenomen. In deze studie zullen de volgende varianten worden onderzocht: > Variant 1 : Huidige situatie met dieseltractie > Variant 2A : Partiële bovenleiding op het traject Zevenaar - Winterswijk met accumulatortrein > Variant 2B : Partiële bovenleiding op het traject Zevenaar - Winterswijk met hybride trein > Variant 3A : Zevenaar - Doetinchem volledig geëlektrificeerd en partiële bovenleiding op het traject Doetinchem - Winterswijk met accumulatortrein > Variant 3B : Zevenaar - Doetinchem volledig geëlektrificeerd en partiële bovenleiding op het traject Doetinchem - Winterswijk met hybride trein > Variant 3C : Zevenaar - Doetinchem volledig geëlektrificeerd en Doetinchem Winterswijk niet geëlektrificeerd, hybride trein > Variant 4 : Zevenaar - Winterwijk volledig geëlektrificeerd De berekeningen hebben het karakter van een systeemvergelijking, waarbij tevens investering in het nieuw materieel wordt meegenomen. Zo is dieselmaterieel duurder dan elektrisch materieel. Daarnaast wordt onderzocht hoe de resultaten veranderen als uitgegaan wordt van het bestaande dieselmaterieel. De investering in het materieel hangt dan alleen nog samen met de kosten van de modificaties van het bestaande dieselmaterieel, GTW DMU 2/8. De volgende grootheden zullen per variant worden gekwantificeerd in de berekeningen:  de netto jaarkosten, waarbij de investeringen omgerekend worden tot jaarlasten (rente + afschrijving), inclusief een specificatie per post;  het energieverbruik in liters diesel per jaar en kWh per jaar, inclusief specificatie (energiebalans, rendementen);  de rijtijd Arnhem - Winterswijk (gemiddelde over heen en terug);  de CO2-uitstoot in tonnen per jaar. De volgende grootheden zullen kwalitatief worden bepaald:  geluidsemissie;  uitstoot roet, NOx, CO;  veiligheid;  beschikbaarheid. 11

Infravariant volledige elektrificatie Zv - Dtc geen elektrificatie Dtc - Ww De variant volledige elektrificatie Zevenaar - Doetinchem en geen elektrificatie Doetinchem - Winterswijk is alleen voor de hybride trein berekend. Toepassing van de accumulatortrein is in dit geval niet zinvol. De focus van de studie is ook een technische, economische vergelijking van de accumulatortrein met de hybride trein. Het gaat hier niet om een zuivere elektrificatiestudie al dan niet in combinatie met een diesel/LNG-trein tussen Doetinchem en Winterswijk. Deze variant valt buiten de scoop van de studie. Echter het traject Zevenaar - Doetinchem kan in de genoemde infravariant wel gebruikt worden om partiële bovenleiding uit te testen zonder overlast voor de reizigers. Hiermee krijgt de volledige elektrificatie Zevenaar - Doetinchem ook een betekenis als strategische variant voor de accumulatortrein. 5

Uitgangspunten van het onderzoek

De kwantitatieve resultaten van de onderzochte varianten hangen sterk samen met de gekozen uitgangspunten. In dit hoofdstuk zullen de uitgangspunten volledig en transparant worden beschreven. Daarbij wordt onderscheid gemaakt in bedrijfseconomische, logistieke en technische uitgangspunten. De kosten zijn veelal gebaseerd op ervaringscijfers van RailEvent, de industrie (Strukton), literatuur over de GTW’s van Stadler en deels verkregen van de werkplaats Zutphen (Arriva). De cijfers zijn zo nodig opgehoogd op basis van de inflatie. Volgens onze informatie rijden er alleen GTW DMU 2/8 treinstellen op het traject Arnhem - Doetinchem - Winterswijk. Dit materieel heeft bovendien het voordeel, dat er voldoende ruimte (o.a. op het dak) aanwezig is om de toegevoegde apparatuur van de hybride trein c.q. de accumulatortrein onder te brengen. Er hoeven dan geen zitplaatsen te worden opgeofferd. Voor de GTW 2/6 dient dit -indien wenselijk- nader te worden onderzocht. 5.1

Bedrijfseconomische uitgangspunten

Rentevoet De rentevoet om investeringen met jaarlijks terugkerende kosten te kunnen vergelijken bedraagt 3%. Kosten onderstation De prijs van een onderstation is gesteld op ervaringscijfers van RailEvent en bedraagt € 600.000. Het betreft hier geen nauwkeurige schatting zoals in de realisatiefase van een project. Het is een gemiddeld bedrag voor een klein onderstation met een relatief laag vermogen. Voor een gedetailleerde schatting is de ligging van 10 kV kabels van belang, hetgeen buiten de scoop van het onderzoek valt. Een terugleverend onderstation bevat meer apparatuur, zoals: een dc/ac omvormer, spoelen, tweerichtingen stroommeter. De meerkosten zijn begroot op € 200.000 per onderstation. Het betreft hier een meerprijs bij een serie-aflevering. Een eenmalige 12

ontwikkeling van een terugleverend onderstation voor een pilot leidt tot een meerprijs van ca. € 900.000. De jaarlijkse onderhoudskosten bedragen gemiddeld 2,3% van de investering (gebouwen, apparatuur, etc.). Kosten bovenleiding In de hybride variant wordt het beginpunt van de bovenleiding bepaald door de maximale afstand tot het station van:  ofwel het eerste afrembord,  ofwel het punt waar de aanzet eindigt. Uitgangspunt is dat in het afrem- en in het aanzettraject altijd bovenleiding aanwezig is. Voor de accumulatortrein is alleen het aanzettraject bepalend, omdat in het afremtraject geen bovenleiding vereist is. De remenergie wordt immers opgeslagen in de accu’s en gaat niet terug naar de bovenleiding. De aanlegprijs per kilometer bovenleiding (enkel spoor) is gebaseerd op ervaringscijfers van RailEvent en bedraagt € 590.000. De jaarlijkse onderhoudskosten bedragen gemiddeld € 2400 per jaar per kilometer enkelspoor. In de begroting tellen dubbelsporige delen bij stations ook dubbel mee in de aanlegkosten. Er is dus niet met hele ruwe kengetallen gewerkt, zoals met de kosten per km baan. Het gaat hier echter niet om een projecteringsstudie, met lokale detailanalyses. Bij korte stationsafstanden is geen partiële maar volledige bovenleiding toegepast. Het betreft:  Doetinchem - Doetinchem De Huet - Wehl  Terborg - Gaanderen. Investering materieel De toegepaste investering (nieuwprijs) in het materieel is conform tabel 5.1 als volgt :

Elektrische trein, EMU GTW 2/8 Dieseltrein, DMU GTW 2/8 Hybride trein HMU GTW2/8 Accumulatortrein AMU GTW2/8 Tabel 5.1

Investering mat. Investering mat. nieuwprijs Ombouw green field 3,5 mio € 200.000 € 3,9 mio € 0€ 4,1 mio € 200.000 € 3,7 mio € 370.000 €

Materieelinvestering

De investering in een dieseltreinstel is hoger dan in een elektrisch treinstel, omdat een dieseltreinstel relatief meer voorzieningen aan boord heeft, zoals een brandstoftank, een dieselmotor, een koeler, een generator, etc. De accumulatortrein bestaat uit een EMU GTW2/8, waaraan een accumulatorsysteem is toegevoegd (prijs incl. accumulator). De kosten van een hybride trein zijn gelijk aan een dieselhybride trein plus de kosten van een 1500 Voltstractie-installatie, begroot op € 200.000. De afschrijftermijn van het materieel bedraagt 30 jaar. De 13

materieelinvesteringen zijn gerelateerd aan het toevoegen van 1500 Voltstractieinstallatie à 200.000 € voor de varianten: Elektrische trein en Hybride trein. Bij de accumulatortrein komen daar bovenop de kosten van de accumulator en chopper. Onderhoud materieel De onderhoudskosten van het materieel zijn gebaseerd op ervaringscijfers van RailEvent, alsmede media-informatie over een onderhoudscontract m.b.t. de DMU GTW van Stadler. Door de werkplaats Zutphen van Arriva is bevestigd, dat de onderhoudskosten van dieseltreinen dubbel zo hoog zijn als de onderhoudskosten van elektrische treinen. Het resultaat hiervan, dat als uitgangspunt in de studie wordt gebruikt, is als volgt: Materieel

Variabele kosten Onderhouds€ per stelkm kosten € per jaar DMU GTW2/8 0,57 100.000 EMU GTW2/8 0,38 96.000 Hybride HMU GTW2/8 0,44 108.000 Tabel 5.2 Toegepaste onderhoudskosten GTW2/8 Accumulator De accumulator bestaat uit een chopper en Li ion accu’s, die beiden in aparte solide kasten zijn ondergebracht. De investeringsbedragen zijn in lijn met voorgaande studies en de contacten, die RailEvent hierover gehad heeft met Strukton m.b.t. sterkstroomcomponenten (chopper). De kosten per kWh van Li ion zijn zeer recent geverifieerd door RailEvent en bedragen inmiddels € 850/kWh (elektrische bus). Hier is gerekend met het oude bedrag van € 1000/kWh. De gehanteerde bedragen zijn : Li ion accu’s van 720 kW, bruto 72 kWh (260MJ) € 72.000, levensduur 4 jaar Chopper € 100.000, levensduur 30 jaar De levensduur van Li ion accu’s bedraagt 100.000 cycli. Omgerekend in jaren bij het exploitatiemodel op Arnhem - Winterswijk/Doetinchem wordt de levensduur 4 jaar. In de business case wordt rekening gehouden met deze levensduur van 4 jaar. Een langere levensduur is mogelijk in een gedetailleerde optimalisatieberekening, die niet is uitgevoerd. Zo kan het laad/ontlaadproces tussen Arnhem en Zevenaar worden stilgezet. De installatie vraag relatief weinig onderhoud. De onderhoudskosten zijn begroot op 1% van de investering. Energieprijzen De prijs van elektrische energie bedraagt in de railsector: 0,10 €/kWh. Aangezien de rode diesel is afgeschaft, rekenen we met een dieselprijs van € 1,30 per liter.

14

Inflatiecorrectie Gedateerde prijzen zijn omgerekend naar het prijspeil 2013 op basis van een inflatiepercentage van 2% per jaar. Overig De volgende kosten zijn niet meegenomen: de kosten m.b.t. de werkplaats en het op voorraad hebben van reservedelen. Ook bepaalde baten zijn niet meegenomen, zoals het vervallen van het tankproces en de tankplaat (“tankstation”). Meegenomen zijn de meest bepalende factoren. 5.2

Logistieke uitgangspunten

Uitgegaan is van de huidige toegestane baanvaksnelheid met de huidige enkelsporige infra-layout. Halteertijd In de rijtijdberekening bedraagt de halteertijd 0,5 minuut op tussengelegen stations. Benodigd aantal treinstellen Het benodigde aantal treinstellen is afgeleid uit de huidige dienstregeling tussen Arnhem Winterswijk en tussen Arnhem - Doetinchem. De treinlengte bedraagt buiten de spits 1 GTW2/8 treinstel. In de spits wordt de treinlengte verdubbeld. Het totale aantal benodigde treinstellen is becijferd op 13 stuks inclusief reserve. In de praktijk kan dit aantal iets afwijken, maar de cijfers zijn consequent toegepast in alle varianten. Stelkilometers per jaar Het aantal stelkilometers per jaar is afgeleid uit de huidige dienstregeling tussen Arnhem Winterswijk en Arnhem - Doetinchem. De treinlengte bedraagt buiten de spits 1 GTW2/8 stel. In de spits wordt de treinlengte verdubbeld. Het resultaat was een totaal aantal stelkilometers van 2.000.000 per jaar (afgerond). Het getal is een schatting, die de orde van grootte weergeeft en is voldoende nauwkeurig m.b.t. het doel van deze studie. In de praktijk kan dit aantal afwijken. De cijfers zijn consequent toegepast in alle varianten. 5.3

Technische uitgangspunten

De rijtijd- en energieberekeningen zijn gebaseerd op het EMU GTW2/8 materieel van Stadler. In de varianten met (gedeeltelijke) dieseltractie hebben de invoergegevens betrekking op het DMU GTW2/8 materieel van Stadler. De treinlengte bedraagt 1 treinstel.

15

Remvertraging De remvertraging bij recuperatie bedraagt 0,5 m/s2 De remvertraging van 0,5 m/s2 is iets lager gekozen dan gebruikelijk om het elektrische remvermogen bij snelheden boven de 100 km/h te beperken, zonder dat er extra energieverliezen optreden. Om de varianten vergelijkbaar te houden is ook voor dieseltractie gerekend met een remvertraging van 0,5 m/s2 . Gewichten Afhankelijk van de gekozen variant zal door de plaatsing van extra apparatuur het bruto gewicht per treinstel verschillen. De massa van de toegepaste gewichtsbepalende componenten zijn als volgt ingeschat: Dieselmotor incl. tank, koeler, etc. 5,0 ton (DMU) 1500 volt tractie-installatie 1,5 ton (EMU) Li ion accu’s incl. kasten, etc. 2,0 ton Beladen voertuiggewicht excl. tractie 99,5 ton Hieruit resulteren de toegepaste beladen gewichten per treinstel: EMU GTW 2/8 101,0 ton DMU GTW 2/8 104,5 ton Hybride trein HMU GTW2/8 106,0 ton Accumulatortrein AMU GTW2/8 103,0 ton Aanzetvermogen Het maximale aanzetvermogen bedraagt: EMU GTW 2/8 1100 kWe DMU GTW 2/8 690 kWe Hybride trein HMU GTW2/8 1100 kWe Accumulatortrein AMU GTW2/8 1100 kWe Voor een tot accumulatortrein of hybride trein omgebouwde DMU is een vermogen van 690 kWe van toepassing. Hulpverbruik Het hulpverbruik in het materieel bedraagt ca. 15% van de totale toegevoerde hoeveelheid energie. Per variant is met dezelfde constante energiehoeveelheid gerekend, die nodig is voor het hulpverbruik. Elektrische weerstand bovenleiding De elektrische weerstand van de bovenleiding bedraagt 0,05 Ohm/km. De elektrische weerstand in een onderstation bedraagt 0,05 Ohm. Aangenomen is dat deze weerstandswaarden ook van toepassing zijn bij het terugleveren van energie aan het net via de onderstations. 16

Rendementen bij het recupereren In de berekening zijn de verliezen in de tandwieloverbrenging van de motor verwaarloosd. De verliezen zijn gebaseerd op het rendement van de tractiemotor (geschat op 93%). Dit rendement is zowel voor de hybride- als voor de accumulatorvariant van toepassing. Bij de accumulatortrein zijn bovendien de volgende rendementen van toepassing tijdens het recuperatieve remmen (laden van de accu’s):  98% laden li ion accu’s  98% voor de spanningsomvormer. In de hybridevariant staan hier verliezen in de bovenleiding en het onderstation tegenover. Bij het ontladen van de Li ion accu’s komen dezelfde rendementen en verliezen nog eens terug. Dieselverbruik Het dieselverbruik voor de DMU GTW2/8 is geschat op 1,1 liter per stelkilometer. Dit is een gemiddeld verbruik voor de huidige exploitatie. Echter het verbruik van de hybride trein is minder, omdat er alleen brandstofverbruik is tijdens het stationair rijden meestal met 100 km/h. M.b.v. de ervaring van RailEvent uit het project energiezuinig rijden is het stationaire verbruik bij 100 km/h geschat op 0,8 liter/km.

17

6

Financiële resultaten

6.1

Huidige situatie met dieseltractie

De huidige situatie met dieseltractie (variant 1) is ingebracht om na te gaan of de totale kosten per jaar hiervan hoger of lager zijn dan de totale kosten per jaar van de elektrische varianten. Indien deze kosten lager zijn, dan kunnen alleen milieuoverwegingen nog de doorslag geven voor (partiële) elektrificatie. De berekeningen zijn uitgevoerd met DMU GTW 2/8 materieel, dat in de huidige situatie wordt ingezet. Het standaard verbruik bedraagt 1,1 liter per stelkilometer DMU GTW 2/8. Het berekende energieverbruik wordt uitgedrukt in liters dieselolie per jaar en bedraagt 2.200.000 liter voor de treindienst op het baanvak Arnhem - Winterswijk. De totale kosten van de dieselvariant zijn berekend op € 7,89 mio per jaar (tabel 6.5.1). Deze kosten zijn hoger dan de elektrische varianten, omdat:  dieseltreinstellen duurder zijn dan vergelijkbare elektrische treinstellen;  de onderhoudskosten van dieselmaterieel hoger zijn;  de energiekosten van fossiele brandstoffen hoger zijn dan van elektrische energie. 6.2 6.2.1

Partiële bovenleiding Zevenaar - Winterswijk Accumulatortrein

Infrastructuur In variant 2A, accumulatortrein met partiële bovenleiding Zevenaar - Winterswijk, is gerekend met 6 nieuwe onderstations: Didam, Doetinchem, Terborg, Varsseveld, Aalten en Winterswijk. De stations afstanden tussen Wehl, Doetinchem de Huet en Doetinchem zijn dermate kort, dat aan deze stations 1 onderstation is toegewezen. Hetzelfde geldt voor de stations Gaanderen en Terborg. De nieuw aan te leggen bovenleiding bij Zevenaar wordt verlengd vanaf het emplacement Zevenaar. De totale lengte van de nieuw aan te leggen bovenleiding bedraagt 20,3 spoorkms. Materieel Het materieel is conform de EMU GTW 2/8 van Stadler. Aan het materieel is een accumulatorsysteem toegevoegd. Gevraagde opslagcapaciteit Li ion accu’s Het trajectdeel Aalten - Winterswijk is bepalend voor de gevraagde netto energieopslagcapaciteit. Op dit trajectdeel wordt het langst zonder bovenleiding gereden. De gevraagde netto opslagcapaciteit bedraagt 70 MJ. Het opslagsysteem is gedimensioneerd op een maximaal vermogen van 720 kW en heeft een bruto opslagcapaciteit van 260 MJ. Dit betekent dat de vulling van de accu’s altijd meer dan 73% is.

18

Resultaat business case De totale kosten van de variant 2A, partiële bovenleiding op het gedeelte Zevenaar Winterswijk met de accumulatortrein, is berekend op € 6,05 mio per jaar (zie tabel 6.5.1). 6.2.2

Hybride trein

Infrastructuur In variant 2B, hybride trein met partiële bovenleiding Zevenaar - Winterswijk, worden 6 “eilanden” van bovenleiding voorzien conform de variant met de accumulatortrein. De totale lengte van de nieuw aan te leggen bovenleiding bedraagt 25,8 spoorkms. Dit is ca. 25% meer dan in de variant accumulatortrein (2A). De reden van dit verschil is dat de bovenleiding in de hybride variant over het gehele remtraject vanaf het eerste afrembord aanwezig moet zijn om te kunnen terugleveren aan het onderstation. Bij de accumulatortrein heeft de bovenleiding in het remtraject geen functie, omdat de remenergie wordt afgevoerd naar de accu’s in de trein. In de variant hybride trein (2B) zijn 6 nieuwe onderstations nodig, die terugleverend zijn en daardoor duurder dan in de variant accumulatortrein. Materieel De investering in hybride materieel is hoger dan in dieselmaterieel, omdat de trein tevens voorzien is van 1500 Volts-tractie-installatie. Voor elektrisch gereden kilometers geldt het onderhoudstarief van de elektrische materieel EMU GTW 2/8, respectievelijk voor de kilometers gereden met de dieselmotor geldt het onderhoudstarief van de DMU GTW 2/8. Resultaat business case De totale kosten van de variant 2B, hybride trein met partiële bovenleiding op het gedeelte Zevenaar - Winterswijk, is berekend op € 7,17 mio per jaar (zie tabel 6.5.1). Hiermee is ook deze variant goedkoper dan de huidige situatie met dieseltractie. 6.3 6.3.1

Volledige elektrificatie Zevenaar - Doetinchem Accumulatortrein partiële bovenleiding Doetinchem - Winterswijk

In variant 3A is het traject Zevenaar - Doetinchem volledig geëlektrificeerd. Tussen Doetinchem en Winterswijk is de bovenleiding partieel. Tussen Arnhem en Doetinchem wordt met EMU GTW 2/8 treinstellen (5 stuks) gereden zonder accu’s aan boord. Twee nieuwe onderstations (Doetinchem en Didam) zijn geschikt voor de teruglevering van energie. De 8 treinstellen die tussen Arnhem en Winterswijk rijden, zijn voorzien van accumulatoren. Voor het overige verschilt variant 3A niet van variant 2A “accumulatortrein met partiële bovenleiding op Zevenaar Winterswijk”.

19

Resultaat business case De totale kosten van variant 3A, accumulatortrein met partiële bovenleiding op het gedeelte Doetinchem - Winterswijk, is berekend op € 6,16 mio per jaar (zie tabel 6.5.1). Dit is inclusief de volledige elektrificatie Zevenaar - Doetinchem. De totale jaarlasten zijn een fractie duurder dan de variant met partiële bovenleiding tussen Zevenaar en Winterswijk (2A), omdat de voordelen van de accumulatortrein op het gedeelte Zevenaar - Doetinchem niet volledig benut worden. 6.3.2

Hybride trein partiële bovenleiding Doetinchem - Winterswijk

In deze variant is het traject Zevenaar - Doetinchem volledig geëlektrificeerd. Tussen Doetinchem en Winterswijk is de bovenleiding partieel. Tussen Arnhem en Doetinchem wordt met elektrische treinstellen van het type EMU GTW 2/8 (5 stuks) gereden. Alle 6 nieuwe onderstations zijn geschikt voor de teruglevering van energie. De 8 treinstellen die tussen Arnhem en Winterswijk rijden, zijn dieselhybride treinstellen. Voor het overige verschilt deze variant 3B niet van variant 2B, hybride trein met partiële bovenleiding op het gedeelte Zevenaar - Winterswijk. Resultaat business case De totale kosten van variant 3B, hybride trein met partiële bovenleiding op het gedeelte Doetinchem - Winterswijk, is berekend op € 6,89 mio per jaar (zie tabel 6.5.1). Hiermee is variant 3B goedkoper dan variant 2B, hybride trein met partiële bovenleiding op het hele traject Zevenaar - Winterswijk. 6.3.3

Hybride trein geen bovenleiding Doetinchem - Winterswijk

Een voordeel van de hybride trein t.o.v. de accumulatortrein is dat de trein goed inzetbaar is voor de infravariant, waarbij Zevenaar - Doetinchem volledig en Doetinchem Winterswijk niet geëlektrificeerd is. Bij deze infravariant is de accumulatortrein niet inzetbaar op het traject Doetinchem - Winterswijk. Tussen Arnhem en Doetinchem wordt met elektrische treinstellen van het type EMU GTW 2/8 (5 stuks) gereden. De 2 nieuwe onderstations zijn geschikt voor teruglevering van energie. De overige 8 treinstellen, die tussen Arnhem en Winterswijk rijden, zijn dieselhybride treinstellen. Deze variant duiden we aan met variant 3C. Resultaat business case De totale kosten van variant 3C, hybride trein met volledige bovenleiding op het gedeelte Zevenaar - Doetinchem en geen bovenleiding op het gedeelte Doetinchem - Winterswijk, is berekend op € 6,88 mio per jaar (zie tabel 6.5.1). Deze variant is een fractie goedkoper dan variant 3B hybride trein met partiële bovenleiding op het traject Doetinchem Winterswijk en volledige bovenleiding Zevenaar - Doetinchem. Daarmee is deze variant de goedkoopste bij toepassing van de hybride trein.

20

6.4

Volledige elektrificatie Zevenaar - Winterswijk

De variant volledige elektrificatie (variant 4) wordt onderzocht, omdat de varianten met partiële bovenleiding niet duurder uit mogen vallen dan de variant met volledige elektrificatie. Infrastructuur Aangenomen is dat de totale kosten van de onderstations niet verschillen van de variant met partiële bovenleiding. In overleg is besloten om de variant 100% elektrificatie te berekenen op basis van maximale recuperatie. Dit betekent dat alle 6 onderstations energie terug kunnen leveren. Overigens is in tabel 6.5.1 ook de variant volledige elektrificatie zonder recuperatie weergegeven als variant 4B. Materieel In deze variant wordt alleen met elektrische treinstellen van het type EMU GTW 2/8 gereden (13 stuks). Resultaat business case De totale kosten van variant 4 met volledige elektrificatie zijn berekend op € 6,62 mio per jaar. Deze kosten zijn hoger dan de varianten 2A en 2B, accumulatortrein met partiële bovenleiding, omdat:  er veel meer nieuwe bovenleiding moet worden aangelegd;  er wordt bespaard op de onderstations, omdat die geen voorzieningen voor teruglevering behoeven te hebben. Voorts blijkt hieruit dat bij de gegeven uitgangspunten de variant volledige elektrificatie goedkoper is dan de varianten met hybride treinstellen. Volledige elektrificatie zonder teruglevering, wat op dit moment de situatie in Nederland is, leidt tot een bedrag voor de totale kosten per jaar van € 6,98 mio.

21

6.5

Samenvatting van de kwantitatieve resultaten

In tabel 6.5.1 zijn de financiële resultaten per variant weergegeven. Andere kostenposten zoals personeelskosten worden verondersteld niet te variëren en zijn derhalve buiten beschouwing gelaten. De reistijd Arnhem - Winterswijk en de uitstoot van CO2 zijn opgenomen in tabel 6.5.2. In tabel 6.5.3 is de verdeling m.b.t. de aanwezigheid van bovenleiding weergegeven, waarmee een beeld gegeven wordt van de nieuw aan te leggen bovenleiding per variant. In tabel 6.5.4 is het berekende elektrische energieverbruik gegeven voor een ritcyclus Arnhem - Winterswijk - Arnhem. De energieberekeningen in het kader van deze studie zijn uitgevoerd met het energiemodel van RailEvent. Dit model geeft:  de rijtijd van station tot station;  de energievraag aan de pantograaf;  de energieverliezen in de bovenleiding;  de gerecupereerde remenergie;  de opgeslagen energie in de accu’s;  de bovenleidingsspanning;  de stroomsterkte;  de energie geleverd door de onderstations. Invoergegevens van het materieel zijn:  het aanzetvermogen;  de remvertraging;  het gewicht van de trein;  de elektrische rendementen van motor, accu’s, etc.;  de mechanische treinweerstand; Overige invoergegevens zijn:  de bovenleidingweerstand;  de onbelaste bovenleidingsspanning;  de halteertijd c.q. dienstregeling.

22

Type trein Arnh.-Wintersw. Type trein Arnh.-Doetinch. Teruglevering onderstation Bovenleiding Ah-Zv Bovenleiding Zv-Dtc Bovenleiding Dtc -Ww

Variant 1 referentie huidig diesel diesel volledig geen geen

Variant 2A

Variant 2B

Variant 3A

Variant 3B

Variant 3C

accutrein accutrein geen volledig partieel partieel

hybride hybride wel volledig partieel partieel

accutrein elektrisch geen Dtc-Ww volledig volledig partieel

hybride elektrisch wel volledig volledig partieel

hybride elektrisch wel volledig volledig geen

Variant 4 volledige elektrific. elektrisch elektrisch wel volledig volledig volledig

Variant 4B volledige elektrific. elektrisch elektrisch geen volledig volledig volledig

Materieel vast Materieel variabel Accumulator en chopper Onderstations totaal Bovenleiding totaal Energie elektrisch Energie diesel

2,59 2,44 0 0 0 0 2,86

2,32 2,01 0,34 0,25 0,51 0,62 0

2,72 2,28 0 0,33 0,65 0,48 0,71

2,32 2,01 0,21 0,27 0,73 0,62 0

2,59 2,18 0 0,33 0,78 0,53 0,48

2,59 2,24 0 0,11 0,44 0,47 1,03

2,32 2,01 0 0,33 1,34 0,62 0

2,32 2,01 0 0,25 1,34 1,06 0

Totaal Besparing t.o.v. huidig Besparing t.o.v. elektrific. Besparing t.o.v. hybride

7,89 ref. -

6,05 1,84 0,57 0,83

7,17 0,72 -

6,16 1,73 0,46 0,72

6,89 1,00 -

6,88 1,01 ref.

6,62 1,27 ref. 0,26

6,98 0,91 -

Tabel 6.5.1 Financiële resultaten berekende varianten; kosten in mio € per jaar

23

Type trein Ah-Ww Type trein Ah-Dtc Teruglevering onderstation Bovenleiding Ah-Zv Bovenleiding Zv-Dtc Bovenleiding Dtc -Ww Reistijd gem. Ah-Ww v.v. [min] CO2-uitstoot in ton/jaar Totale kosten x mio € per jaar

Variant 1 referentie huidig diesel diesel volledig geen geen 60,50 5940 7,89

Variant 2A Variant 2B

Variant 3A

Variant 3B

Variant 3C

accutrein accutrein geen volledig partieel partieel

accutrein elektrisch geen Dtc-Ww volledig volledig partieel

hybride elektrisch wel volledig volledig partieel

hybride elektrisch wel volledig volledig geen

58,95 6,05

hybride hybride wel volledig partieel partieel 59,09 1464 7,17

Tabel 6.5.2 Resultaat reistijd, CO2-uitstoot , incl. financieel totaalresultaat

24

58,95 6,16

59,09 991 6,89

59,47 2132 6,88

Variant 4 volledige elektrific. elektrisch elektrisch wel volledig volledig volledig 58,87 6,62

Type trein Arnh.-Ww. Type trein Arnh.-Doet. Teruglev. onderstation Bovenleiding Ah-Zv Bovenleiding Zv-Dtc Bovenleiding Dtc -Ww

Variant 1 referentie huidig diesel diesel volledig geen geen

Variant 2A

Variant 2B

Variant 3A

Variant 3B

Variant 3C

accutrein accutrein geen volledig partieel partieel

hybride hybride wel volledig partieel partieel

accutrein elektrisch geen Dtc-Ww volledig volledig partieel

hybride elektrisch wel volledig volledig partieel

hybride elektrisch wel volledig volledig geen

Bovenleiding: Bestaand Nieuw Geen Totaal

Kms % Kms % Kms % Kms % Kms % Kms % Kms % 29,0 35% 29,0 35% 29,0 35% 29,0 35% 29,0 35% 29,0 35% 29,0 35% 0 0% 20,3 25% 25,8 32% 28,6 35% 31,0 38% 17,6 22% 52,7 65% 52,7 65% 32,4 45% 26,9 33% 24,1 30% 21,7 27% 35,1 43% 0,0 0% 81,7 100% 81,7 100% 81,7 100% 81,7 100% 81,7 100% 81,7 100% 81,7 100%

Tabel 6.5.3 Overzicht verdeling bestaand en nieuw te bouwen bovenleiding Arnhem - Winterswijk

25

Variant 4 volledige elektrific. elektrisch elektrisch wel volledig volledig volledig

Type trein Arnh.-Ww. Type trein Arnh.-Doet. Teruglev. onderstation Bovenleiding Ah-Zv Bovenleiding Zv-Dtc Bovenleiding Dtc -Ww Energie: Geleverd a.d. bovenl. verlies rijdraad en os hulpverbruik Totaal elektrisch Diesel Totaal [liters]

Tabel 6.5.4

Variant 1 referentie huidig diesel diesel volledig geen geen MJ

% -

-

141,2

-

Variant 2A

Variant 2B

Variant 3A

Variant 3B

Variant 3C

accutrein accutrein geen volledig partieel partieel

hybride hybride wel volledig partieel partieel

accutrein elektrisch geen Dtc-Ww volledig volledig partieel

hybride elektrisch wel volledig volledig partieel

hybride elektrisch wel volledig volledig geen

Variant 4 volledige elektrific. elektrisch elektrisch wel volledig volledig volledig

MJ % MJ % MJ % MJ % MJ % MJ % 1144 84% 661 70% 1144 84% 743 72% 574 74% 1063 79% 46 3% 117 12% 44 3% 118 11% 91 12% 115 8% 178 13% 178 18% 178 13% 178 17% 107 14% 178 13% 1368 100% 956 100% 1366 100% 1039 100% 772 100% 1356 100% -

-

43,0

-

Overzicht energieverbruik

26

-

-

34,7

-

74,6

-

-

-

7

Resultaten varianten ombouw bestaand materieel

In tabel 7.1 zijn de financiële resultaten van de 7 onderzochte varianten gegeven , waarbij de bestaande DMU treinstellen worden omgebouwd tot elektrische, hybride of accumulatortreinstellen. Ombouw van het bestaande dieselmaterieel betekent dat in alle materieelvarianten de treinstellen een 1500-Volts tractie-installatie krijgen. Deze installatie bestaat uit:  een pantograaf met isolatoren;  netsmoorspoelen;  snelschakelaar, aardschakelaar, etc.;  bidirectionele up/down chopper naar de 750 V tussenkring. Voor deze ombouw is gerekend met een investering van € 200.000 af te schrijven over 30 jaar. In dieselhybride variant wordt daarnaast de dieselinstallatie intact gehouden. De accumulatortrein krijgt bovendien nog een Li ion accusysteem en bidirectionele chopper incl. een koelsysteem. De investering in het gehele accumulator system bedraagt in totaal € 170.000, waarbij het accudeel in 4 jaar wordt afgeschreven. Door het demonteren van de dieselmotor en toebehoren komt er voldoende ruimte vrij in de motorwagen om de accu’s in onder te brengen. Daarnaast is er als alternatief ook nog voldoende ruimte vrij op het dak. Bij ombouw van de hybride variant dient de elektrische installatie op het dak van de DMU GTW 2/8 te worden geplaatst. Een eventuele ombouw van de DMU GTW2/6 tot een hybride trein kan tot ruimteproblemen leiden, zodat zitplaatsen moeten vervallen. De milieueffecten zoals de CO2-uitstoot wijzigen niet. Alle varianten hebben nu dezelfde rijtijd als de dieselvariant, omdat het aanzetvermogen 690 kWe ongewijzigd blijft. 8

Kwalitatieve resultaten overige aspecten

In tabel 8.1 zijn de kwalitatieve resultaten van de overige aspecten voor de 7 onderzochte varianten gegeven. 8.1

Milieu en geluid

Milieu De uitstoot van koolmonoxide (CO), roet, NOx en koolwaterstoffen CxHy varieert op dezelfde wijze als de CO2-uitstoot. De kwalitatieve resultaten met betrekking tot het milieu zijn uitgedrukt in een percentage van de variant 1 volledige dieseltractie. Uitgangspunt is dat de elektrische energie groen en emissievrij wordt opgewekt of zal worden opgewekt. Geluid Op dit moment zijn er geen kwantitatieve gegevens bekend m.b.t. tot de geluidsemissie in dB(A) van de DMU GTW en de EMU GTW van Stadler. Onlangs verscheen er een krantenbericht, waarin de geluidsoverlast van DMU aan de orde gesteld werd. Het 27

betrof hier omwonenden van de lijn Leeuwarden - Groningen. De geluidsemissie van elektrisch materieel is aanzienlijk minder dan dat van dieselmaterieel. Uiteraard houdt de dieselhybride de middenweg. Opgemerkt wordt, dat de geluidsoverlast van de hybride trein in de buurt van stations beperkt is, omdat daar elektrisch gereden wordt. Juist in de buurt van stations bevindt zich de meeste bebouwing. 8.2

Storingsgevoeligheid

Evenals een auto met een lege tank niet verder kan rijden, zo kan de accumulatortrein niet verder rijden met lege accu’s. Bij enkelsporige baanvakken komt het maar zelden voor dat een trein op de vrije baan moet stoppen. Dit heeft o.a. te maken met de afwezigheid van overig treinverkeer in de buurt: er kan zich maar 1 trein op het enkelsporige deel bevinden. Eerder in dit rapport is al aangegeven, dat slechts 27% van de accucapaciteit benut wordt. Een extra stop bij een baanvaksnelheid van 100 km/h vraagt ca. 15% van de accucapaciteit (zonder recuperatie). Daardoor kan de trein ca. 5 extra stops maken, voordat de accu leeg is. In de praktijk zal de trein dan al lang weer een deel met bovenleiding hebben bereikt. Ook volgt hieruit dat de actieradius bij overwegstoringen voldoende is. Als er geen stroom op de bovenleiding staat, dan kan de accumulatortrein verder rijden op de accu’s, wat bij het huidige elektrisch materieel niet mogelijk is. Als verder rijden ook niet mogelijk is, dan heeft de accumulatortrein voldoende energie aan boord voor 3 uur hulpbedrijf. In de huidige situatie valt de airco uit als de spanning op de bovenleiding afwezig is. Bij de accumulatortrein kan de airco gewoon aan blijven staan. Een ander voordeel van partiële bovenleiding is dat de kans op een rijdraadbreuk met meer dan de helft afneemt. Dit is van toepassing op delen, die niet voorzien zijn van bovenleiding. De hybride trein is minder storingsgevoelig dan de gewone dieseltrein of de elektrische trein, omdat het twee onafhankelijke tractiesystemen aan boord heeft. 8.3

Veiligheid

Aandachtspunt voor de accumulatortrein is het beheersen van de veiligheidsrisico’s van accu’s. In de eerste plaats is de hoeveel elektrische energie aan boord van de trein in dezelfde orde van grootte dan bij een Nissan Leaf. De reden hiervan is dat de actieradius van de elektrische auto meer dan 300 km dient te zijn, terwijl de actieradius van de accumulatortrein max. 8 km bedraagt. Daarnaast is het van belang het juiste type Li ion accu te kiezen. Zo zijn lithium ijzerfosfaat accu’s bots- en brandveilig.

28

Type trein Arnh.-Ww. Type trein Arnh.-Doet. Terugleverend onderstation Bovenleiding Ah-Zv Bovenleiding Zv-Dtc Bovenleiding Dtc -Ww

Variant 1 referentie huidig diesel diesel volledig geen geen

Variant 2A Variant 2B

Variant 3A

Variant 3B

Variant 3C

accutrein accutrein geen volledig partieel partieel

accutrein elektrisch geen Dtc-Ww volledig volledig partieel

hybride elektrisch wel volledig volledig partieel

hybride elektrisch wel volledig volledig geen

hybride hybride wel volledig partieel partieel

Variant 4 volledige elektrific. elektrisch elektrisch wel volledig volledig volledig

Materieel vast Materieel variabel Accumulator en chopper Onderstations totaal Bovenleiding totaal Energie elektrisch Energie diesel

0 2,44 0 0 0 0 2,86

0,13 2,01 0,34 0,25 0,51 0,62 0

0,13 2,28 0 0,33 0,65 0,48 0,71

0,13 2,01 0,21 0,27 0,73 0,62 0

0,13 2,18 0 0,33 0,78 0,53 0,48

0,13 2,24 0 0,11 0,44 0,47 1,03

0,13 2,01 0 0,33 1,34 0,62 0

Totaal Besparing t.o.v. huidig Besparing t.o.v. elektrific. Besparing t.o.v. hybride

5,30 ref. -

3,86 1,44 0,57 0,56

4,58 0,72 -

3,97 1,33 0,46 0,45

4,43 0,87 -

4,42 0,88 ref.

4,43 0,87 ref. -

Tabel 7.1 Financiële resultaten ombouw bestaand materieel; kosten in mio € per jaar

29

Type trein Arnh.-Ww. Type trein Arnh.-Doet. Terugleverend onderstation Bovenleiding Ah-Zv Bovenleiding Zv-Dtc Bovenleiding Dtc -Ww Uitstoot CO, roet, NOx, CxHy Geluidsemissie Beschikbaarheid Veiligheid Technische haalbaarheid Doorlooptijd tot realisatie jaar

Variant 1 referentie huidig diesel diesel volledig geen geen

Variant 2A

Variant 2B

Variant 3A

Variant 3B

Variant 3C

accutrein accutrein geen volledig partieel partieel

hybride hybride wel volledig partieel partieel

accutrein elektrisch geen Dtc-Ww volledig volledig partieel

hybride elektrisch wel volledig volledig partieel

hybride elektrisch wel volledig volledig geen

100% hoog midden hoog integraal aangetoond 0

0% laag hoog hoog *) proef *) 6

25% midden hoog hoog deelsystemen aangetoond 4

Tabel 8.1 Samenvatting kwalitatieve resultaten *) zie opmerkingen hierover in de tekst.

30

0% laag hoog hoog *) proef *) 6

17% midden hoog hoog deelsystemen aangetoond 4

36% midden hg/midden hoog deelsystemen aangetoond 4

Variant 4 volledige elektrific. elektrisch elektrisch wel volledig volledig volledig 0% laag midden hoog integraal aangetoond 4

8.4

Haalbaarheid

Inmiddels is de economische en technisch haalbaarheid van partiële bovenleiding met energieopslag in de trein in diverse studies aangetoond [1]. Aangezien hier sprake is van een innovatie, is de eerstvolgende stap het doen van een pilot of praktijkproef. De dieselhybride trein combineert twee bestaande bewezen technieken, waardoor een praktijkproef niet nodig is. 8.5

Doorlooptijd tot realisatie

Voor alle varianten anders dan de huidige dieseltractie, dient nieuw materieel besteld of omgebouwd te worden met een geschatte doorlooptijd van 4 jaar. Voor de variant accumulatortrein wordt de extra doorlooptijd geschat op 2 jaar i.v.m. het houden van een praktijkproef. 9

Conclusies

9.1

Kostenreductie

De conclusies worden getrokken aan de hand van tabel 6.5.1 t/m 6.5.4 en tabel 7.1. Vergelijking met de huidige dieseltractie a) Alle onderzochte elektrische c.q. hybride varianten zijn goedkoper dan de huidige dieseltractie op de lijn Arnhem - Winterswijk. b) Variant 2A, partiële bovenleiding + accumulatortrein kent de laagste jaarkosten. De besparing is berekend op € 1,8 miljoen per jaar ten opzichte van de huidige situatie. De belangrijkste verklaring volgt uit het verschil in energiekosten. Door energieopslag in de accu’s wordt er veel energie bespaard. Bovendien is het tarief per liter diesel sinds de afschaffing van de rode diesel ongunstig. Uitgaande van de ombouw van bestaand materieel daalt de besparing naar € 1,4 miljoen per jaar. Vergelijking met volledige elektrificatie c) Volledige elektrificatie van de lijn Zevenaar - Winterswijk is goedkoper dan alle hybride varianten (2B, 3B en 3C) mits de remenergie maximaal wordt teruggeleverd (variant 4). Dit betekent dat de onderstations geschikt moeten zijn om energie terug te leveren aan het net. De besparing op de aanlegkosten van de bovenleiding wordt daarbij geneutraliseerd door de kostenpost “energie diesel”. Uitgaande van de ombouw van bestaand materieel zijn de kosten per jaar van volledige elektrificatie vergelijkbaar geworden met die van de hybride variant. In de hybride variant kan de investering in een dieselinstallatie achterwege blijven. d) Partiële elektrificatie in combinatie met de accumulatortrein is goedkoper dan volledige elektrificatie van het baanvak Zevenaar - Winterswijk. De belangrijkste verklaring is de besparing op de aanlegkosten van de bovenleiding. Ten opzichte 31

van elektrificatie met maximale teruglevering bedraagt de besparing € 0,56 mio per jaar. Vergeleken met de huidige werkwijze zonder teruglevering aan het onderstation bedraagt besparing € 0,92 mio per jaar. Remmende treinen kunnen nu al energie terugleveren aan treinen die aanzetten of stationair rijden. In onze case is dat niet mogelijk, omdat de kruisende treinen op enkel spoor gelijktijdig remmen. e) Ook in deze studie blijkt dat elektrificatie loont. De besparing ten opzichte van de huidige dieseltractie is becijferd op maximaal 1,3 miljoen € per jaar. Uitgaande van de ombouw van bestaand materieel valt deze besparing lager uit: € 0,88 mio per jaar. Vergelijking hybride trein met accumulatortrein f) Partiële elektrificatie met de accumulatortrein is goedkoper dan partiële elektrificatie met de hybride trein. De belangrijkste verklaring is de relatief hoge kostenpost “energie diesel” voor de hybride trein. Het kostenverschil is becijferd op minimaal € 0,83 mio per jaar in het voordeel van de accumulatortrein. Uitgaande van de ombouw van bestaand materieel is deze besparing lager: € 0,56 mio per jaar. Elektrificatie Zevenaar - Doetinchem g) Ook in het geval, volledige elektrificatie Zevenaar - Doetinchem, kent variant 3A, partiële elektrificatie in combinatie met de accumulatortrein, de laagste jaarlasten. Het kostenverschil met de hybride variant bedraagt € 0,72 mio per jaar in het voordeel van de accumulatortrein. Uitgaande van de ombouw van bestaand materieel wordt deze besparing lager: € 0,45 mio per jaar. h) Indien op het gedeelte Doetinchem - Winterswijk geen bovenleiding aanwezig is, dan is de hybride variant 3C een gunstige variant. Tussen Arnhem en Doetinchem wordt volledig elektrisch gereden en tussen Doetinchem en Winterswijk wordt de dieseltractie ingeschakeld. Vergelijking van drie hybride varianten onderling i) De berekende jaarlasten per variant dieselhybride verschillen niet veel van elkaar. Alleen de variant partiële bovenleiding op het hele deel Zevenaar Winterswijk is ca. 0,3 mio € per jaar duurder dan de varianten met 100% elektrificatie Zevenaar - Doetinchem. De hybride variant is bij uitstek geschikt voor de situatie, waarbij er tot Doetinchem bovenleiding is en tussen Doetinchem en Winterswijk geen bovenleiding. 9.2

Overige conclusies

De overige conclusies worden getrokken aan de hand van tabel 6.5.2 t/m 6.5.4 en tabel 8.1.

32

Milieu j) De varianten volledige elektrificatie Zevenaar - Winterswijk en partiële bovenleiding in combinatie met de accumulatortrein kennen geen uitstoot van CO2, koolmonoxide, stikstofoxiden en roet, mits de elektrische energie groen en schoon wordt opgewekt. Partiële bovenleiding met de hybride trein geeft meer dan helft (64% tot 83%) minder uitstoot van schadelijke stoffen dan in de huidige dieselvariant. De reden hiervan is dat een deel van het traject, Arnhem - Zevenaar, al geëlektrificeerd is en dat het dieselverbruik op delen zonder bovenleiding minder dan het gemiddelde is. k) De besparing in de uitstoot van CO2 van de volledig elektrische varianten is berekend op 5,9 mio kg per jaar ten opzichte van de huidige dieseltractie voor het traject Arnhem - Winterswijk. l) De geluidsemissie van de varianten met volledige elektrificatie en partiële elektrificatie met de accumulatortrein kennen een lage geluidsemissie. De huidige situatie met dieseltractie heeft een hoge geluidsemissie en de hybride variant zit er tussenin. Energie m) Bij de teruglevering van remenergie aan het onderstation gaat relatief veel energie verloren in de bovenleiding en in het onderstation. Bij het opslaan van energie in de trein gaat er net zoveel energie verloren vanwege het accurendement bij het laden en ontladen en het rendement van de chopper. Het motorrendement telt in beide opties even zwaar mee. Storingsgevoeligheid n) De storingsgevoeligheid van de accumulatortrein is lager, omdat: > de trein tractie-energie aan boord heeft om bij uitval van de bovenleiding of: naar de dichtstbijzijnde halte te rijden of: het hulpbedrijf drie uur in stand te houden (airco, etc.) > het aanrijdrisico van de bovenleiding is verminderd. o) De storingsgevoeligheid van de hybride trein is lager, omdat: > er twee onafhankelijke tractiesystemen aan boord zijn; > het aanrijdrisico van de bovenleiding is verminderd. Veiligheid p) De veiligheidsrisico’s van de accumulatortrein zijn beheersbaar door de juiste keuze van het type Li ion accu en de relatief beperkte opgeslagen energiehoeveelheid, die vergelijkbaar is met de particuliere elektrische auto. Haalbaarheid q) De haalbaarheid van de hybride trein is reeds in de praktijk aangetoond. Aangezien de accumulatortrein een innovatie betreft, is de haalbaarheid op dit moment alleen nog op papier aangetoond. Om de praktische haalbaarheid te bevestigen is nog een praktijkproef nodig.

33

Doorlooptijd r) Voor partiële of volledige elektrificatie geldt dat er nieuw materieel besteld of omgebouwd moet worden (accumulatortrein/hybride trein/elektrische trein). De doorlooptijd hiervan is geschat op 4 jaar. Voor de accumulatortrein komt daar nog 2 jaar bij i.v.m. het houden van een praktijkproef. 10

Aanbevelingen

Gelet op de substantiële kostenvoordelen ligt het voor de hand om (zo snel mogelijk) van de dieselexploitatie af te komen. Hoe dit het beste kan en of het nog zinvol is om de lopende concessie aan te passen, hangt in hoge mate af van de prijzen waar de markt mee komt en de snelheid waarmee oplossingen daadwerkelijk operationeel kunnen zijn voor de dagelijkse exploitatie. Prijzen hangen sterk af van de schaalgrootte: indien het gaat om grotere aantallen treinen, bijvoorbeeld door samenwerking en vraagbundeling, dan zal de industrie meer belangstelling tonen en eerder geneigd zijn om tempo te maken. De meest logische vervolgstap is het schrijven van een strategiedocument “Innovatie tractie-systemen regiolijnen”. Hierin wordt beschreven:  wat de provincie wil;  hoe dat zich reeds verhoudt tot de lopende ontwikkelingen per spoorlijn;  wie erbij betrokken moet worden;  hoe dit alles het beste kan qua organisatie, financiën en techniek. Belangrijk aandachtspunt hierbij is het verkrijgen van snelheid in het proces, immers “Hoe sneller klaar, hoe groter de besparing”. Als onderdeel van de te volgen strategie adviseren wij om in een eerste stap een open marktconsultatie te doen. Als tweede stap adviseren wij te komen tot vraagbundeling. En daarna kan in een derde stap een definitieve marktuitvraag plaatsvinden. De beide marktstappen moeten meer duidelijkheid gaan opleveren over mogelijke leveranciers, prijzen, doorlooptijden en risico’s. Wellicht kunnen RailEvent en PTADC hierin ondersteunend zijn. Referenties [1]

Haalbaarheidsonderzoek elektrische tractie met partiële bovenleiding, RailEvent, 23 oktober 2007.

34

Bijlage

Economisch optimale topsnelheid - wat is dat?

In deze studie wordt de term 'economisch optimale topsnelheid' gebruikt. Omdat dit voor sommige lezers een onbekend begrip zal zijn, wordt dit hier nader toegelicht. Het zal de lezer duidelijk zijn dat het zo op het eerste gezicht niet veel zin heeft om op een relatief korte stationsafstand een hoge topsnelheid te gaan rijden. Daarbij geldt dat dit voor een sneller optrekkende trein (hetzij lichter van gewicht, hetzij zwaarder gemotoriseerd) relatief eerder nuttig is dan voor een zwaardere en zwakker gemotoriseerde trein. Dat is een van de redenen dat op regionale dieseltrajecten vaak nog een snelheid van 100 km/u geldt: dit was de economisch optimale snelheid uit het verleden. Tegenwoordig zijn de regiotreinen doorgaans iets lichter en significant sterker gemotoriseerd, en kan ook op stations sneller in- en uitgereden worden, waardoor in nieuwe ontwerpen zelfs op kortere stationsafstanden vaak al voor een topsnelheid van 120 km/u wordt gekozen. Een belangrijk punt in deze economische overweging is het energieverbruik en de kosten daarvan, ten opzichte van de tijdwinst die je daarmee nog kunt boeken. Die afweging verandert echter significant zodra je de remenergie kunt hergebruiken. Je gooit dan immers geen energie meer weg door een relatief kort stukje hard te rijden. Natuurlijk verlies je wel wat energie in de hogere treinweerstand en omzettingsverliezen, maar de kostenkant van de hogere topsnelheid wordt hierdoor veel gunstiger ten opzichte van de situatie dat je bij elke remming alle energie weggooit. Dit leidt er dus toe dat in geval van hergebruik van remenergie (wat bij partiele of volledige bovenleiding mogelijk is) het naar verhouding veel aantrekkelijker wordt om een hogere topsnelheid te gaan hanteren. Daar komt dan ook nog het effect bij dat elektrische tractie relatief goedkoop van hoge vermogens is te voorzien. Bij dieselmotoren lukt dat niet omdat een regiotrein dan al snel te zwaar en te duur wordt. Het gevolg van deze feiten is dat een elektrische trein substantieel sneller op topsnelheid kan komen en dus langer profijt heeft van die hogere topsnelheid. Ook dit effect zorgt voor een hogere economisch optimale topsnelheid tussen de stations. Daarmee valt de economisch optimale topsnelheid zelfs op relatief korte halteafstanden al samen met de maximale snelheid van moderne lichte regiotreinen als de GTW, te weten 140 km/u. Voor de wat sterker uitgevoerde stoptreinen (Flirt / Protos / SLT) ligt de economisch optimale topsnelheid zelfs rond de 160 km/u. Overigens is het goed om te beseffen dat er naast het hiervoor beschreven ‘exploitatie-economische optimum' ook nog infragebonden kostenfactoren zijn. Belangrijke economische aspecten daarin zijn boogstralen, de veiligheid op overwegen en de normen die daarvoor toegepast worden. In zijn algemeenheid kan je stellen dat bij snelheden boven de 100 km/u en late zichtbaarheid onbeveiligde overwegen erg risicovol worden. Dat heeft vanzelfsprekend impact op het kostenplaatje en dus ook weer op de integrale economisch optimale topsnelheid. 35