Transcript 02.0 DS - Quickscan duurzame trein

provinsje fryslân
provincie frys1ân
postbus 20120
8900 hm leeuwarden
tweebaksmarkt 52
telefoon: (058) 292 59 25
telefax: (058) 292 51 25
www.fryslan.nl
provinciefryslan.nl
www.twitter.com/provfryslan
Provinciale Staten van de Provincie Fryslân
Postbus 20120
8900 HM LEEUWARDEN
Leeuwarden, 13 mei 2014
Verzonden, 1 3 MEI 2014
Ons kenmerk
Afdeling
Behandeld door
Uw kenmerk
Bijlage(n)
: Rapport Movares en addendum en review Duinn.
Onderwerp
: Quickscan duurzame trein
: 01131931
: Stêd en Plattelân
: Coenraad Dijkman / (058) 292 56 24 of [email protected]
Geachte statenleden,
Bij de beantwoording van de statenvragen (PvdA, brief 01095914 dd 03 december2013) is
u toegezegd dat u wordt geinformeerd omtrent de onderzoeken die plaatsvinden rondom
“vergroening” van de treinen.
Het onderzoek “Quickscan duurzame trein” door Movares is geïnitieerd door de provincie
Groningen en hierop is Fryslân aangehaakt. Het rapport is inmiddels definitief vastgesteld,
inclusief een addendum en daarbij een review op het rapport door onderzoeksbureau Duinn.
In deze quickscan zijn in een gestructureerd proces duurzame opties voor het spoor inte
graal gewogen met de duurzame doelstellingen van de provincies Groningen en Fryslân.
Deze afweging maakt het mogelijk voor de bestuurders van beide provincies om concreet en
onderbouwd een keuze te kunnen maken voor een ontwikkelpad naar een duurzaam spoorsysteem.
Uit dit voorlopig onderzoek komen twee kansrijke mogelijkheden voor verduurzaming van de
treinen naar voren: elektriciteit (treinen met bovenleidingen) en vloeibaar gas, zogenaamd
‘bio-LNG’.
Het onderzoek is een eerste stap naar de te maken keuzes voor verduurzaming van de trei
nen op de noordelijke nevenlijnen. Bedoeling is dat in het bestek voor de nieuwe aanbeste
ding voor de trein in 2020 er duidelijkheid kan worden gegeven met welke brandstof er in de
toekomst wordt gereden.
-1 /2-
Ons kenmerk: 01131931
1
1
rJ)
provinsje fryslân
provincie fryslân
b
Naast bovengenoemd onderzoek vindt er door onderzoeksbureau First Dutch in opdracht
van het ministerie van l&M ook een onderzoek plaats naar de financieel economische effec
ten van verduurzaming van de regionale spoorlijnen. De opdracht tot dit onderzoek van I&M
komt voort uit de discussie rond het afschaffen van het belastingvoordeel op rode diesel en
het daardoor duurder worden van de exploitatie van het regionale treinvervoer.
Op basis van de uitkomsten van dit onderzoek gaat l&M zich beraden welke (financiele)
maatregelen zij zullen nemen ten aanzien het verduurzamen van de regionale spoorlijnen.
Op het moment dat dit onderzoek door First Dutch definitief is geworden zullen we ook dit
rapport aan u verstrekken.
Staten van Fryslân,
den Berg, secretaris
2/2
Ons kenmerk: 01131931
•
Definitief versie 2
13 december 2013
1/41
Colofon
Adres
Regiokantoor Noordoost
Postbus 28
6800 AA Arnhem
[email protected]
Opstellers
Arjen van Weert
Robin Biemans
Definitief versie 2
13 december 2013
2/41
Samenvatting
In het openbaar vervoer doen zich kansen voor om duurzame stappen te zetten en tegelijk de
exploitatiekosten te verlagen door het gebruik van nieuwe technologieën en het gebruik van schonere
brandstoffen. Voor het verduurzamen van de dieseltreinen in het Noorden liggen er mogelijkheden in het
hele spoorsysteem: het treinmaterieel, de bijbehorende spoorinfrastructuur en de exploitatie hiervan.
In deze quickscan zijn in een gestructureerd proces duurzame opties voor het spoor integraal gewogen met
de duurzame doelstellingen van de provincies Groningen en Fryslân. Deze afweging maakt het mogelijk
voor de bestuurders van beide provincies om concreet en onderbouwd een keuze te kunnen maken voor
een ontwikkelpad naar een duurzaam spoorsysteem.
Uit de afweging van deze quickscan komen twee eindbeelden (2050) naar voren die het beste voldoen aan
de doelstellingen van de provincies.
Eindbeeld 1: Elektrisch met bovenleiding
Kenmerken
Elektrische treinen
Terugwinnen remenergie treinen
met supercaps
Langs het gehele spoor bovenleiding
100% Groene elektriciteit
Snelheidsbeperkingen opgeheven
Voordelen
 Hoogste score op provinciale
doelstellingen
 Potentie om alle provinciale
doelstellingen te bereiken
 Potentie voor reductie
exploitatiekosten
Nadelen
Grote investeringen nodig in de
infrastructuur
Eindbeeld 2: Bio-LNG
Kenmerken
LNG-elektrische treinen
Terugwinnen remenergie treinen
met supercaps
Bij Groningen en Leeuwarden
tankinstallaties van Bio-LNG
Regionale CO2 neutrale productie
van Bio-LNG
Snelheidsbeperkingen opgeheven
Voordelen
 Hogere score dan huidige diesel
treinen op provinciale doelstellingen
Nadelen
Doelstellingen energiereductie en
omgevingskwaliteit niet volledig
haalbaar
Onzekerheden over regionale
productiecapaciteit Bio-LNG
Tabel 1.1: Kenmerken van eindbeelden die beste voldoen aan doelstellingen
Definitief versie 2
13 december 2013
3/41
Er zijn verschillende ontwikkelpaden mogelijk die leiden naar bovengenoemde eindbeelden met daarbij een
aantal keuzemomenten, nu, in 2015, 2020 en in 2035.
NU
2015
2020
2035
Elektrificatie realisatie
2050
Elektrificatie
Waterstof
? nog onbekende optie
LNG
Planfase
LNG test fase
LNG realisatie,
Waterstof test
fase
Figuur 1.1: mogelijke ontwikkelpaden naar de eindbeelden.
De keuze die nu meteen voorligt is de keuze voor een ontwikkelpad naar Elektrische treinen met
bovenleiding of een ontwikkelpad naar Bio-LNG treinen.
De keuze voor een eindbeeld met elektrische treinen kan later moeilijk bijgesteld worden door de hoge
investeringen in de infrastructuur. De keuze nu voor een eindbeeld met Bio-LNG treinen geeft meer
flexibiliteit om de keuze later bij te stellen omdat hier minder investeringen in de infrastructuur nodig zijn
en eerst gestart kan worden met een LNG-elektrische testtrein om ervaringen op te doen.
De flexibiliteit van het ontwikkelpad naar een Bio-LNG trein maakt het mogelijk om later alsnog over te
schakelen op elektrische treinen. De keuze voor Bio-LNG maakt het ook mogelijk om opties, die nu nog niet
genoeg ontwikkeld zijn of nu nog onbekend zijn, later als eindbeeld te heroverwegen. Op dit moment heeft
bijvoorbeeld waterstof technologie zich nog niet genoeg ontwikkeld om een testfase bij de reizigerstreinen
in het Noorden te starten, maar de potentie van deze brandstof is groot op het moment dat elektriciteit
veel meer groen wordt opgewekt in Nederland. In 2020 heeft de waterstof motor zich verder ontwikkeld en
kan dan mogelijk getest worden bij reizigerstreinen in het Noorden. Bij een succesvol testtraject kunnen
waterstoftreinen in de concessie 2035 meegenomen worden.
Onafhankelijk van de keuze voor een eindbeeld kan direct gestart worden met twee duurzame
ontwikkelingen:
a) Invoering van recuperatie van remenergie bij treinen door middel van supercaps. Dit is al mogelijk bij de
huidige treinen. Deze quickscan geeft aan dat zowel op energie als op exploitatiekosten interessante
reducties mogelijk zijn;
b) Op dit moment onderzoekt ProRail de mogelijke opheffingen van snelheidsbeperkingen. Omdat het
onderzoek nog niet is afgerond adviseren we om in 2014 in samenspraak met ProRail en Arriva de
potentie van deze optie te bepalen.
Definitief versie 2
13 december 2013
4/41
Inhoudsopgave
Samenvatting
3
Inhoudsopgave
5
1. Inleiding
6
2. Duurzame ambities
7
3. Duurzame eindbeelden
9
4. Duurzame afweging
16
5. Conclusie en aanbevelingen
27
Bijlage I: Uitgangspunten investeringen infrastructuur
Bijlage II: Uitgangspunten investeringen materieel
Bijlage III: Kostenoverzicht uitgesplitst
Bijlage IV: Doorkijk drie verschillende trajecten
Bijlage V: GTL
Bijlage VI: data accucellen en supercondensatoren
Bijlage VII: Historisch perspectief
Definitief versie 2
13 december 2013
5/41
1. Inleiding
Aanleiding voor onderzoek
In het openbaar vervoer doen zich kansen voor om duurzame stappen te zetten en tegelijk de
exploitatiekosten te verlagen door het gebruik van schonere brandstoffen en / of nieuwe technologieën.
De provincies Groningen en Fryslân hebben gezamenlijk Movares en Significant gevraagd de duurzame
alternatieven voor de huidige dieseltreintracés in de provincies in beeld te brengen. Vervolgens is gevraagd
de duurzame alternatieven beargumenteerd te trechteren naar twee à drie haalbare opties.
Aanpak en leeswijzer
De aanpak van Movares richt zich op een gestructureerd proces waarin de betrokken provinciale
medewerkers samen met specialisten een integrale afweging maken en tot twee mogelijke duurzame
eindbeelden komen. Deze afweging maakt het mogelijk voor de bestuurders van de provincies Groningen
en Fryslân om concreet en onderbouwd een keuze te kunnen maken.
Met behulp van een tweetal werkateliers is een aantal stappen doorlopen en zijn keuzes gemaakt. In de
eerste stap zijn de verschillende duurzame ambities van de provincies in beeld gebracht en vastgesteld (zie
hoofdstuk 2: duurzame ambities). Vervolgens is geïnventariseerd welke opties er zijn om het hele
spoorsysteem (trein, infrastructuur en exploitatie) te verduurzamen. Gegeven de duurzame ambities van de
provincies vallen een aantal opties bij voorbaat al af en leiden de overgebleven duurzame opties tot een
aantal duurzame eindbeelden (hoofdstuk 3: duurzame eindbeelden).
In de volgende stap zijn aan de hand van de duurzame ambities alle eindbeelden getrechterd naar twee
voorkeur eindbeelden. In de trechtering is aan elk eindbeeld een kwalitatieve score gegeven voor elke
afzonderlijke duurzame ambitie waarbij de vergelijking gemaakt wordt met de huidige referentie situatie
(diesel-elektrische treinen). Deze score is zoveel mogelijk kwantitatief onderbouwd waardoor een
objectieve beoordeling van de verschillende eindbeelden ontstaat. (hoofdstuk 4: duurzame afweging). De
weg naar een van deze twee eindbeelden, het ontwikkelpad, kan op verschillend manieren doorlopen
worden. Daarnaast is verder onderzoek nodig om de ontwikkelpaden beter vorm te kunnen geven
(hoofdstuk 5: conclusie en aanbevelingen).
Definitief versie 2
13 december 2013
6/41
2. Duurzame ambities
De provincies Fryslân en Groningen hebben duurzaamheid hoog in het vaandel op verschillende
beleidsterreinen. In de collegeprogramma’s en in verschillende vastgestelde beleidsdocumenten worden
randvoorwaarden gegeven om tot een duurzame samenleving te komen. Schonere brandstof en een
efficiënt gebruik van deze brandstoffen zijn een belangrijk onderdeel van het duurzaamheidbeleid, ook bij
het Openbaar Vervoer.
Vervoer per spoor is van zichzelf al duurzaam bij de huidige bezettingsgraad (resultaat van bestuurlijke
keuzes). Het spoor loopt daarmee voorop in vergelijking tot andere vervoersmiddelen. Echter van de
verschillende treinen die in gebruik zijn, is de dieseltrein het meest belastend voor het milieu. In een
duurzame benadering kan het spoor, naast CO2 uitstoot en energieverbruik, scoren op andere thema’s
binnen de duurzame hoofdcategorieën: People, Planet en Profit. Deze thema’s en de bijbehorende ambities
zijn binnen de provincies Fryslân en Groningen in verschillende beleidsdocumenten vastgelegd. De ambities,
soms heel concreet en in andere gevallen globaler geformuleerd, verschillen in een aantal gevallen per
provincie. Deze verschillen in ambities zijn klein. Daarom is in deze quickscan de keuze gemaakt om bij
verschillende ambities de grootste ambitie als leidend te nemen. Het pad om de grootste ambities te
bereiken geeft genoeg aanknopingspunten om ook kleinere ambities te realiseren.
De scope van deze quickscan beperkt zich tot de huidige diesellijnen in de provincies Groningen en Fryslân.
Dit zijn de rode lijnen in Figuur 1.1. Algemene kenmerken hiervan zijn:
- circa 270 km spoor (Bron: ProRail)
- 48 stations (Bron: ProRail)
- 8.000.000 treinstelkilometers per jaar (Bron: Arriva)
- Dieselverbruik van de treinen: 8.000.000 liter diesel per jaar (Bron: Arriva)
Figuur 2.1, Noordelijke diesellijnen (dikke rode lijnen).
In tabel 2.1 op de volgende bladzijde zijn de duurzaamheidsthema’s en bijbehorende ambities voor de
provincies benoemd.
Definitief versie 2
13 december 2013
7/41
Thema
Algemeen
Grondstoffen /
Energie
 Minder grondstoffen (F+ G)
 Herwinbare grondstoffen
(F+G)
2015
2020
(nieuwe concessie)
 10%
energiereductie (F)
 20%
energiereductie (G)
 20% CO2 reductie
(G)
Klimaat
Toekomstvastheid
 Flexibiliteit techniek (F+G)
 Flexibiliteit exploitatie (F+G)
 Proven technology (F+G)
Waarde en kosten
 Bijdrage aan provinciale
werkgelegenheid (F+G)
 Versterking innovatiepositie
provincie (F)
Leefomgeving
 Geluidsreductie aan de
bron (F+G)
 Schone lucht (F+G)
Natuur & Ruimte
 Voldoen aan regelgeving
(F+G)
Water&Bodem
 Voldoen aan regelgeving
(F+G)
Politiek
 Ontwikkeling past in
politieke agenda (F+G)
 Groen imago (F)
2050
 Geen fossiele
brandstoffen (F)
 80-95% CO2
reductie (G)
 Lagere
exploitatiekosten (F+G)
Tabel 2.1: duurzaamheidsthema’s en ambities van de provincies. F = Fryslân en G = Groningen.
Definitief versie 2
13 december 2013
8/41
3. Duurzame eindbeelden
Voor het verduurzamen van de trein liggen er mogelijkheden in het hele spoorsysteem: het treinmaterieel,
de bijbehorende spoorinfrastructuur en de exploitatie hiervan. Voor deze quickscan hebben de Provincie
Groningen en Fryslân samen met experts van Movares, Significant en Arriva de mogelijke opties in kaart
gebracht. Hiervoor is input van TNO, Energy Valley en de Hanze Hogeschool gebruikt. De geïnventariseerde
opties staan in onderstaande figuur 3.1.
Figuur 3.1: mogelijke duurzaamheidsopties in het spoorsysteem.
Deze opties zijn gegroepeerd rond de trein(materieel), infrastructuur en exploitatie en lichten we hierna
toe.
3.1 Treinen
Aandrijving
Traditioneel is er altijd sprake van motoren direct ingespoten met brandstof. Deze techniek is echter voor
zwaar vervoer zoals trein (reizigers en goederen) verlaten omdat bij lagere snelheden deze motoren niet
voldoende vermogen kunnen leveren bij het aanzetten van de trein. In plaats daarvan wordt tegenwoordig
altijd gekozen voor elektrische motoren die de directe aandrijving van de wielen verzorgen. Bij treinen
krijgen deze elektrische motoren hun elektriciteit via een bovenleiding of van hulpmotoren die elektriciteit
produceren door het verbranden van brandstoffen. De huidige treinen zijn bijvoorbeeld diesel-elektrisch:
een elektrische motor voor de aandrijving en een diesel hulpmotor die de elektriciteit opwekt. Voor deze
quickscan zijn drie opties voor directe aandrijving gekozen om mee te nemen in de duurzame afweging.
Definitief versie 2
13 december 2013
9/41
M1. LNG motor
LNG betekent Liquefied Natural Gas oftewel: vloeibaar (gemaakt) aardgas. LNG wordt koud
opgeslagen in dubbel geïsoleerde vacuüm opslagtanks.
M2. Bio-LNG motor
Bio-LNG heeft dezelfde eigenschappen als LNG maar wordt gemaakt in biomassa centrales. De motor
is verder hetzelfde als een LNG motor.
M3. Elektrische motor zonder hulpmotor
Hierbij wordt de elektriciteit door middel van een bovenleiding aangeleverd.
Hulp motor
De huidige “diesel”-treinen die in de provincies Groningen en Fryslân rijden, zijn eigenlijk “dieselelektrische” treinen met de directe aandrijving van een elektrische motor en een hulpmotor die door de
verbranding van de fossiele brandstof Diesel elektriciteit opwekt. Voor deze quickscan onderzoeken we
andere opties voor de energiebron van de hulpmotor:
M4. GTL
GTL betekent Gas To Liquid (van gas naar vloeibaar) en is een diesel op basis van aardgas. GTL kan in
de huidige diesel-elektrische motoren gebruikt worden.
M5. LNG
M6. Bio-LNG
M7. Waterstof
Hierbij wordt waterstof in een brandstofcel omgezet in een elektrische stroom waarmee een
elektromotor aangedreven kan worden. Voordeel is dat waterstof geproduceerd kan worden met de
overproductie van elektriciteit, het is daarmee ook een opslag mogelijkheid van elektriciteit.
Ondersteuning hulpmotor
Het is mogelijk de hulpmotor te ondersteunen met:
M8. Zonnecellen op het dak
Zonnecellen hebben een aantal beperkingen op het dak van een trein:
- De ideale hoek ten opzichte van de zon is moeilijk te beïnvloeden (zeker als het niet ten kosten mag
gaan van de aerodynamica). Het rendement van de zonnecellen wordt hierdoor lager
- Om het rendement hoog te houden moet de trein vaker schoongemaakt worden. Dit schoonmaken
zal relatief veel kosten in verhouding tot de opbrengst van de zonnecellen
- De kosten van het inbouwen van de zonnecellen en eventueel onderhoud zijn nog niet duidelijk,
maar naar verwachting niet te verwaarlozen
- De opbrengst van de zonnecellen is een fractie van het verbruik van de trein
Het ligt meer voor de hand om zonnecellen op een vaste locatie in een ideale positie neer te zetten en zo
onderdeel van de toelevering van groene stroom te maken.
Movares adviseert daarom om optie M8 waarbij zonnecellen op het dak van een trein worden geplaatst
niet verder te onderzoeken. Zonnecellen kunnen wel op een andere plek gebruikt worden voor energie
opwekking.
Definitief versie 2
13 december 2013
10/41
Vervangen hulpmotor
Onderzocht is of de hulpmotor vervangen kan worden door:
M9. Accu’s
Een herlaadbaar reservoir voor elektrische energie waarbij door middel van een chemische reactie
elektrische energie vrij komt. Via een chemische reactie kan de accu ook weer geladen worden met
elektrische energie. Voor deze quickscan gaan we uit van Lithium-Ion accu’s.
M10. Supercaps
Dit zijn een soort condensatoren waarin elektrische energie opgeslagen kan worden. Supercaps
kunnen deze elektrische energie weer vrijgeven aan een elektrische motor. Hierbij is geen sprake van
een chemische reactie.
De huidige diesel-elektrische treinen in de provincies Groningen en Fryslân zijn modulair opgebouwd (Bron:
Stadler). Daarom kunnen deze naar verwachting relatief makkelijk omgebouwd worden met de hierboven
genoemde opties voor motoren en hulpmotoren door alleen het motorgedeelte te vervangen en de wagons
met stoelen voor reizigers intact te laten .
Fossielvrij 2050
De provincies Groningen en Fryslân hebben de doelstelling om in 2050 nagenoeg fossielvrije motoren te
gebruiken. Deze doelstellingen staan hieronder uitgesplitst.
- Geen fossiel in 2050 (Bron: doelstelling provincie Fryslân)
- 80-95% reductie fossiele brandstoffen in 2050 (Bron: doelstelling provincie Groningen)
- Op termijn fossielvrij (Bron: doelstelling provincie Groningen)
- Bio-LNG is geen fossiele brandstof (Bron: provincie Fryslân)
In samenspraak met de provincies is besloten deze doelstelling centraal te stellen met als gevolg dat de
opties waarbij diesel, GTL of LNG getankt moet worden geen eindbeeld kunnen zijn. Wel kunnen deze als
tussenstap gebruikt worden naar een eindbeeld.
Movares adviseert om opties M1, M4 en M5 als eindbeeld niet verder te onderzoeken.
GTL is ongeveer 10% duurder dan gewone diesel en heeft alleen positief effect op uitstoot van CO2, NOx en
als er sprake is van dieselmotoren zonder uitgebreide filters (Euro 3 en Euro 4) (Bron: www.amt.nl en Shell
zie bijlage V). Dit maakt GTL ook onaantrekkelijk voor een voorfase in een ontwikkeltraject naar een
duurzaam eindbeeld.
Recuperatie/(rem) energieopslag
Een elektrische motor maakt het mogelijk voor de trein om te remmen op de motor en de remenergie om
te zetten in elektriciteit. In deze quickscan bekijken we een aantal manieren om deze elektriciteit weer
nuttig te gebruiken.
R1. Accu’s
R2. Supercaps
R3. Draad/Bovenleiding
Bij recuperatie van remenergie die teruggeven wordt aan de draad moeten er andere treinen in de buurt
zijn die deze energie weer gebruiken. Treinen op grotere afstand kunnen deze energie niet meer gebruiken
omdat de draad deze energie dan in warmte heeft omgezet voordat deze de andere trein kan bereiken.
Definitief versie 2
13 december 2013
11/41
Omdat in de noordelijke provincies veel op enkel spoor wordt gereden komen treinen elkaar vooral tegen
als ze elkaar passeren bij stations. Dit betekent dat treinen tegelijk remmen of tegelijk optrekken als ze bij
elkaar in de buurt zijn. Dit is een ongunstige situatie voor recuperatie via de draad omdat een vertrekkende
trein dan geen gebruik kan maken van de vrijgekomen remenergie van een aankomende trein.
Movares adviseert daarom om optie R3 niet verder te onderzoeken.
Voor recuperatie is een vergelijking gemaakt tussen accu’s en supercaps en gekeken welke de potentie
hebben om de exploitatiekosten terug te brengen. Voor deze vergelijking hebben we de volgende gegevens
gebruikt:
Accu
Eenheid supercap
Remenergie recuperatie
30%
Accu Spanning
3,2
Accu stroom
Accu maximaal energie-inhoud
(80%)
Eenheid
Remenergie recuperatie
30%
V
Condensator Spanning (U)
2,7
V
18
Ah
3000
F
46
Wh
Condensator Capaciteit ©
Condensator maximaal energieinhoud
2,43
Wh
Kosten accu/stuk (Lithium Ion)
20
55
Euro
Levensduur
1200
Euro
Kosten condensator/stuk
Keer
opladen Levensduur
300000
Keer opladen
Aantal accu’s per trein
119
Kosten accupakket
2380
Euro
Volume accupakket per trein
44
Kostprijs/treinstop
Opbrengst/treinstop
Aantal condensatoren per trein
2235
122925
Euro
liter
Kosten condensatorpakket
Volume condensatorpakket per
trein
1062
liter
2
Euro
Kostprijs/treinstop
0,41
Euro
0,55
Euro
Opbrengst/treinstop
0,54
Euro
Tabel 3.1: vergelijking tussen accu’s en supercaps.(Bron: Gaia en Maxwell/bijlage VI)
Hieruit volgt dat supercaps door hun langere levensduur potentie hebben om de exploitatiekosten te
reduceren met (€0,13/stop). Bovendien is waarschijnlijk de prijs/performance ratio van een supercappakket
nog te verbeteren voor het specifieke gebruik in een trein. De huidige accu’s hebben nu een te korte
levensduur om aantrekkelijk te zijn. Naar verwachting zullen accu’s en supercaps zich ongeveer even snel
ontwikkelen naar de toekomst.
Movares adviseert daarom om optie R1 niet verder te onderzoeken voor recuperatie.
Supercaps nemen snel energie snel op en geven deze ook weer snel af. Daarom zijn supercaps met name
geschikt voor het aanzetten van de trein. Accu’s kunnen veel geleidelijker energie vrijgeven en zijn daarmee
met name geschikt voor het op snelheid houden van een trein. Dit betekent dat voor algehele aandrijving
van een trein in deze quickscan is aangehouden dat een pakket van gezamenlijk supercaps en accu’s het
beste gebruikt kan worden.
Hybride voertuigen
In deze quickscan hanteren we als definitie voor een "hybride voertuig" een voertuig met tenminste twee
energie-omzetters en twee in het voertuig ingebouwde energieopslagsystemen om het voertuig aan te
drijven.
3.2 Infrastructuur
Energieoverdracht
Definitief versie 2
13 december 2013
12/41
Bij treinmaterieel dat brandstof gebruikt (voor de hulpmotor) zijn tankstations nodig waar deze
brandstoffen getankt kunnen worden. Op dit moment zijn er tankmogelijkheden voor Diesel bij de stations
Groningen en Leeuwarden. Zodra het treinmaterieel geen gebruik maakt van hulpmotoren, maar alleen
elektrisch rijdt is elektriciteitsoverdracht nodig vanuit de spoorbaan naar de trein. In deze quickscan
bekijken we hiervoor de volgende opties:
I1. Draad/bovenleiding
Langs de gehele spoorinfrastructuur hangt een draad waar de treinen elektriciteit uit trekken.
I2. Inductie
Bij inductie ligt er een grote koperspoel in de spoorbaan die verbonden is met het elektriciteitsnet.
Bij stilstand van de trein boven deze spoel kan energie overdragen worden naar de trein zonder dat
fysiek contact nodig is.
I3. Partiële draad
Bij een partiële draad is sprake van draad op een paar beperkte gedeeltes van de spoorlijn, in
combinatie met accu’s of supercaps (Opties M9 of M10). Als de trein bij de draad is, onttrekt de
trein via de draad elektriciteit om te rijden en de accu’s op te laden, buiten de draad rijdt de trein
op de elektriciteit uit de accu’s/supercaps.
I4. Magneetzweefbaan
Bij een magneetbaan wordt door een magnetisch veld de trein opgetild en voortbewogen. De trein
heeft daarom geen wielen meer.
Bij inductie moet de trein stilstaan boven de koperspoel om voldoende energie overgedragen te krijgen. Dit
kan alleen bij stations. Dit betekent dat de trein bij inductie voldoende energie moet kunnen laden om
zowel het aanzetten naar de baanvaksnelheid als het op volle snelheid rijden mogelijk moet maken.
Daarnaast moet een trein ook voldoende reserve energie hebben om bij een noodstop nog met lage
snelheid een volgend station te bereiken.
Bij een partiële draad rond een station kan een trein die onder de draad rijdt energie trekken om het
aanzetten naar de baanvaksnelheid mogelijk te maken. Daarnaast zal een trein energie laden om het rijden
op volle snelheid mogelijk te maken op het gedeelte van een spoortraject waar geen draad meer is.
Een magneetbaan heeft naar verwachting een kleine energiewinst ten opzichte van een elektrische trein,
maar kost erg veel (schattingen lopen uiteen van 20 miljoen per km. tot 40 miljoen per km.) (Bron:
Regionale Stuurgroep Zuiderzeelijn)
Movares adviseert daarom om optie I4 niet verder te onderzoeken.
Snelheidsbeperkingen
Binnen ProRail loopt onderzoek naar de energie effecten bij treinen als deze extra moeten
remmen/optrekken door snelheidsbeperkingen tussen stations of vroeg moeten remmen door een
snelheidbeperking bij het binnenrijden van stations. Deze snelheidsbeperkingen zijn meestal aanwezig
vanwege veiligheidsredenen zoals het rijden door wissels, bogen of bruggen. Bij sommige locaties zijn hierin
ook verschillen tussen reizigerstreinen en goederentreinen.
I5. Opheffen snelheidsbeperkingen
Door het enkelsporig karakter van de spoorlijnen in de provincies Groningen en Fryslân zijn er relatief veel
wissels waarvoor al vroeg afgeremd moet worden bij de nadering van stations. Daarnaast zijn er bij
Definitief versie 2
13 december 2013
13/41
Zuidbroek in de richting Veendam en bij de grens met Duitsland snelheidsbeperkingen die extra
remmen/optrekken veroorzaken.
Omdat het onderzoek binnen ProRail nog niet is afgerond kunnen we voor deze quickscan de impact op het
energieverbruik van de trein nog niet bepalen. Daarom adviseren we om in 2014 in samenspraak met
ProRail en Arriva de potentie van deze optie te bepalen.
3.3 Exploitatie
De huidige concessie loopt tot 2020. Voorafgaand aan de nieuwe concessie is het raadzaam na te denken
hoe de markt uitgedaagd kan worden om slim om te gaan met duurzaamheidsaspecten voor de nieuwe
concessie. Een nieuwe concessie kan zo ingericht worden dat het gebruik van duurzamere treinen
bevorderd wordt door bijvoorbeeld gebruikstarieven hier afhankelijk van te maken. Dit is echter tot nu toe
nog niet gebruikelijk bij ProRail (Bron: www.prorail.nl).
Voor de exploitatie zijn twee mogelijke duurzame opties vastgesteld voor deze quickscan:
E1. Een optimaal snelheidsadvies aan de machinist in de cabine.
E2. De dienstregeling zodanig aanpassen zodat uitrollen (zonder gebruik motor) optimaal ingezet kan
worden.
In de werkateliers heeft Arriva aangegeven dat machinisten nu al energiebewust rijgedrag hebben.
Daarnaast zorgt het enkelsporig karakter van de spoorlijnen in de provincies er voor dat dienstregelingen
grotendeels vastliggen omdat treinen elkaar moeten passeren op vaste punten.
Movares adviseert daarom opties E1 en E2 niet verder te onderzoeken.
3.4 Eindbeelden
Voor de mogelijke eindbeelden voor een duurzaam spoor in 2050 in de provincies Groningen en Fryslân zijn
de (hulp)motor opties leidend. De mogelijkheden van energieoverdracht in de infrastructuur hangen
namelijk af van de (hulp) motor. Daarnaast zijn er een aantal opties die onafhankelijk van de motoropties
gerealiseerd kunnen worden. Er zijn geen exploitatie opties die hierbij van toepassing zijn.
Met het vervallen van de opties waarbij fossiele brandstof gebruikt blijft worden, blijven zes eindbeelden
over. Deze zes eindbeelden staan in onderstaande tabel 3.2 genoemd en worden in het volgende hoofdstuk
gewogen ten opzichte van de referentie: het huidige dieselsysteem.
Definitief versie 2
13 december 2013
14/41
Eindbeeld
Huidig
2050
Referentie
Diesel-elektrisch
Trein
Diesel-elektrisch
Infrastructuur
Huidig
Eindbeeld 1
Bio-LNG
Diesel-elektrisch
M2: Bio-LNG motor
I5: opheffen snelheidsbeperkingen
Eindbeeld 2
Bio-LNG-elektrisch
(Hybride)
Diesel-elektrisch
M6: Bio-LNG – elektrisch
R2: Recuperatie supercaps
I5: opheffen snelheidsbeperkingen
Eindbeeld 3
Waterstof-elektrisch
(Hybride)
Diesel-elektrisch
M7: Waterstof – elektrisch
R2: Recuperatie supercaps
I5 opheffen snelheidsbeperkingen
Eindbeeld 4
Elektrisch met draad
Diesel-elektrisch
M3: Elektrisch (met draad)
R2: Recuperatie supercaps
I1 Bovenleiding
I5 opheffen snelheidsbeperkingen
Eindbeeld 5
Elektrisch met inductie
Diesel-elektrisch
M9 en M10: Elektrisch met
supercaps en accu’s
R2: recuperatie supercaps
I2 inductie
I5 opheffen snelheidsbeperkingen
Eindbeeld 6
Elektrisch met partiële
draad
Diesel-elektrisch
M10: Elektrisch met supercaps
R2: recuperatie supercaps
I3 partiële elektrificatie
I5 opheffen snelheidsbeperkingen
Tabel 3.2: mogelijke duurzame eindbeelden.
Definitief versie 2
13 december 2013
15/41
4. Duurzame afweging
In dit hoofdstuk wordt een duurzame afweging gemaakt van de eindbeelden op de duurzaamheidsthema’s
uit hoofdstuk 2. Met deze duurzame afweging ontstaat een trechtering naar twee meest kansrijke
duurzame eindbeelden. De duurzaamheidsthema’s behandelen we hieronder in verschillende
deelhoofdstukken. In deze deelhoofdstukken zijn alleen die aspecten genoemd die onderscheidend zijn en
invloed uitoefenen op de afweging (de score).
Recuperatie (R1) en het opheffen van snelheidsbeperkingen (I5) zijn grotendeels onafhankelijk van de
(hulp)motor en kunnen bij verschillende eindbeelden worden toegepast en zijn daarmee niet
onderscheidend tussen de eindbeelden. Deze opties komen in hoofdstuk 5 terug.
4.1 Grondstoffen/energie reductie
Hergebruik grondstoffen
Ten opzichte van de huidige referentie situatie zorgen de eindbeelden met supercaps en accu’s voor gebruik
van extra materialen (opties M9, M10 en R2). Opgemerkt moet worden dat voor supercaps materialen
gekozen kunnen worden die goed hergebruikt kunnen worden. De nieuwste accu’s zijn ook grotendeels
herbruikbaar.
Alle eindbeelden waarbij uitsluitend een elektrische motor wordt gebruikt zorgen voor gebruik van extra
materialen door de toevoegingen aan de infrastructuur (opties I1, I2 en I3). Deze materialen zijn met name
ijzer en koper en zijn goed her te gebruiken. Bij de draad opties zal een gedeelte van het koper verloren
gaan als schaafsel door het treingebruik.
Gebruiksreductie grondstoffen
De gekozen eindbeelden verschillen ten opzichte van de huidige situatie vooral in het energieverbruik per
afgelegde trein kilometer. Hierbij gaat het om het verschil in energieverlies tussen de winning van de
energiebron en het vermogen op de wielen van de trein (Well-to-Wheel). Belangrijke oorzaken van
energieverlies treden op bij de productie van energie. Bijvoorbeeld bij de opwekking van grijze stroom gaat
50% van de energie verloren aan warmte. Dit betekent dat voor de opwekking van de 3 kWh die nodig is
voor een elektrische trein om een kilometer af te leggen 3/50% = 6 kWh brandstof nodig is voor de
elektriciteitscentrale. In tabel 4.1 staan per optie de belangrijkste energieverliezen bij de productie van
energie benodigd voor de eindbeelden, het energieverbruik in de motoren en het resulterende totale
energieverbruik per kilometer.
Definitief versie 2
13 december 2013
16/41
Energie verliesposten
(tov diesel-elektrisch)
Rendement productie
energiebron
Referentie
Dieselelektrisch
1.
Bio-LNG
2.
Bio-LNG
elektrisch
Elektrisch
grijs met
draad
3.
Waterstof
groen
100%
(Diesel)
100%
(bio-LNG)
100%
(bio-LNG)
50% 1
(elektriciteit)
20% 2
(waterstof)
Energieverbruik treinmotor
(kWh/km)
Totaal energieverbruik =
energiever/rendement
trein (kWh/km)
10
5
14
10
6
11
14
5
7
3
11
6
4.
Elektrisch
groen met
draad
30%3
(Groene
elektriciteit)
5
4
20
3
7
10
5.
Elektrisch
(inductie)
groen
30%3
(Groene
elektriciteit)
4
12
5
6.
Elektrisch
(partieel)
groen
30%3
(Groene
elektriciteit)
3
7
10
Tabel 4.1: energieverlies bij de omzetting van energie.
1
www.essent.nl/content/overessent/actueel/werkinuitvoering/
centrale_eemshaven/index.html#
2
www.CO2-feiten.nl
3
Schatting Movares op basis van www.TUDelft.nl
5
wikimobi.nl/Arriva
6
Schatting Movares
7
Railforum
Rond de rendementen is altijd veel discussie vooral omdat de rendementen bij de productie van groene
elektriciteit en waterstof steeds groter worden. Het beeld blijft wel hetzelfde: alleen elektriciteit heeft de
potentie om energie te besparen ten opzichte van een diesel-elektrische motor en om de doelstelling van
20% energiereductie te halen. Een kanttekening moet geplaatst worden bij waterstof. Het idee van
waterstof is dat dit geproduceerd wordt met pieken van energie aanbod, deze energie zou anders niet
nuttig gebruikt worden en verloren gaan. Op die manier kan waterstof positiever in deze vergelijking naar
voren komen. Echter, op dit moment wordt waterstof nog niet op deze manier geproduceerd.
De verschillen in energieverbruik ten opzichte van de huidige situatie met diesel-elektrische motoren staan
in het volgende figuur:
Percentage kWh tov diesel elektrisch
EnergieVerbruik Well to Wheel
120%
100%
80%
60%
40%
20%
0%
-20%
-40%
-60%
100%
40%
0%
20%
10%
0%
0%
-40%
Techniek
Figuur 4.1: verschillen in energiegebruik.
Definitief versie 2
13 december 2013
17/41
Dit onderzoek doet geen uitspraak of de opwekking met wind, zonne-energie, geothermisch of anderszins
heeft plaatsgevonden.
Conclusie
Dit leidt tot de volgende score met betrekking tot grondstoffen en energie:
3.
4.
5.
6.
BioLNGelektrisch
Waterstofelektrisch
Elektrisch
(draad)
Elektrisch
(inductie)
Elektrisch
(partieel)
Met betrekking tot accu’s:
 Minder grondstoffen (F+ G)
 Herwinbare grondstoffen (F+G)
 10% energiereductie (F)
2.
Grond
stoffen/
Energie
Bio-LNG
Ambities
1.
Referentie
Diesel-elektrisch
Thema
0
0
-0
0
0
++
0
-
-
0
0
Tabel 4.2: score van het aspect grondstoffen en energie.
4.2 Klimaat en CO2
De CO2 uitstoot Well-to-Wheel hangt sterk samen met het energieverbruik en of groene energiebronnen
gebruikt worden. Ook Bio-LNG heeft CO2 uitstoot omdat in de huidige productie en transport hiervan
fossiele brandstoffen gebruikt worden. Naar verwachting zal door technologische verbeteringen aan
motoren en brandstoffen de komende jaren de CO2 uitstoot per gereden kilometer teruglopen. Echter, de
verwachting is dat de verhoudingen ongeveer gelijk zal blijven. De verschillen tussen de energiebronnen
staan in de volgende grafiek en zijn gebaseerd op de uitstootgegevens van de energiebronnen (Bron:
Significant) en de efficiëntie van de treinmotoren (zie paragraaf 4.1). Alleen de groene opties hebben de
potentie om de doelstelling van 80-100% CO2 reductie te halen.
CO2 uitstoot
3,5
3,1
Uitstoot kg/km
3,0
2,5
2,0
1,5
1,3
1,0
1,5
1,1
0,9
0,7
0,5
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
Techniek
Figuur 4.2: uitstoot van CO2.
Definitief versie 2
13 december 2013
18/41
Conclusie
Dit leidt tot de volgende score met betrekking tot het klimaat ten opzichte van de ambities:
2.
3.
4.
5.
6.
BioLNGelektrisch
Waterstofelektrisch
Elektrisch
(draad)
Elektrisch
(plug-in)
Elektrisch
(partieel)
80-95% CO2 reductie (G)
Geen fossiele brandstoffen (F)
Bio-LNG
Klimaat
1.
Ambities
Referentie
Diesel-elektrisch
Thema
0
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Tabel 4.3: score van het aspect klimaat.
4.3 Toekomstvastheid
Flexibiliteit techniek
De verwachting is dat diesel op de lange termijn minder beschikbaar zal zijn door het fossiele karakter.
Bronnen van fossiele brandstoffen zullen steeds meer opdrogen. Zie ook het historisch perspectief in bijlage
VII.
Elektrische eindbeelden (draad en inductie) zijn inflexibel door hoge investeringen in de infrastructuur voor
bovenleidingen of laadsystemen. De investering geldt daarentegen wel voor een lange tijd (circa 50 jaar).
Bio-LNG vraagt lokale productie faciliteiten waar investeringen en biomassa stromen voor nodig zijn. Deze
investeringen zullen voor lange termijn gelden. Aandachtspunt is ook of genoeg Bio-LNG geproduceerd kan
worden binnen de provincies Groningen en Fryslân voor alle provinciale treinen.
Waterstof vraagt lage investeringen aan de infrastructuur en naar verwachting kan aan de vraag naar
waterstof makkelijk duurzaam worden voldaan. Hiermee is het waterstof eindbeeld het meest flexibel.
Flexibiliteit exploitatie
Elektrisch met inductie en partiële draad is inflexibel in de dienstregeling door het laden bij elke halte. Naar
verwachting is bij inductie hiervoor een langere stilstand bij de halte nodig dan gemiddeld nodig in een
dienstregeling. Bovendien maken inductie en partiële draad het onmogelijk om sneltreinen die weinig
stoppen onderweg te laten rijden (bijvoorbeeld het traject Leeuwarden - Groningen) en zijn gekoppelde
treinstellen moeilijker in te zetten (energievoorziening kan niet genoeg energie leveren).
Een elektrisch systeem zorgt er voor dat treinen sneller kunnen optrekken. Hierdoor ontstaat robuustheid
waarmee de punctualiteit wordt vergroot. Robuustheid geeft ook meer mogelijkheden om energie zuinig te
rijden waarbij de trein vroegtijdig de tractie uitschakelt en gaat uitrollen.
Bussen en vrachtwagens die rijden op (bio)LNG en waterstof hebben een vergelijkbare actieradius als
dieselvarianten. Vermoedelijk kan daarom voor de trein ook bij (Bio)LNG en waterstof volstaan worden met
1x per dag tanken net zoals diesel. Elektrisch treinen met draad hoeven helemaal niet getankt te worden,
dit geeft logistieke voordelen in de exploitatie omdat elektrische treinen flexibel (meer locatie
onafhankelijk) opgesteld kunnen worden.
Definitief versie 2
13 december 2013
19/41
Proven technology
Elektrische motoren in treinen zijn een “proven technology”. Waterstof, elektrisch met inductie en partiële
draad zijn dat nog niet.
Door de recente ontginningen van schaliegasvelden worden op dit moment veel onderzoeksgelden ingezet
voor het ontwikkelen van LNG motoren. Hierdoor zullen LNG motoren binnen afzienbare termijn “proven
technology” zijn. De vervolgstap naar een hybride LNG-elektrisch is nog niet uitontwikkeld.
Conclusie
Dit leidt tot de volgende score met betrekking tot de toekomstvastheid:
3.
4.
5.
6.
BioLNGelektrisch
Waterstofelektrisch
Elektrisch
(draad)
Elektrisch
(plug-in)
Elektrisch
(partieel)
vastheid
0
0
2.
Flexibiliteit techniek (F+G)
Flexibiliteit exploitatie (F+G)
Proven technology (F+G)
Bio-LNG
Toekomst-
1.
Ambities
Referentie
Diesel-elektrisch
Thema
0
0
+
0
-
+
+
-
-
Tabel 4.4: score van het aspect toekomstvastheid.
4.4 Waarde en kosten
Bijdrage aan provinciale werkgelegenheid
De provinciale werkgelegenheid zal vooral toenemen bij het vergroten van de productie van (Bio)LNG of
groene elektriciteit omdat deze productie bij voorkeur lokaal plaats vindt.
De ontwikkeling naar het elektrische eindbeeld (draad) geeft meer mogelijkheden voor het treinvervoer
van/naar Duitsland.
- Reizigerstreinen kunnen integraal doorrijden tussen Groningen en Duitsland omdat aan de Duitse
kant ook elektrificatie voor handen is.
- Bij goederenvervoer per trein is geen wisseling meer nodig tussen diesel locomotieven en
elektrische locomotieven. Dit speelt vooral tussen de logistieke centra Veendam/Groningen
Seaports en Duitsland in beide richtingen, en tussen logistieke centra Veendam/Groningen
Seaports en de haven van Rotterdam in beide richtingen.
Naar verwachting zal de productie van nieuwe treinen geen extra werkgelegenheid opleveren in de
noordelijke provincies. Dit geldt ook voor de ontwikkeling van motoren, hiervoor is de automotive campus
in Eindhoven opgericht.
Versterking innovatiepositie provincie
De ontwikkelpaden met LNG liggen in lijn met “Masterplan LNG Energy Valley” en zullen de innovatiepositie
van de provincies versterken. In de provincies Groningen en Fryslân is bijvoorbeeld geen bedrijvigheid rond
waterstof waardoor de waterstof optie op dit punt minder goed scoort.
Definitief versie 2
13 december 2013
20/41
Lagere exploitatiekosten
Voor de exploitatiekosten is voor deze quickscan een eerste inschatting gemaakt welke
infrastructuurkosten, onderhoudskosten en materieelkosten extra gemaakt moeten worden bij de
verschillende eindbeelden uitgaande van dagkoersen. Algemeen uitgangspunt is dat de treinstellen 8
miljoen kilometers afleggen per jaar en dat de huidige diesel-elektrische treinen 8 miljoen liter diesel
verbruiken per jaar in de provincies Groningen en Fryslân (Bron: Arriva).
Verdere algemene uitgangspunten
- Het betreft alle dieseltrajecten in de provincies. Dit is circa 270 kilometer spoor (Bron: ProRail)
- Kosten Diesel is €1,13/km (Bron: Significant, inclusief 3% accijnsverhoging in 2013)
- Motorkosten 5% van totale kosten trein. Meerkosten van ombouwen afhankelijk van techniek
(Bron: Arriva)
Per eindbeeld volgen hier de belangrijkste karakteristieke onderdelen:
Elektrische draad
- Hoge investering in de infrastructuur (750.000 – 1.200.000 Euro/ km)
Aanname hierbij zijn algemene kentallen van Movares en gegevens beschikbaar bij de provincie
Groningen(zie ook bijlage I).
- Lage energiekosten per kilometer (€0,30/km) (Bron: Significant).
- Langere levensduur van met het materieel (15 jaar in plaats van 9 jaar) (Bron: Arriva).
- Lagere onderhoudskosten per trein (circa 25% lagere kosten) (Bron: Significant).
LNG
-
-
Relatief lage kosten voor de tankfaciliteiten (Bron: Significant/TNO).
Tankfaciliteiten moeten nog worden gebouwd, liefst buiten stadscentra (€400.000,- per
tankstation) (Bron: Werkdocument van de diensten van de commissie, Begeleidend document bij
het voorstel voor een richtlijn betreffende de uitrol van infrastructuur voor alternatieve
brandstoffen /* SWD/2013/06 final */).
Lagere energiekosten per kilometer. (LNG €0,80/km en Bio-LNG €0,85/km) (Bron: Significant).
Waterstof
- Hoge materieelkosten, 25% duurder dan diesel-elektrisch op de lange termijn (Bron: Significant).
- Hoge onderhoudskosten van de trein, 2x zo hoog als bij diesel-elektrisch (Bron: significant).
- Tankfaciliteiten moeten nog worden gebouwd, liefst buiten stadscentra (€1.600.000,- per
tankstation) (Bron: Werkdocument van de diensten van de commissie, Begeleidend document bij
het voorstel voor een richtlijn betreffende de uitrol van infrastructuur voor alternatieve
brandstoffen /* SWD/2013/06 final */).
- Lagere energiekosten per kilometer (€0,60/km) (Bron: Significant).
Elektrisch inductie
- Hoge kosten voor laadpunten (27 laadpunten à 1,9 miljoen).
- Hoge kosten voor supercaps en accu’s in het materieel (Voertuig circa 288.000 euro per jaar
duurder). Wel is de verwachting dat deze materieelkosten de komende jaren zullen dalen. Dit
weegt echter naar verwachting niet op ten opzichte van de hoge kosten aan de infrastructuur.
Definitief versie 2
13 december 2013
21/41
Elektrisch partieel
- Hoge kosten voor onderstation en 2 km bovenleiding per laadpunt (23 stations à 2,7 miljoen).
- Hoge kosten voor supercaps in het materieel (Voertuig circa 247.000 euro per jaar duurder). Wel is
de verwachting dat deze materieelkosten de komende jaren zullen dalen. Dit weegt echter naar
verwachting niet op ten opzichte van de hoge kosten aan de infrastructuur.
In bijlage I staan de uitgangspunten voor de investeringen aan de infrastructuur toegelicht. In bijlage II staan
de uitgangspunten voor de investeringen aan het materieel toegelicht. In Bijlage III staat een uitgesplitste
kostenberekening (alle kosten op basis van peiljaar 2013). De samenvatting van de berekening van de
exploitatiekosten staat in de volgende tabel.
Alles in
Referentie
Elektrisch Elektrisch
miljoen
diesel-elektrisch Euro
LNGelektrisch grijs draad
Extra infra kosten/jaar
elektrisch groen draad
LNG
Bio LNG
Bio LNG-
(inductie) (partieel)
elektrisch elektrisch Waterstof groen
groen
€ 8,0
€ 12,71
€ 8,0
€ 12,71
€ 0,1
€ 0,1
€ 0,1
€ 0,1
€ 0,4
€ 3,7
€ 4,4
€ -11,9
€ -11,91
€ -11,8
€ -11,81
€ 0,2
€ 0,7
€ 1,5
€ 1,9
€16,4
€ 5,5
€1,6
€ -3,9
€ 0,81
€ -3,8
€ 0,91
€ 0,3
€ 0,8
€ 1,6
€ 2,0
€16,8
€ 9,2
€ 6,0
0% financiering
Extra materieel
kosten/jaar
Extra totale
kosten/jaar
0% financiering infra
Tabel 4.5: exploitatiekosten bij 0% financiering (groen = kostenreductie, oranje =kostenstijging)
1
Provincie Groningen heeft meerder onderzoeken beschikbaar van de elektrificatiekosten voor de noordelijke nevenlijnen. De
bandbreedte in deze kosten is weergegeven.
In bijlage IV staat een doorkijk van deze kosten voor drie deeltrajecten: Harlingen-Leeuwarden, GroningenStadskanaal en Leeuwarden-Groningen.
Als de investeringen in de infrastructuur privaat gefinancierd moeten worden tegen een rente van 5% per
jaar komen de infrastructuurkosten er als volgt uit te zien.
Referentie dieselelektrisch
Alles in
miljoen elektrisch elektrisch
Euro
grijs draad groen draad LNG
Extra infra kosten/jaar
Bio LNG
LNG-
Bio LNG-
elektrisch
elektrisch
Waterstof
Elektrisch
Elektrisch
(inductie)
(partieel)
groen
groen
€ 13,5
€ 13,5
€ 0,1
€ 0,1
€ 0,1
€ 0,1
€ 0,4
€ 5,2
€ 6,2
Extra materieel kosten/jaar
€ -11,9
€ -11,8
€ 0,2
€ 0,7
€ 1,5
€ 1,9
€ 16,4
€ 5,5
€ 1,6
Extra totale kosten/jaar
€ 1,6
€ 1,7
€ 0,3
€ 0,8
€ 1,6
€ 2,0
€ 16,8
€ 11,3
€ 11,3
5% financiering
5% financiering infra
Tabel 4.6: exploitatiekosten bij 5% financiering (groen = kostenreductie, oranje =kostenstijging).
De totale infrastructuur investering voor de eindbeelden staat in de volgende tabel.
Definitief versie 2
13 december 2013
22/41
Referentie
Alles in
diesel-
miljoen
elektrisch
Euro
Elektrisch Elektrisch
elektrisch grijs draad
Extra infra kosten
€ 199,7
€ 319,41
elektrisch groen draad
€ 199,7
€ 319,41
LNG
Bio LNG
€ 0,8
LNG-
Bio LNG-
elektrisch
elektrisch
Waterstof
€ 0,8
€ 0,8
€ 1,6
€ 0,8
(inductie) (partieel)
groen
€53,4
groen
€63,3
5% financiering
Tabel 4.7: score van het aspect waarde en kosten.
1
Provincie Groningen heeft meerder onderzoeken beschikbaar van de elektrificatiekosten voor de noordelijke nevenlijnen. De
bandbreedte in deze kosten is weergegeven.
Alleen bij elektrisch met draad (volledig en partieel) en voor inductie elektrisch met
supercaps/accupakketten zijn substantiële investeringen in de infrastructuur nodig. Als hiervoor geld
beschikbaar is uit infrastructuurfondsen (zoals RSP-gelden) kan dit de vergelijking beïnvloeden.
Conclusie
Dit leidt tot de volgende score met betrekking tot waarde en kosten:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Bio-LNG
BioLNGelektrisch
Waterstofelektrisch
Elektrisch
(draad)
Elektrisch
(Inductie)
Elektrisch
(partieel)
Referentie
Diesel-elektrisch
+
0
+
0
Thema
Algemeen
Waarde en
Bijdrage aan provinciale werkgelegenheid (F+G)
+
0
kosten
Versterking innovatiepositie provincie (F)
+
+
0
0
0
0
Exploitatiekosten (F+G)
0
0
--
+
--
--
Tabel 4.8: score van het aspect waarde en kosten.
4.5 Leefomgeving
Geluid
Geluidservaring speel zowel bij passagiers in de trein als bij mensen die zich in de omgeving van de trein
bevinden. Bij de afweging van het aspect geluid in deze quickscan is voornamelijk gekeken naar de
geluidsuitstraling naar de omgeving in stedelijk gebied omdat daar geluid het meest wordt ervaren.
Voor geluid spelen de volgende aspecten een rol:
- LNG motor produceert helft minder geluid (Bron: Energy Valley).
- Elektrische motoren produceren nauwelijks geluid (Bron: ProRail).
- De koeling bij accu/supercapsystemen produceren veel geluid, maar naar verwachting minder
geluid dan een dieselmotor (Bron: Arriva).
- Het tanken op het emplacement produceert geluid.
Dit betekent dat alle motoropties in totaal minder geluidsuitstraling hebben dan de dieselmotoren
waardoor o.a. mogelijk minder geluidsreducerende maatregelen nodig zijn.
Schone lucht
In onderstaande tabel is de afname aan fijnstof en NOx te zien ten opzichte van het Diesel-elektrisch
systeem (Bron: TNO). Ondanks een sterke afname zal bij de ontwikkeling naar LNG varianten altijd een
lokale emissie blijven bestaan.
Definitief versie 2
13 december 2013
23/41
Fijnstof
NOx
Diesel-elektrisch
referentie
referentie
(Bio)LNG(-elektrisch)
Eindbeelden 1 en 2
-84%
-95%
Elektrisch grijs (draad &plug in)
-45%
-92%
Elektrisch groen (draad & inductie & partieel)
Eindbeelden 4, 5 en 6
-100%
-100%
Waterstof (groen opgewekt)
Eindbeeld 3
-100%
-100%
Tabel 4.9: afname fijnstof en NOx bij verschillende energiebronnen.
Conclusie
Alle onderzochte motoropties leveren een verbetering van de leefomgeving. Dit leidt tot de volgende score
met betrekking leefomgeving:
4.
5.
6.
Waterstofelektrisch
Elektrisch
(draad)
Elektrisch
(inductie)
Elektrisch
(partieel)
Schone lucht (F+G)
3.
geving
2.
Geluidsreductie aan de bron (F+G)
BioLNGelektrisch
Bio-LNG
Leefom-
1.
Ambities
Referentie
Diesel-elektrisch
Thema
++
++
++
++
+
++
+
+
+
+
+
++
Tabel 4.10: score van het aspect leefomgeving.
4.6 Regelgeving
Bij LNG is sprake van licht ontvlambaarheid en waterstof kan explosief zijn. Omdat bussen al met deze
technieken rijden is de verwachting dat dit technisch afdoende kan worden afgedekt. Wel zijn
veiligheidsnormeringen en regelgeving rond het spoor nog niet hiervoor ingericht zowel bij het rijk,
provincies, gemeentes en ProRail. Dit vormt een risico voor een snelle invoering van de eindbeelden met
(bio)-LNG en waterstof.
De verschillende opties zullen allemaal naar verwachting kunnen voldoen aan de overige regelgeving met
betrekking tot water, bodem, natuur en ruimte.
Conclusie
Alle onderzochte motoropties zullen naar verwachting voldoen aan veiligheidsregelgeving. Dit leidt tot de
volgende score met betrekking tot regelgeving:
Definitief versie 2
13 december 2013
24/41
2.
3.
4.
5.
6.
Waterstofelektrisch
Elektrisch
(draad)
Elektrisch
(Indcutie)
Elektirsch
(partieel)
Voldoen aan regelgeving (F+G)
BioLNGelektrisch
Bio-LNG
Regelgeving
1.
Ambities
Referentie
Diesel-elektrisch
Thema
0
0
0
0
0
0
Tabel 4.11: score van het aspect regelgeving.
4.7 Effecten
Aansluiting bij provinciaal beleid
Naast de in hoofdstuk twee genoemde provinciale doelstellingen, speelt het volgende aspect een rol.
De Provincie Groningen heeft beleid om de spoorverbinding Groningen – Bremen te verbeteren. Met name
elektrificering met draad draagt hier aan bij omdat niet meer gewisseld hoeft te worden van materieel
(goederen en reizigers) tussen de overgang van het spoor tussen Nederland en Duitsland.
Groen Imago
Er is geen onderzoek bekend waarin het groene imago van verschillende treintypes is onderzocht. Daarom
hebben de deelnemers van de werkateliers de treintypes gescoord op groen imago. Het algemene beeld is
dat een nieuwe technologie (LNG, waterstof) hoger scoort dan de bestaande technologie. Terwijl de
bestaande technologie (elektrisch-draad) in combinatie met groene stroom het beste scoort op de ambities
van de provincies.
Conclusie
Dit leidt tot de volgende score met betrekking tot de effecten:
3.
4.
5.
6.
Waterstofelektrisch
Elektrisch
(draad)
Elektrisch
(Inductie)
Elektirsch
(partieel)
Groen imago (F)
+
+
BioLNGelektrisch
Ontwikkeling past in politieke agenda (F+G)
2.
Politiek
Bio-LNG
Ambities
1.
Referentie
Diesel-elektrisch
Thema
+
+
+
+
+
0
0
0
0
0
Tabel 4.12: score van het aspect effecten.
Definitief versie 2
13 december 2013
25/41
4.8 Totaal scores van de eindbeelden
Onderstaande tabel 4.13 laat de scores van alle duurzaamheidsthema’s zien. Door middel van kleuren is
inzichtelijk gemaakt hoe de eindbeelden ten opzichte van elkaar scoren. Een (licht)groene kleur geeft een
positieve score weer en een oranje of bruine kleur een relatief slechte score. Licht groen geeft hierbij een
voorzichtige positieve score weer, donker groen een zeer positieve score. Oranje geeft een licht negatieve
score aan en bruin een zwaar negatieve score.
2.
3.
4.
5.
Bio-LNG
BioLNGelektrisch
Waterstofelektrisch
Elektrisch
(draad)
Elektrisch
(Inductie)
--
-
-
6.
1.
Referentie
Diesel-elektrisch
-
Ambities
Grond-
Met betrekking tot accu’s:
stoffen/
Minder grondstoffen (F+ G)
-
-
Energie
Herwinbare grondstoffen (F+G)
-
0
0
0
0
0
10% energiereductie (F)
-
0
0
++
-
0
80-95% CO2 reductie (G)
-
0
+
+
+
+
Geen fossiele brandstoffen (F)
+
+
+
+
+
+
Toekomst-
Flexibiliteit techniek (F+G)
-
-
+
-
-
-
vastheid
Flexibiliteit exploitatie (F+G)
0
0
0
+
-
-
Proven technology (F+G)
0
0
-
+
-
-
Waarde en
Bijdrage aan provinciale werkgelegenheid (F+G)
+
+
0
+
0
0
kosten
Versterking innovatiepositie provincie (F)
+
+
0
0
0
0
Exploitatiekosten (F+G)
0
0
--
+
--
--
Leef-
Geluidsreductie aan de bron (F+G)
+
+
++
++
+
+
omgeving
Schone lucht (F+G)
+
+
++
++
++
++
Regelgeving
Voldoen aan (veiligheids)regelgeving (F+G)
0
0
0
0
0
0
Politiek
Ontwikkeling past in politieke agenda (F+G)
+
+
+
+
0
0
Groen imago (F)
+
+
+
0
0
0
Klimaat
Elektirsch
(partieel)
Thema
Tabel 4.13: totaalscore van alle duurzaamheidsthema’s
Uit bovenstaande scoretabel blijkt dat de eindbeelden met elektrische treinen met draad en LNGelektrische treinen het beste aan de doelstellingen van de provincies voldoen. Hierbij is uitgangspunt dat
alle doelstellingen even zwaar wegen.
Definitief versie 2
13 december 2013
26/41
5. Conclusie en aanbevelingen
5.1 Conclusie
Uit de afweging van deze quickscan komen twee eindbeelden (2050) naar voren die het beste voldoen aan
de doelstellingen van de provincies als alle doelstellingen even zwaar wegen.
Eindbeeld 1: Elektrisch met bovenleiding
Kenmerken
Elektrische treinen (optie M3)
Terugwinnen remenergie treinen
met supercaps (optie R2)
Langs het gehele spoor bovenleiding
(optie I1)
100% Groene elektriciteit
Snelheidsbeperkingen opgeheven
(optie I5)
Eindbeeld 2: Bio-LNG
Kenmerken
LNG-elektrische treinen (optie M6
Terugwinnen remenergie treinen
met supercaps (optie R2)
Bij Groningen en Leeuwarden
tankinstallaties van Bio-LNG.
Regionale CO2 neutrale productie
van Bio-LNG.
Snelheidsbeperkingen opgeheven
(optie I5)
Tabel 5.1: Kenmerken van eindbeelden die beste voldoen aan doelstellingen
Er zijn verschillende ontwikkelpaden mogelijk die naar deze eindbeelden leiden met daarbij een aantal
keuzemomenten. Belangrijke keuzemomenten ontstaan nu, in 2015, het laatste moment van beslissingen
nemen voor deze gedeputeerde staten; 2020, het moment voor de nieuwe concessie; en tussen 2020 en
2050.
NU
2015
2020
2035
Elektrificatie realisatie
2050
Elektrificatie
Waterstof
? nog onbekende optie
LNG
Planfase
LNG test fase
LNG realisatie,
Waterstof test
fase
Figuur 5.1: mogelijke ontwikkelpaden naar het eindbeeld.
Definitief versie 2
13 december 2013
27/41
Nu
De keuze die nu voorligt is de keuze voor elektrische treinen met bovenleiding of Bio-LNG treinen.
Overwegingen bij elektrische treinen met bovenleiding zijn:
- Hoogste score op de provinciale ambities.
-
Potentie om alle doelstellingen te halen.
-
Exploitatiekosten worden op een vroeg moment gereduceerd.
-
Hoge investeringskosten bij het aanleggen van een bovenleiding in de infrastructuur, hierdoor
ontstaat een inflexibel systeem.
-
Mogelijke budgetten voor infrastructuur verbeteringen die over een paar jaar niet meer beschikbaar
zijn.
-
Vanaf goedkeuring voor elektrificatie tot ingebruikname van een eerste geëlektrificeerd traject zal
minimaal 2 jaar duren. Veel langere doorlooptijden (3 tot 5 jaar) komen regelmatig voor bij
ingewikkelde procedures of aanbestedingen.
Overwegingen bij Bio-LNG treinen:
- Potentie om beter te scoren op de doelstellingen dan de diesel-elektrische treinen.
-
Naar verwachting kunnen niet alle doelstellingen volledig gehaald worden.
-
Er geen grote technologische ontwikkelingen meer verwacht worden op dit terrein waardoor
bijvoorbeeld volledige duurzame doelen op luchtkwaliteit nooit bereikt kunnen worden met BioLNG.
-
Lagere investeringskosten voor een flexibel systeem; Dit zijn wel des-investeringen bij een latere
keuze voor een eindbeeld.
-
Aandachtspunt is of de binnenlandse productiecapaciteit van Bio-gas voldoende groot kan worden
om in 2050 het mogelijk te maken alleen op Bio-LNG te rijden met treinen.
De flexibiliteit van het ontwikkelpad naar Bio-LNG ontstaat doordat eerst een testtraject wordt ingezet met
een diesel-elektrische trein die wordt omgebouwd naar een LNG-elektrische trein. Een LNG-elektrische trein
hoeft in de toekomst niet aangepast te worden voor Bio-LNG. Na het testtraject kunnen de eindbeelden
heroverwogen worden zonder dat grote investeringen afgeschreven hoeven te worden.
Voor beide eindbeelden is het aantrekkelijk om recuperatie van remenergie te onderzoeken. Deze quickscan
geeft aan dat zowel op energie als op exploitatiekosten interessante reducties mogelijk zijn. Supercaps zijn
op dit moment hiervoor het meest geschikt. Een test kan deze potentie harden. Bij een positieve uitkomst
van een test kan recuperatie relatief snel ingevoerd worden omdat hiervoor waarschijnlijk geen volledig
nieuwe treinen/motoren nodig zijn.
Definitief versie 2
13 december 2013
28/41
Het opheffen van snelheidsbeperkingen in de infrastructuur hebben mogelijk positieve effecten op het
energieverbruik van de treinen bij alle eindbeelden. Op dit moment onderzoekt ProRail de mogelijke
opheffingen van snelheidsbeperkingen. Dit onderzoek is nog niet afgerond.
2015
De periode tot 2015 zal gebruikt worden voor het uitwerken van de plannen voor Elektrificatie of het
opstarten van een LNG systeem op het spoor. In 2015 start:
- Een aanbesteding van de elektrificatie of
- Een LNG testfase
2020
Op het moment dat gekozen is voor een Bio-LNG ontwikkeling, kan de periode 2015 – 2020 gebruikt worden
om LNG-Elektrische treinen te testen. Deze periode is daarvoor geschikt als opstap naar een nieuwe
concessie vanaf 2020 waarbij de ervaringen met LNG in het spoorvervoer gebruikt kunnen worden en
waarbij mogelijk geen Diesel-elektrische treinen meer nodig zijn.
Uit de testfase kan ook blijken dat LNG-Elektrisch spoorvervoer geen toekomst heeft. Op dat moment kan
worden teruggevallen op de optie waarbij de spoorbaan geëlektrificeerd wordt. Nadeel is dat de
investeringen geen rendement hebben opgeleverd. Wellicht ligt hier een kans van financiering vanuit de
LNG-lobby.
Op dit moment staat de waterstof ontwikkeling nog in de kinderschoenen. Wel is de verwachting dat
waterstof motoren de komende jaren verder ontwikkeld worden en daarmee goedkoper worden. Daarnaast
verwachten wij dat waterstof noodzakelijk zal worden om pieken in (groen)energieaanbod op te vangen.
Wij adviseren daarom om tussen 2015 en 2020 opnieuw de stand van zaken van waterstofmotoren op te
maken. Als gekozen wordt voor het ontwikkelpad naar Bio-LNG is een tussentijdse bijstelling naar een
Waterstof-Elektrische trein relatief eenvoudig en kan rond 2020 gestart worden met een waterstof testfase,
eventueel naast een LNG-Elektrisch systeem.
2020- 2050
Ook op een later moment, rond 2035, kan eventueel nog steeds een keuze gemaakt worden om het
spoornet te elektrificeren. Dit houdt ook de optie open voor introducties van nu nog onbekende technologie
die met de huidige innovatie snelheid de komende 10 jaar kunnen ontstaan. Dit betekent echter wel dat in
de tussenliggende tijd veel investeringen zijn gedaan die geen eindresultaat hebben opgeleverd.
Externe risico’s
Bij LNG is sprake van licht ontvlambaarheid en waterstof kan explosief zijn. Omdat bussen al met deze
technieken rijden is de verwachting dat dit technisch afdoende kan worden afgedekt. Wel zijn
veiligheidsnormeringen en regelgeving rond het spoor nog niet hiervoor ingericht zowel bij het rijk,
provincies, gemeentes en ProRail. Dit vormt een risico voor een snelle invoering van de eindbeelden met
(bio)-LNG en waterstof.
Zowel brandstof/energie prijzen, materieelkosten en infrastructuurinvesteringen zijn belangrijke
kostendrivers. Op al deze drie terreinen kan rijksbeleid ontwikkeld worden (bv. verhogen/verlagen van
belastingen en accijnzen) waarmee opeens een ander eindbeeld aantrekkelijker kan worden. Daarnaast
kunnen tekorten of overschotten op de Europese en Wereld energiemarkten grote invloed hebben op de
energieprijzen. Wij adviseren daarom regelmatig een update te maken van de kosten van alle eindbeelden
Definitief versie 2
13 december 2013
29/41
aan de hand van deze externe factoren. Zie hiervoor ook het historische perspectief dat in bijlage VII is
toegvoegd.
5.2 Aanbevelingen
Gegeven bovenstaande keuzemomenten hebben wij een aantal aanbevelingen voor de korte termijn die het
mogelijk maken om keuzes goed te onderbouwen.
1. Het slagen van het Bio-LNG eindbeeld is grotendeels afhankelijk van de productiecapaciteit van Bio-gas
op relatief korte afstand. Op dit moment is niet duidelijk wat de verwachte vraag is en of de lokale
markt aan deze vraag kan voldoen. Wij adviseren u om hiervoor een inschatting te maken voordat voor
dit eindbeeld gekozen wordt.
2. Zowel de productie van groene stroom voor elektrische treinen als de productie van Bio-LNG voor BioLNG-elektrische treinen hebben naar verwachting positieve effecten op de regionale economie. Wij
bevelen aan om deze effecten te kwantificeren in samenspraak met regionale partijen die actief zijn in
de energiemarkt. Hiermee wordt het mogelijk om deze economische effecten mee te wegen in een
businesscase/TCO/MKBA.
3. In deze quickscan is voor de financiering van elektrificatie gekeken naar Nederlandse kengetallen en
deze getoetst aan de specifieke situatie in Groningen en Fryslân. Deze berekening heeft nog een vrij
grote bandbreedte (+/- 70%). Voor een uiteindelijke keuze voor elektrische treinen adviseren we
daarom om de investeringen en de financiering specifieker te maken voor de provincies Groningen en
Fryslân en daarmee af te wegen of nog steeds een positieve businesscase mogelijk is.
4. Op korte termijn lijken een aantal investeringen mogelijk, bijvoorbeeld het ombouwen van een DieselElektrische trein naar een LNG-Elektrische testtrein en tegelijk een LNG tankstation te plaatsen. Wij
adviseren om deze mogelijkheden verder uit te werken tot een ontwikkelingsplan.
5. Voor beide eindbeelden is het aantrekkelijk om op korte termijn recuperatie te onderzoeken. Deze
quickscan geeft aan dat zowel op energie als op exploitatiekosten interessante reducties mogelijk zijn.
Supercaps zijn op dit moment hiervoor het meest aantrekkelijk.
6. Op dit moment onderzoekt ProRail de mogelijke opheffingen van snelheidsbeperkingen. Omdat het
onderzoek nog niet is afgerond adviseren we om in 2014 in samenspraak met ProRail en Arriva de
potentie van deze optie te bepalen.
7. In deze quickscan zijn alle spoortracés in het Noorden gelijk behandeld wat in de praktijk mogelijk niet
altijd vanzelfsprekend is. Wij bevelen aan om in de uitwerking van de ontwikkelpaden gebruik te maken
van specifieke eigenschappen van trajecten. Hiermee kunnen fasering en financiering meer afgestemd
worden op de baten. Zo geeft de doorkijk naar de deeltrajecten aan dat bijvoorbeeld elektrificering op
de trajecten Groningen – Leeuwarden en Groningen –Veendam/Nieuweschans meer waarde oplevert
vanwege frequenties en goederen verbindingen dan Harlingen-Leeuwarden. Dit betekent dat mogelijk
ook een mix van de twee eindbeelden kan ontstaan.
Definitief versie 2
13 december 2013
30/41
Bijlage I: Uitgangspunten investeringen infrastructuur
Bij elektrische treinen met bovenleiding moet substantieel geïnvesteerd worden in de aanleg van de
bovenleiding en de bijbehorende onderstations en elektrische voedingskabels vanaf het elektriciteitsnet.
Voor de kosten hiervan hebben we voor de minimum investeringkosten ervaringscijfers gebruikt van
Movares. Deze staan in onderstaande tabel.
Onderdelen elektrificatiekosten
bvl enkel spoor per km
OS elke 10 km
10kV voedingskabel
div. opslagen
Totaal
Bedrag
(euro)
410.000
150.000
100.000
90.000
750.000
Tabel B1.1: Opsplitsing elektrificatiekosten per km. spoor
Inweven bovenleiding bij Leeuwarden en Groningen: 300.000,- Euro
Bij de elektrificatie horen onderhoudskosten per jaar van 2% van de aanschafwaarde.
Deze ervaringscijfers zijn getoetst aan de specifieke situatie in de provincies Groningen en Fryslân. Met
name de afstand die de 10 kV voedingskabels moeten afleggen vanaf het 110 kV net van Tennet tot aan
onderstations is bepalend voor de investering. In ondertaande figuur staan de 110 kV kabels van Tennet in
de noordelijke provincies. Deze liggen grotendeels in de buurt van de diesel treinlijnen en betekenen dat
vooral korte 10 kV kabels nodig zijn. Ook de Eemshaven is goed te gebruiken als intakkingspunt. Alleen
Stavoren ligt duidelijk verder hier vandaan en hier zal aanleg voor de voedingskabels duurder zijn.
Gemiddeld over de beide provincies komt dit overeen met de ervaringcijfers van Movares.
Figuur B1, 110 kV kabels (zwart) in het Noorden van Nederland.
Definitief versie 2
13 december 2013
31/41
Aandachtspunt zijn mogelijke bruggen/viaducten die te dicht over het spoor gaan zodat er geen ruimte is
voor bovenleiding. Omdat deze buiten de huidige elektrische sporen in het Noorden zeer weinig voorkomen
(meestal is gekozen voor gelijkvloerse overwegen) is hiervoor nu geen kostenpost opgenomen.
Bij elektrische treinen met grote pakketten supercaps/accu’s zal het nodig zijn om bij een flink aantal
stations de supercaps/accu’s weer op te laden. Dit betekent dat bij een dergelijk station in twee richtingen
een inductielus of partiële bovenleiding aanwezig moet zijn om het laden mogelijk te maken.
Aanname is dat zowel bij partiële elektrificatie als bij inductie er maximaal 13 kilometer kan zitten tussen
twee laadpunten, mede afhankelijk van de baanvaksnelheid (hoe hoger de baanvaksnelheid hoe sneller de
accupakketten leeg zijn en weer opgeladen moeten worden). Op basis hiervan heeft Movares het aantal
nieuwe laadpunten op de trajecten van de noordelijke nevenlijnen bepaald naast de laadpunten die in
Leeuwarden en Groningen nodig zullen zijn, zie de tabel hieronder.
Traject
Aantal
laadpunten
Groningen – Leeuwarden (ca. 54 km)
Baanvaksnelheid 140 km/u
5
Groningen-Veendam/Nieuwenschans (ca. 48 km)
Baanvaksnelheid 120km/u
4
Groningen – Delfzijl (ca. 38 km)
Baanvaksnelheid 120 km/u
3
Sauwerd- Roodeschool (ca. 27 km)
Baanvaksnelheid 120 km/u
4
Leeuwarden-Harlingen (ca. 25 km)
Baanvaksnelheid 100 km/u
3
Leewarden-Stavoren (ca. 52 km)
Baanvaksnelheid 100 km/u
4
Tabel B1.2: Aantal laadpunten per traject
Bij partiële elektrificatie is ongeveer 1 kilometer bovenleiding nodig om voor een SLT4 trein aan te zetten
naar 120 km/u. Daarnaast is naar verwachting nog 1 kilometer bovenleiding nodig om de trein voldoende
tijd te geven zijn accupakket op te laden. Bij stilstand op een station zelf kan maar weinig energie geladen
worden omdat anders de draden te heet worden. Aanname hierbij is een bovenleidingspanning van 1800 V
en een maximale stroom van 950 A.
In de volgende tabel staan de belangrijkste onderdelen van een laadpunt die nodig zijn bij inductie en bij
partiële elektrificatie en de bijbehorende kosten. Verder is aangenomen dat de onderstations bij
Leeuwarden en Groningen voldoende capaciteit hebben voor de nieuwe situatie. Voor inductie is wel
aangenomen dat in totaal 7 inductielussen nodig zijn bij Leeuwarden en Groningen.
Definitief versie 2
13 december 2013
32/41
Onderdelen laadpunt
2 km bovenleiding
Kosten
Elektrisch
(partieel)
Kosten
Elektrisch
(inductie)
€ 1.000.000
€0
€0
€ 200.000
€ 260.000
€ 260.000
1 onderstation
€ 1.500.000
€ 1.500.000
Totaal per laadpunt
€ 2.760.000
€ 1.960.000
2 inductielussen
2 km 10 kV kabel
Tabel B1.3: Kosten per laadpunt
Aanname is dat de onderstations licht worden uitgevoerd zodat ze aangesloten kunnen worden op de lokale
10 kV ring in de buurt van een station. Een 10 kV kabel van beperkte lengte (gemiddeld 2 km) is dan nodig
tussen het onderstation en de 10 kV ring van het energiebedrijf.
Definitief versie 2
13 december 2013
33/41
Bijlage II: Uitgangspunten investeringen materieel
Het huidige materieel is modulair Stadler materieel. Dat wil zeggen dat de motoren apart vervangen kunnen
worden zonder dat de rest van de trein vervangen wordt. Voor de dieseltreinen is ongeveer 5% van de
aanschafprijs voor de motor. Bij nieuwe type diesel elektrische motoren maar ook voor motoren met
nieuwe technologie (LNG-elektrisch, waterstof, supercaps-accu’s-elektrisch) zal waarschijnlijk aanpassing
van het volledige koelsysteem, generatoren en carrosserie/draaistel nodig zijn van het motor gedeelte
(Bron: Arriva). Omdat van de meeste motoren met nieuwe technieken uit deze quickscan nog niet bekend is
hoe deze er uit zullen zien hebben we ervaringen/prijsverschillen van busmotoren gebruikt en deze
opgeschaald naar treinmotoren (Bron Significant). De aangenomen vervangingskosten en levensduur zijn in
de volgende tabel aangegeven. Ook een schatting van de eenmalige kosten voor de aanpassingen zijn
aangegeven. De levensduur is afgeleid van de ervaringscijfers van Arriva (diesel motoren -> 9 jaar,
elektrische motoren -> 15 jaar).
Motor
Vervangingskosten
(euro)
Levensduur
(jaar)
elektrisch
€ 225.000
15
diesel
€ 225.000
9
LNG
€ 525.000
9
€ 1.025.000
15
waterstof
Tabel B2.1, vervangingskosten motoren
In het geval van inductie of partiële elektrificatie zijn elektrische voertuigen aangenomen met een extra
accu en/of supercappakket. De berekende accu en/of supercappakketten staan in de volgende tabel.
Elektrisch
(partieel)
Elektrisch
(inductie)
Te laden energie per trein per laadpunt
(incl. 33% extra om bij noodstops naar volgend
station te rijden en incl. hulpvermogen)
24,3 kWh
51,6 kWh
Accupakket per trein (80% effectief)
32,7 kWh
32,7 kWh
Supercappakket per trein
0 kWh
26,4 kWh
Volume accu/supercappakket per trein
263 liter
5425 liter
Kosten accu’s/supercaps per trein per jaar
€ 247000
€ 288000
Tabel B2.2, accu en supercappakketten bij inductie en partiële elektrificatie
Aanname hierbij is dat een trein per dag 54 laadcycli van een accu/supercappakket heeft (1x laden per 8-10
km).
Definitief versie 2
13 december 2013
34/41
LNG
LNGelektrisch
elektrisch
Waterstofelektrisch
€ 225.000
€ 225.000
€ 225.000
€ 450.000
Elektrisch
Inductie of
partieel
€ 1.000.000
Tabel B2.3, eenmalige ombouwkosten motoren
Het ombouwen wordt afgeschreven over 30 jaar.
Voor de onderhoudskosten heeft Movares ervaringcijfers gebruikt:
- Treinen met motoren op fossiele brandstoffen (diesel-elektrisch, LNG-elektrisch) 8% van de
aanschafwaarde.
- Trein met elektrische motoren 6% van de aanschafwaarde.
Definitief versie 2
13 december 2013
35/41
Bijlage III: Kostenoverzicht uitgesplitst
Referentie
dieselelektrisch
elektrisch grijs
draad
Alles in miljoen Euro
Extra Onderhoudskosten
infra/jaar
€
3.994.512
investering infra
€
199.725.600
Levensduur infra (jaar)
TOTAAL extra infra
kosten/jaar
€ 1.960.000
Extra Materieelkosten/jaar
€
17,5
9,0
Definitief versie 2
€
LNG
bio LNG
bio LNGelektrisch
LNG-elektrisch
Waterstof
elektrisch
inductie groen
elektrisch
partieel groen
3.994.512
€
40.000
€
40.000
€
40.000
€
40.000
€
160.000
€
2.667.500
€
3.162.500
€ 199.725.600
€
800.000
€
800.000
€
800.000
€
800.000
€
3.200.000
€
53.350.000
€
63.250.000
50
50
15
€
50
7.989.024
€
93.333
€
373.333
€
3.734.500
€
4.427.500
€
4.500.000
€ 4.500.000
€ 4.500.000
€ 4.800.000
€ 4.800.000
€
5.300.000
€
5.602.500
€
5.602.500
€
1.102.500
€
1.102.500
€ 3.225.833
€ 3.225.833
€ 3.960.833
€ 3.960.833
€
4.083.333
€
16.218.174
€
14.198.428
15
9
9
9
9
€ 13.230.000
€ 17.640.000
€ 17.640.000
€ 19.756.800
€ 19.756.800
€ 36.162.000
€
15.118.776
€
13.274.259
€
€ 8.000.000
€ 8.500.000
€ 6.400.000
€ 6.800.000
€
4.766.667
€
2.773.333
€
2.773.333
€ 1.477.633
€ 1.877.633
€ 16.372.000
€
5.470.283
€
1.606.020
€ 1.570.967
€ 1.970.967
€ 16.745.333
€
9.204.783
€
6.033.520
13.230.000
€
2.400.000
TOTAAL extra
materieelkosten/jaar
€ -11.907.500
€ -11.811.500
€
225.833
€
TOTAAL extra kosten/jaar
tov Diesel-elektrisch
€
€ -3.822.476
€
319.167
€
-3.918.476
2.496.000
725.833
819.167
€
50
€
€
93.333
15
4.500.000
Brandstofkosten/jaar
(prijspeil 2013)
€
15
7.989.024
Onderhoudskosten/jaar
93.333
15
€
15
93.333
15
€
9 Levensduur (jaar)
€
elektrisch
groen draad
13 december 2013
36/41
15
15
15
Bijlage IV: Doorkijk drie verschillende trajecten
Hier geven we een korte doorkijk naar de kosten per eindbeeld voor drie verschillende trajecten
Harlingen-Leeuwarden
10%
6
2x
% totale treinkm’s dieseltreinen
Aantal stations
Hoofdfrequentie per uur
Groningen-Veendam (Stadskanaal)
25%
8
2x (4x Groningen – Zuidbroek)
Leeuwarden-Groningen
34%
9
3x
Tabel B4.1 Trajecten en kenmerken
De kosten staan uitgesplitst per traject hieronder.
Harlingen-Leeuwarden
Referentie
dieselelektrisch
Alles in miljoen
Euro
elektrisch grijs
draad
elektrisch groen
draad
LNG
bio LNG
LNG-elektrisch
bio LNGelektrisch
Waterstof
elektrisch inductie elektrisch partieel
groen
groen
TOTAAL extra infra
kosten/jaar
€
TOTAAL extra
materieelkosten/ja
ar
€
0,8 €
0,8 €
0,0 €
0,0 €
0,0 €
0,0 €
0,0 €
0,5 €
0,6
-1,2 €
-1,2 €
0,0 €
0,1 €
0,2 €
0,2 €
1,7 €
0,6 €
0,2
TOTAAL extra
kosten/jaar tov
Diesel-elektrisch
-0,4 €
-0,4 €
0,0 €
0,1 €
0,2 €
0,2 €
1,7 €
1,1 €
0,8
€
Groningen-Stadskanaal (Veendam-Stadskanaal nu nog niet in gebruik, investering voor ingebruikname niet meegenomen)
Referentie
dieselelektrisch
Definitief versie 2
Alles in miljoen
Euro
elektrisch grijs
draad
elektrisch groen
draad
LNG
bio LNG
LNG-elektrisch
bio LNGelektrisch
Waterstof
elektrisch inductie elektrisch partieel
groen
groen
TOTAAL extra infra
kosten/jaar
€
TOTAAL extra
materieelkosten/ja
ar
€
1,2 €
1,2 €
0,0 €
0,0 €
0,0 €
0,0 €
0,0 €
0,6 €
0,7
-3,7 €
-3,6 €
0,1 €
0,2 €
0,5 €
0,6 €
5,0 €
1,7 €
0,5
TOTAAL extra
kosten/jaar tov
Diesel-elektrisch
-2,4 €
-2,4 €
0,1 €
0,2 €
0,5 €
0,6 €
5,0 €
2,3 €
1,2
€
13 december 2013
37/41
Leeuwarden-Groningen
Referentie
dieselelektrisch
Alles in miljoen
Euro
elektrisch grijs
draad
elektrisch groen
draad
LNG
bio LNG
LNG-elektrisch
bio LNGelektrisch
Waterstof
elektrisch inductie elektrisch partieel
groen
groen
TOTAAL extra infra
kosten/jaar
€
TOTAAL extra
materieelkosten/ja
ar
€
1,8 €
1,8 €
0,0 €
0,0 €
0,0 €
0,0 €
0,1 €
0,7 €
0,8
-4,1 €
-4,0 €
0,1 €
0,2 €
0,5 €
0,6 €
5,6 €
1,9 €
0,5
TOTAAL extra
kosten/jaar tov
Diesel-elektrisch
-2,3 €
-2,2 €
0,1 €
0,3 €
0,5 €
0,6 €
5,7 €
2,6 €
1,3
€
Hoe hoger de frequentie, hoe eerder elektrificering terugverdient wordt. Dit betekent dat voor het traject Groningen-Stadskanaal elektrificering
het eerst in aanmerking komt en het traject Leeuwarden-Harlingen het laatste.
De eindbeelden met duur materieel (waterstof, elektrisch inductie en elektrisch partieel) scoren juist relatief slecht bij hogere frequenties.
Definitief versie 2
13 december 2013
38/41
Bijlage V: GTL
Definitief versie 2
13 december 2013
39/41
12AMT003_ArtShell.qxp:Opmaak 1
3/7/12
10:03 AM
Page 60
T E C H N I E K > Brandstoffen > Diesel
Marja Zonnevylle, manager
van het Shell-lab in Amsterdam, legt uit dat een
heel nieuwe brandstoftechniek zoals GtL wel twintig
tot 25 jaar nodig heeft
voordat het is ontwikkeld
en een belangrijke bijdrage
gaat leveren in de productie.
Shell start grootschalige Gas-to-Liquid productie
Diesel zonder olie
Het mag zijn dat elektrisch rijden de droom voor een schone(re) toekomst is, nog vele jaren
blijven we vooral benzine en diesel gebruiken. Zeker voor het wegtransport over langere
afstanden is geen serieus alternatief voor diesel in zicht. Maar als dat steeds duurder wordt,
als de aardolie op raakt, als we wel schonere lucht willen? Dan is op dit moment misschien
GtL een belangrijker revolutie dan batterijen.
Shell gelooft er in elk geval in. Er was eens… een
oliecrisis. De rijke Arabische oliebronnen dreigden
afgeknepen te worden voor wie niet tegen Israël
was. Brandstof ging op de bon in 1972, wat deed
terugdenken aan de Tweede Wereldoorlog toen
allerlei schaarse waar op de bon was. Het ASTC,
Amsterdam Shell Technical Center, ging serieus
kijken naar mogelijkheden om brandstof te maken zonder aardolie. Op ervaring uit de Tweede
Wereldoorlog, toen Duitsland ook met het probleem zat dat Hitlers bende geen olie had en niemand die het wilde leveren.
Dat losten ze op met een destijds omstreeks twintig jaar oude vinding van chemici Franz Fischer en
Hans Tropsch. Zij vonden een proces om met hulp
van katalysatorstoffen uit steenkool vloeibare
60
1
AMT | 2012
AMT | 2012
brandstof te maken. Kolen waren er wel in Duitsland. Alleen besloot het Amsterdamse Shell lab al
gauw om liever van aardgas uit te gaan. Vervolgens gingen ze het inmiddels befaamde FischerTropsch proces verbeteren. In eenvoudiger termen gas-to-liquid, vloeibare koolwaterstoffen
maken uit gasvormige.
Afgekort GtL, waarvoor ruwweg na tien jaar Shellonderzoek een proeffabriekje was ontwikkeld met
een verbeterd proces voor hogere opbrengst. Na
nog tien jaar was uitgewerkt hoe dat op industriële
schaal gebruikt kon worden, bouwde Shell een
grote proeffabriek in Maleisië. Op basis van de ervaring daar is het Pearl-project in Qatar gebouwd,
dat sinds enkele maanden draait. Nabij een grote
aardgasbron, vandaar deze keuze voor de vesti-
gingsplaats. Ondertussen blijft het ASTC, een van
de drie technische centra die Shell wereldwijd
heeft, doorgaan met (onder veel meer) onderzoek
naar verdere verbetering van de GtL-omzetting.
Synthetische smeerolie en diesel
Hoe werkt deze chemie, heel in het kort? Men
neme aardgas CH4, en maakt daar met zuurstof
onder hoge temperatuur synthesegas van. De
koolstof C wordt gedeeltelijk geoxideerd, het
waterstof H wordt vrijgemaakt. Dat geeft waterstofgas H2 en koolmonoxidegas CO. Dan komt
de Fischer-Tropsch truc; deze gassen worden
geleid door buizen gevuld met een katalysator
op basis van het metaal kobalt. Het waterstofgas bindt zich afzonderlijk met de C en de O uit
www.amt.nl/maart2012
www.amt.nl
12AMT003_ArtShell.qxp:Opmaak 1
3/7/12
10:03 AM
Page 61
TEKST: PETER FOKKER / BEELD: SHELL
Da’s duidelijk, een schaaltje GtL-brandstof (links) verbrandt heel
wat schoner dan een schaaltje van dezelfde brandstofsoort uit
aardolieraffinage (rechts).
Rondleiding door het Shell-laboratorium, sinds de nieuwbouw in 2009 vijf geschakelde gebouwen van vijf verdiepingen. Een doolhof
van chemische fabriekjes op schaal. Hier horen we wat over ontzwaveling van brandstof, ook een specialisme van dit lab.
terstofketens, waaruit ook benzine en diesel zijn
opgebouwd. Met het GtL-proces kunnen heel veel
C’s en H’s aan elkaar geplakt worden tot paraffine.
Dat ziet er na afkoelen uit als wit kaarsvet. Dit gaat
een zogenaamde hydrocracker in, zoals die ook
gebruikt wordt bij raffinage van aardolie. Hier
worden de lange CH-ketens opgeknipt in kortere,
en dan zijn we er. De fabriek levert gasolie (diesel),
basisolie (voor smeermiddelen), kerosine, nafta en
paraffine (voor de chemische industrie).
In deze enorme stellage op het Amsterdamse lab staat één reactorpijp uit de fabriek in Qatar. Hierin stromen van boven naar beneden waterstof en koolmonoxide door een pijp vol granules
waarin een katalysator zit die de Fischer-Tropsch reactie op gang
brengt. De reactors in Project Pearl bevatten tienduizenden van
deze pijpen.
het koolmonoxide.
Het resultaat is water H2O, en koolwaterstofketens
CH. Dat water komt goed van pas, want bij het
Fischer-Tropsch komt een boel warmte vrij. De installatie moet gekoeld worden, en levert daarbij
stoom op. Er hoeft na het opstarten van de fabriek
geen vers koelwater meer bij, hij gebruikt zijn eigen water. We horen dat de Pearl-fabriek bovendien via stoomturbines twee gigawatt stroom levert, dat is een hele grote energiecentrale.
Maar waar het om begonnen was zijn de koolwa-
Synthetische brandstof is schoner
Zo krijgen we brandstof en smeermiddel uit aardgas, waarvan volgens Shell veel meer beschikbaar
is op de wereld dan aardolie. Maar wel via een ingewikkelder en dus duurder methode dan raffinage van aardolie. De ervaring van de Duitse krijgsmacht bracht nog wel iets anders aan het licht, de
Fischer-Tropsch brandstof bleek een soort geheim
wapen. De motoren van Duitse tanks en vliegtuigen bleken sterker dan die van de tegenstanders.
Want deze synthetische brandstof was zuiverder
en beter dan gewone benzine en diesel.
We zagen het zelf in het ASTC-lab. De olie en diesel uit hun experimentele GtL-installatie is kleurloos en vrijwel reukloos. Er zit namelijk geen enkele vervuiling in, zoals in aardolieproducten.
Geen zwavel, geen aromaten, alleen maar koolwaterstofketens. Dat sluit aan bij een droom die opkwam in de jaren negentig, ‘designer fuel’ voor
schoner en zuiniger motoren. Als motorconstructeurs kunnen zeggen wat voor eigenschappen
(synthetische) brandstof moet hebben kunnen
ze veel beter het uiterste halen uit bekende motortechniek.
We horen dat samenwerking tussen Shell en autofabrikanten op gang komt, een nieuwe ontwikkeling. Tot nu toe ontwikkelen olieconcerns zelf verbeterde brandstoffen, voor motorontwikkelaars
dan een gegeven op welke kwaliteit en eigenschappen ze mogen rekenen. Nu begint dus een
dialoog, welke kwaliteiten en eigenschappen gewenst zijn. Synthetische brandstof kan daarop
‘ontworpen’ worden, en met constante kwaliteit
geproduceerd.
Zo heeft de GtL-diesel van Shell een veel hoger
cetaangetal dan gewone diesel (75 tot 80, in
plaats van 48 tot 56), en het is volledig zwavelvrij.
Het ASTC-lab studeert ook op chemie om diesel
uit aardolie zoveel mogelijk te zuiveren van zwavel. Diesel uit de pomp is nu wel zwavelarm, maar
niet geheel zwavelvrij. Die zwavel is niet gezond
voor katalysatoren en roetfilters, het geeft as, en
bedekt de actieve stoffen in een katalysator. Zwavelverbindingen komen ook uit de uitlaat, katalysator of roetfilter houden ze niet volledig tegen.
GtL zonder zwavel, of enige andere verontreiniging, is dus beter.
Een Euroklasse schoner
Het hoge cetaangetal van GtL-diesel betekent een
snellere ontbranding van ingespoten brandstof,
en een rustiger lopende motor. Er is meer tijd voor
volledige verbranding, en minder gelegenheid
voor de vorming van NOx. En het mooie is, zo zegt
Vice President Global Commercial Technology van
Shell Selda Gunsel, dat je het zo in elke dieselmotor kunt gebruiken. Dat levert meteen een schoner en merkbaar geruislozer motorloop, al is meer
winst te halen met een motor die geoptimaliseerd
is voor de betere eigenschappen van synthetische
diesel.
Shell belooft nogal wat:
5 tot 45% minder NOx
25 tot 40% minder roet (PM)
45 tot 60% minder HC
40 tot 85% minder CO
>
AMT | 2012
AMT | 2012
61
2
12AMT003_ArtShell.qxp:Opmaak 1
3/7/12
10:03 AM
Page 62
T E C H N I E K > Brandstoffen > Diesel
Kennis op hoog niveau voor de productie: in Amsterdam staat een aantal elektronenmicroscopen
ter beschikking, de grijze kolom links op de foto is daar een van. Tot op moleculair niveau worden
katalysatoren en hun dragermateriaal bestudeerd.
Het laagste getal gaat steeds op voor een bestaande motor, het hoogste voor een geoptimaliseerde
diesel. Ofwel, hoe moderner de motor, hoe beter
de voordelen van GtL-diesel uit de verf komen.
Er zijn in Nederland al proefprojecten uitgevoerd
met busbedrijf Connexxion en afvalverwerker Van
Gansewinkel. De betrokken chauffeurs bevestigden de geruisarmer motorloop, en minder stank
uit de uitlaat, vooral voor personeel op vuilniswagens een belangrijk voordeel. Uit controlemetingen blijkt de winst in HC, CO en NOx-emissie op
12 tot 17% te liggen.
Er is geen sprake van direct verbruiksvoordeel op
GtL-brandstof, vergeleken met ultra-laagzwavelige
diesel uit de pomp langs de weg. Selda Gunsel
wijst er wel op dat het roetfilter minder wordt belast, dus minder vaak geregenereerd hoeft te worden, en dat scheelt toch in het dieselverbruik. Ook
geeft ze aan dat onderzocht wordt of een bestaande motor door optimalisatie een klasse hoger in
de Euro emissie-eisen kan komen met GtL-diesel.
Al moet ze anderzijds toegeven dat een Euro 6motor met alle daarbij benodigde reinigingstechnieken weinig meer kan profiteren door GtL-diesel, het zal meer voor Euro 3- en 4-motoren een
hele vooruitgang kunnen opleveren.
Directeur Egbert Vennik van Van Gansewinkel legt
uit dat zijn bedrijf GtL ook beproeft om aan arboeisen te voldoen in hun fabrieken voor afvalverwerking en terugwinning van grondstoffen. Daar
rijden de ophaalwagens binnen, en moet de NOxuitstoot beperkt zijn voor de luchtkwaliteit in de
fabriek. “Dat kunnen we doen met filters, maar dat
is duur. En we zouden ook andere bedrijven die afval komen leveren moeten verplichten filters te
monteren. Als we door onze wagens met GtL te
betanken ook aan de NOx-normen van de arbowet
kunnen voldoen is dat veel aantrekkelijker.” Met
wat aandringen krijgen we los dat GtL-diesel zo
rond 10% duurder is dan gewone aardoliediesel.
Ook mooi als basisolie
Marketingdirecteur Colin Abraham belicht nog
een belangrijk GtL-product, zeer zuivere basisolie
om smeermiddelen van te maken. Olie met een
62
3
AMT | 2012
AMT | 2012
Colin Abraham laat op een
kaart zien dat de nieuwe GtLfabriek de hele wereld gaat
bevoorraden. De rode blokjes
zijn verdeelpunten voor basisolie, de gele blokjes zijn voor
GtL-diesel. Het blauwe blok is
de Qatar-fabriek. Merk op dat
alle transportlijntjes door de
nauwe Straat van Hormuz bezuiden Iran lopen…
goede viscositeit koud en warm, die nu gebruikt
wordt voor proeven met 5W-30 olie in trucks, in
plaats van de gebruikelijke 15W-40. Dunnere olie
in motor en transmissie kan 3% winst in brandstofverbruik leveren, waar transportbedrijven heel
blij van zouden worden.
GtL-basisolie is al voor het eerst verwerkt in een
introductieserie Helix-motorolie voor personenauto’s. Volgens Colin Abraham hoeft Shell dankzij
het Pearl project geen basisolie van hoge kwaliteit
meer in te kopen, daarin kan nu hun GtL-fabriek
voorzien. Waarom eigenlijk geen GtL-benzine? “De
vraag naar diesel is groot en stijgend”, is hiervoor
de verklaring. Wat in elk geval voor Europa wordt
bevestigd door de laatste verkoopcijfers, vorig
jaar had 55% van alle in Europa verkochte personenauto’s een dieselmotor.
Grote mogelijkheden
Voorlopig komt GtL-diesel niet uit de openbare
pomp, er is weinig behoefte aan weer een extra
(duurdere) brandstofsoort bij tankstations. Eerst
richt Shell op verkoop aan grootverbruikers, zoals
vlootbeheerders die een eigen brandstofvoorraad
aanhouden. Met één fabriek zou je ook nauwelijks
de wereldwijde bevoorrading van tankstations
kunnen redden.
Maar een paar cijfers geven wel aan dat Shell nu
serieus kan beginnen met GtL-producten. Het
proeffabriekje op het bijna honderd jaar bestaande Shell-lab in Amsterdam maakte maar drie
vaten per dag. De test op industriële schaal in Maleisië pompt er 14.700 vaten per dag uit. Het
Pearl-project doet haast tien keer zoveel. Er wordt
nu gedacht over een tweede GtL-fabriek in de VS.
“Met hun aardgasvoorraden zou de VS op basis
van GtL-techniek theoretisch geen olie meer hoeven te importeren.”
Vanzelf werd nog gevraagd naar de well-towheel effecten, of het omslachtige GtL-proces
dan niet slecht uitpakt. “Nee”, zegt Selda Gunsel,
“er komt bij de productie ongeveer evenveel CO2
vrij als in een olieraffinaderij. Omdat de grondstof voor een heel groot deel in nuttig product
wordt omgezet is ook de energiebalans ongeveer gelijk aan die bij aardolieraffinage”. Het
klinkt wel erg mooi, alsof de ontwikkelaars van
dit GtL-proces geen kwaad woord willen horen
over hun kindje. Aan de andere kant gelooft
het Shell-concern als geheel erin, als ze twintig
miljard dollar wilden neerleggen voor een GtLfabriek in Qatar.
www.amt.nl/maart2012
www.amt.nl
HELPT DE LOKALE
LUCHTKWALITEIT TE
VERBETEREN
GAS IS EEN SCHONERE
ENERGIE OPTIE IN VERGELIJKING
TOT CONVENTIONELE
VLOEIBARE BRANDSTOFFEN
...MAAR MOEILIJKER TOE
TE PASSEN IN DIESELMOTOREN
BESTAAT ER EEN OPLOSSING WAARBIJ
GAS IN EEN VLOEIBARE VORM, ZONDER
AANPASSINGEN, KAN WORDEN
GEBRUIKT IN DIESELMOTOREN?
Er is:
SHELL GTL FUEL
EEN VLOEIBARE BRANDSTOF, GEMAAKT VAN
AARDGAS, DIE ZONDER AANPASSINGEN OF
INVESTERINGEN KAN WORDEN GEÏNTEGREERD
IN BESTAANDE DIESELMOTOREN.
De basistechnologie achter het GTL (gas-to-liquid) proces, een chemisch transformatie proces, staat bekend
als Fischer-Tropsch. De technologie werd in de jaren 20 ontwikkeld door Duitse wetenschappers en werd daarna
verfijnd binnen Shell. Met meer dan 35 jaar intensief onderzoek is Shell koploper in de ontwikkeling van de
GTL technologie en productie.
DE PRODUCTIE VAN SHELL GTL FUEL
Shell is wereldwijd een belangrijke producent geworden van GTL producten. In 1993 opende Shell haar eerste
GTL fabriek in Bintulu, Maleisië. In november 2011 opende Shell de GTL fabriek van wereldformaat in Ras Laffan,
Qatar. De fabriek, beter bekend als Pearl GTL, produceert per dag ruim 140.000 vaten aan GTL- producten,
waaronder brandstoffen, chemische grondstoffen en smeeroliën.
ZODRA DE GTL FABRIEK VOLLEDIG OPERATIONEEL IS, ZAL
PEARL GTL DE GROOTSTE BRON VAN GTL PRODUCTEN
TER WERELD ZIJN, WAARONDER SHELL GTL FUEL.
SHELL GTL FUEL PRODUCTIEPROCES
ZUURSTOF
SYNGAS
SYNGAS
PRODUCTIE
KOOLWATERSTOF
PRODUCTIE
FISCHER
TROPSCH
SYNTHESE
PRODUCT
BEWERKING
WATER
GTL
PRODUCT
GAS
WATER
Met een wereldwijd toenemende vraag naar energie zijn lokale overheden en transportbedrijven
op zoek naar een directe oplossing om de luchtkwaliteit in steden aan te pakken.
REDUCTIE VAN LOKALE EMISSIES BIJ BESTAANDE WAGENPARKEN
Shell GTL Fuel verbrandt efficiënter dan conventionele, op ruwe olie gebaseerde, standaard diesel.
Er worden minder lokale emissies geproduceerd (stikstofoxiden NOx, zwaveloxiden SOx) en er
wordt minder fijnstof/roet uitgestoten. De reden hiervoor is dat Shell GTL Fuel vrijwel vrij is van
zwavel en aromaten en het een hoog cetaangetal heeft. Shell GTL Fuel kan zonder aanpassingen
worden geïntegreerd in uw bestaande wagenpark, in zowel oude- als nieuwe dieselmotoren. Er zijn
geen investeringen nodig voor de overgang van conventionele diesel naar Shell GTL Fuel. U kunt dus
zonder complexiteit direct meehelpen om de lokale luchtkwaliteit te verbeteren!
Zoals tijdens verschillende Shell proeven is aangetoond, kan Shell GTL Fuel een belangrijke rol
spelen om het leven in onze steden en dorpen te veraangenamen en de werkconditie van uw
werknemers te verbeteren.
Ervaring Shell GTL Fuel: een overzicht van lokale emissies*
% Verbetering ten opzichte van standaard diesel
Fijnstof/roet
NOx
HC
CO
EURO I
18
16
13
22
EURO II
18
15
23
5
EURO III
10 tot 34
5 tot 19
<9**
16
EURO IV
31 tot 38
5 tot 16
10 tot 28
0 tot 9
** Schatting van de bovengrens van het voordeel
Het rapport geeft aan dat de emissievoordelen van Shell GTL Fuel bij transportvoertuigen kunnen verschillen
afhankelijk van het motorontwerp, de calibratie van de motor en het type ʻaftertreatmentʼ systeem.
De theoretische reductie in SOx is dankzij het gebruik van Shell GTL Fuel bijna 100% op alle Euro niveaus
aangezien Shell GTL Fuel vrijwel vrij is van zwavel.
*Geldt niet voor broeikasgassen (bv. CO2). Wij schatten dat de totale CO2 voetprint van de Pearl GTL producten
in grote lijnen vergelijkbaar is met soortgelijke producten van conventionele raffinages, betreffende de
well-to-wheel emissies.
ERVARING MET SHELL GTL FUEL
BUSVERVOERSBEDRIJF CONNEXXION
In 2007 heeft Shell de handen ineengeslagen met één van
de grootste busvervoerders in Nederland, Connexxion.
Er is een busproef uitgevoerd in Delft, waarbij de bussen reden
op Shell GTL Fuel. De doelstelling van de proef was om een
bijdrage te leveren aan de verbetering van de luchtkwaliteit
in de Nederlandse steden.
Chauffeurs over Shell GTL Fuel
Geen verschil in het vermogen van de motoren
Motorprestaties vergelijkbaar met de prestaties van de
testvoertuigen die reden op de Ultra Laag Zwavel Diesel
Geen brandstofgeur binnen of buiten de bus
Metingen van het Millbrook Laboratory (UK) toonden een
uitstootvermindering van 15% fijnstofdeeltjes en 12%
stikstofoxiden bij 7 MAN VIAbussen (Euro III) van 9000kg met
een 6 cilinder 162kW motor.
AFVALVERWERKINGSBEDRIJF VAN GANSEWINKEL
In 2010 nam afvalverwerkingsbedrijf Van Gansewinkel, een
van de grootste afvalverwerkingsbedrijven in Nederland, met
11 voertuigen deel aan een vier maanden durende proef met
Shell GTL Fuel. De proef bleek nuttig voor zowel
Van Gansewinkel als voor haar medewerkers.
Chauffeurs over Shell GTL Fuel
Geen verschil in motorprestaties
Geen zichtbare uitstoot of geur
Lager motorgeluid onder bepaalde rijomstandigheden,
ondanks een hoger toerental
Metingen in het TNO Laboratorium (NL) toonden een uitstootvermindering van 19% fijnstofdeeltjes en 8% stikstofoxiden.
Metingen in het M+P Laboratorium (NL) toonden een
geluidsvermindering van 1,5dB tot 2dB bij een lichte
motorbelasting en 4dB bij een zware motorbelasting (>1000 Hz).
Emissievoordelen van Shell GTL Fuel
ten opzichte van ULSD*
Emissievoordelen van Shell GTL Fuel
ten opzichte van ULSD*
%
20
%
20
15
PM
10
5
0
* ULSD: Ultra Laag Zwavel Diesel
NOx
PM
15
10
5
0
* ULSD: Ultra Laag Zwavel Diesel
NOx
LUCHTVERVUILING IN EUROPA (NOx)
-30°
-20°
-10°
0°
0° 10° 20° 30°
10°
20°
30°
40°
Het 60°
jaargemiddelde van
70° 2009 van stikstofoxide
50°
Gebaseerd op een dagelijks gemiddelde
percentagemeting van 75% in μg/m3.
10°
■ < 20
20°
■ 20–40
■ 40–42
60°
■ 42
■ No data
■ > Outside data coverage
50°
Notitie:
Licht oranje correspondeert met een overschrijding
van de jaarlijkse grenswaarde (40 µg/m3).
Donker oranje correspondeert met een overschrijding
50°
van de jaarlijkse grenswaarde + een tolerantiemarge
(42 µg/m3).
Bron:
40°
Mol et al., 2011.
40°
-20°
Canary Is.
30°
30°
Azores Is.
-30°
40°
30°
Madeira Is.
0° FUEL VERSUS DIESEL
10°
SHELL GTL
GTL
DIESEL
0
20°
Eigenschap
500
30° 1000
Eenheid
Norm
Dichtheid bij 15°C
kg/m3
1500 km
Shell GTL Fuel
(standaard waarden)
Diesel*
CEN CWA 15940
EN590
770-800
820-845
Methode
ISO 3675
T95
°C
<360
<360
ISO 3405
Zwavel
ppm
<3
10**
ISO 14596
Polycyclische
aromaten
% (m/m)
<0.1
8
EN 12916
Cetaangetal
-
>70
46
ISO 5165
Vlampunt
°C
>60
>55
EN 2719
Schonere verbranding reduceert lokale emissies
*
Gebaseerd op Europese dieselspecificaties (EN590)
** De dieselspecificaties in de Arabische Golf zijn 500ppm
*** Van toepassing op bepaalde typen motoren en onder bepaalde rijomstandigheden
*** Minder motorlawaai
Toepasbaar in bestaande infrastructuur
SHELL GTL FUEL
ERVARING WERELDWIJD
4
7 8
6
5
6
2
3
1
LEGENDA
100% GTL Fuel
Mix van Diesel/GTL Fuel
Shell V-Power Diesel
1
CHINA: BUSPROEF SHANGHAI
5
VS: YOSEMITE WATER
2
JAPAN: TMG HYBRID BUSPROEF TOKYO
6
VS EN FRANKRIJK: AUDI LE MANS RACING
3
QATAR: ASIAN GAMES BUSPROEF DOHA
7
NEDERLAND: CONNEXXION BUSPROEF DELFT
4
VERENIGD KONINKRIJK: BUSPROEF LONDEN
8
NEDERLAND: VAN GANSEWINKEL
VRACHTWAGENPROEF
BELANGRIJKSTE VOORDELEN VAN SHELL GTL FUEL
GTL
Draagt bij aan het verminderen van lokale uitstoot
(stikstofoxiden, zwaveloxiden, fijnstofdeeltjes/roet).
DIESEL
Is eenvoudig te integreren in zowel oude als nieuwe dieselmotoren.
Er zijn geen investeringen nodig in de bestaande infrastructuur en
daardoor is Shell GTL Fuel direct te gebruiken.
Kan motorlawaai helpen verminderen*
* Van toepassing op bepaalde typen motoren en onder bepaalde rijomstandigheden.
www.shell.com/gtl
© 2012 Shell International Limited
833617–PCoE–03/2012
Bijlage VI: data accucellen en supercondensatoren
Definitief versie 2
13 december 2013
40/41
9cArA
Advanced Lithium Battory Systems
HP 6013OO LFP
18 Ah/ 58 Wh
Lithium lon Gell
Physical and mechanical character¡slics
Diameter
Height
Terminals
60 mm
159 mm (130 mm withoutterminals)
Positive terminal Al M12 L: I mm
Negative terminal Cu M12 L: 9 mm
approx. 930 g
0.37
Stainless Steel
Weight
Volume without terminals
Case material
r
Chemical characteristics
Lithium iron phosphate
Graphite
Positve electrode
Negative electrode
Electrical character¡stics'
32V
Nominal voltage
Nominal capacity at 0.2 C
Minimum capacity
AC lmpedance (1 kHz)
DC Resistance (ESR)
l8
Ah
17 Ah
<05mOhm
< 1 mOhm
(2 s pulse discharge @ 20 C/ 50o/" SOC)
Specific energy at 0.2 C
Energy dens¡ty at 0 2 C
Specifìc power
62 Wh/kg
'157 Wh/t
2120Wlkg
(2 s pulse discharge @ 44 C/ 1 00% SOC)
Power density
5380 W/t
(2 s pulse discharge @ 44 C/ 100% SOC)
Operating conditions*
Recommended charge method
End of Charge
Maximum charge voltage
Recommended charge current
Continuous charge current
Maximum pulse charge current (15 s)
Constant current - constant voltage
I < C/10
38V
uptolSA
(1 c)
upto90A (5 c)
270 A (15 c)
(Max. SOC 70 %, average current < 90 A)
t-
o
o
=
où-
.9)
Recommended voltage limit for discharge
Lower voltage limit for discharge
Lower voltage limit for pulse discharge
2.5V
Recommended discharge current
Maximum discharge current
Maximum pulse discharge current (2 s)
upto36A(2C)
Operat¡ng temperature
Recommended charge temperature
Storage and transport temperature
- 30C to + 60C
0C to + 40C
- 40ç to + 60C
Cycle life at 20t and 100% DOD
(1 C charge; 1 C discharge)
' Reference temperature 20C
> 1000 cycles to 80% nominal capacity
2.1 V
2V
up to 396 A (22 C)
up to 792 A (44 C)
> 2000 cycles to 60% nominal capacity
T
{2cara
Advâncd Lllh¡um Bâ(6ry Syrlåm!
GAIA Akkumulatorenwerke GmbH
Montaniastr 17
99734 Nordhausen, Germany
www.gaia-akku.com
-:
Lithiurt
tgcnnotogya;otpotauon
Lithium Technology Corporation
51 15 Campus Drive
Plymouth Meeting, PA 19462
www.lithiumtech. com
MC Power Series BOOSTCAP® Ultracapacitors
p
>
Series: MC Power
Round, Terminal Type
Ultralow
low
internal
resistance
Ultra
internal
resistance
Highest
performance
available
Highestpower
power
performance
available
Lowest
constant
LowestRC
RCtime
time
constant
Features:
» 2.7 Volt Operating Voltage
» Ultra low internal resistance
» Over 1 million duty cycles
» Highest power performance available
» Lowest RC time constant
» Threaded terminal or weldable post versions
>
Applications:
» Hybrid drive trains
» Automotive subsystems
» Transportation
» Rail system power
>
Overview:
The Power-type ultracapacitor product line gives customers in the automotive and transportation sector a much
wider range of choices to meet their energy storage and power delivery requirements.
The cells are specifically engineered for hybrid vehicle drive trains, automotive subsystems and other heavy duty
applications that require the lowest equivalent series resistance (ESR) and highest efficiency available.
In addition to meeting or exceeding demanding automotive and transportation application requirements for both
watt-hours of energy storage and watts of power delivery per kilogram, all of these products will perform reliably
for more than one million discharge-recharge cycles.
The proprietary architecture and material science on which BOOSTCAP® products are based enable continued
leadership in controlling costs, flexibility in product offerings and allow application specific performance tailoring.
The cells operate at 2.7 volts, enabling them to store more energy and deliver more power per unit volume than
any other commercially available ultracapacitor products.
MC Power Series BOOSTCAP® Ultracapacitors
| Page 1 | Doc. # 1009361 | Rev. 9 |
MC Power Series BOOSTCAP® Ultracapacitors
>
MC Power Series Specifications:
Item
Performance
Operating Temperature Range
-40 °C to +65 °C
Storage Temperature Range
-40 °C to +70 °C
Rated Voltage
2.7 V DC
Capacitance Tolerance
+20% / -5%
Resistance Tolerance
Max.
Temperature Characteristics
Capacitance Change
Within ± 5% of initial measured value at 25 °C ( at -40 °C)
Internal Resistance
Within 150% of initial measured value at 25 °C (at -40 °C)
After 1500 hours application of rated voltage at 65 °C
Endurance
Shelf Life
Capacitance Change
Within 20% of initial specified value
Internal Resistance
Within 60% of initial specified value
After 1500 hours storage at 65 °C without load shall meet specification for endurance
After 10 years at rated voltage and 25 °C
Life Test
Cycle Test
>
Within 30% of initial specified value
Internal Resistance
Within 150% of initial specified value
Capacitors cycled between specified voltage and half rated voltage under constant
current at 25 °C (1 million)
Capacitance Change
Within 30% of initial specified value
Internal Resistance
Within 150% of initial specified value
MC Power Product Specifications:
Capacitance
(F)
ESR, DC
(mohm)
ESR, 1khz
(mohm)
Ic
(mA)
BCAP0650 P270
650
0.80
0.60
1.5
BCAP1200 P270
1200
0.58
0.44
2.7
BCAP1500 P270
1500
0.47
0.35
3.0
BCAP2000 P270
2000
0.35
0.26
4.2
BCAP3000 P270
3000
0.29
0.24
5.2
Part Number
>
Capacitance Change
MC Power Product Properties:
Rth
(C/W)
Isc
(A)
Emax
(Wh/kg)
Pmax
(W/kg)
Pd
(W/kg)
BCAP0650 P270
6.5
3500
3.29
15,100
5,400
BCAP1200 P270
5.3
3750
4.05
13,800
5,000
BCAP1500 P270
4.5
3900
4.75
16,200
5,800
BCAP2000 P270
3.8
4300
5.06
17,500
6,200
BCAP3000 P270
3.2
4800
5.52
13,800
5,400
Maxwell Part No.
MC Power Series BOOSTCAP® Ultracapacitors
| Page 2 | Doc. # 1009361 | Rev. 9 |
MC Power Series BOOSTCAP® Ultracapacitors
>
Dimensions:
H
L
H
25
D2
Ø 22.4 ±.125
Part Number
Vol
(I)
Post Version
M12 x 1.75
Mass
(kg)
M12 x 1.75
D1
Size (mm)
L
H
D1
D2
(±0.5mm)
(±0.2mm)
(±0.7mm)
BCAP0650 P270 T04
BCAP1200 P270 T04
BCAP1500 P270 T04
BCAP2000 P270 T04
0.211
0.294
0.325
0.373
0.20
0.30
0.32
0.40
51.5 ±0.5
74.0 ±0.3
85.0 ±0.3
102.0 ±0.3
14.0
14.0
14.0
14.0
60.4
60.4
60.4
60.4
60.7
60.7
60.7
60.7
BCAP3000 P270 T04
0.475
0.55
138.0 ±0.3
14.0
60.4
60.7
Product dimensions and specifications may change without notice. Please contact Maxwell Technologies
directly for any technical specifications critical to application.
>
Mounting Recommendations:
Do not reverse polarity.
Maximum torque for M12 screw terminals are 10Nm.
Cells are designed to be connected into series or parallel strings.
Clean terminals before mounting.
Worldwide Headquarters
European Office
Maxwell Technologies
9244 Balboa Avenue • San Diego, 92123 CA, USA
PHONE: +(1) 858 503 3300
FAX: +(1) 858 503 3301
EMAIL: [email protected]
Maxwell Technologies SA
CH-1728 Rossens • Switzerland
PHONE: +41 (0) 26 411 85 00
FAX: +41 (0) 26 411 85 05
EMAIL: [email protected]
MC Power Series BOOSTCAP® Ultracapacitors
www.maxwell.com
| Page 3 | Doc. # 1009361 | Rev. 9 |
MC Power Series BOOSTCAP® Ultracapacitors
>
Dimensions:
H
2x Ø 14 ± 0.013
L
H
25
D2
Ø 22.4 ±.125
Part Number
BCAP0650 P270 T05
BCAP1200 P270 T05
BCAP1500 P270 T05
BCAP2000 P270 T05
BCAP3000 P270 T05
Vol
(I)
Weldable Version
Ø 14 ± 0.013
Mass
(kg)
0.150
0.233
0.264
0.312
0.414
0.20
0.30
0.32
0.40
0.55
Ø 14 ± 0.013
D1
Size (mm)
L
51.5 ±0.5
74.0 ±0.3
85.0 ±0.3
102.0 ±0.3
138.0 ±0.3
H
D1
D2
(±0.125mm)
(±0.2mm)
(±0.7mm)
3.18
3.18
3.18
3.18
3.18
60.4
60.4
60.4
60.4
60.4
60.7
60.7
60.7
60.7
60.7
Product dimensions and specifications may change without notice. Please contact Maxwell Technologies
directly for any technical specifications critical to application.
>
Markings:
Capacitors are marked with the following information - Rated capacitance and rated voltage as well as energy/power type indication in the product naming. Serial number, name of manufacturer, positive and negative
terminal, warning marking.
>
Additional Technical Information:
Capacitance and ESR, DC measured per document 1007239
Ic= Leakage current after 72 hours, 25˚C
Rth = Thermal resistance
Emax =
½ CV 2
3600 x mass
lsc = short circuit current (maximum peak current)
V2
Pmax = 4R (1khz)
mass
0.12V 2
Pd = R (DC)
mass
Patent Pending
Worldwide Headquarters
European Office
Maxwell Technologies
9244 Balboa Avenue • San Diego, 92123 CA, USA
PHONE: +(1) 858 503 3300
FAX: +(1) 858 503 3301
EMAIL: [email protected]
Maxwell Technologies SA
CH-1728 Rossens • Switzerland
PHONE: +41 (0) 26 411 85 00
FAX: +41 (0) 26 411 85 05
EMAIL: [email protected]
MC Power Series BOOSTCAP® Ultracapacitors
www.maxwell.com
| Page 4 | Doc. # 1009361 | Rev. 9 |
MC Power Series BOOSTCAP® Ultracapacitors
Disclaimer of Warranty/Limitation of Liability
for Uses in Life Support Devices or Critical Systems
Maxwell Technologies, Inc. and its Affiliates (“Maxwell”) provide no warranties of any kind either express or implied, including
(without limitation) the implied warranties of merchantability and fitness, for uses of its products as components in life support
devices or critical systems.
“Life support devices” are devices or systems, which (a) are intended for surgical implant into a living body, or (b) support or
sustain life, and whose failure to perform when properly used in accordance with the instructions provided in the labeling can
be reasonably expected to result in bodily injury to the user. An example of a life support device includes, but is not limited to, a
heart pacemaker.
A “critical system” is any system whose failure to perform can affect the safety or effectiveness of a higher level system, or
cause bodily or property injury by loss of control of the higher level device or system. An example of a critical system includes,
but is not limited to, aircraft avionics.
Maxwell will not be liable to you for any loss or damages, either actual or consequential, indirect, punitive, special, or incidental,
arising out of or relating to these terms.
Patent Pending
Worldwide Headquarters
European Office
Maxwell Technologies
9244 Balboa Avenue • San Diego, 92123 CA, USA
PHONE: +(1) 858 503 3300
FAX: +(1) 858 503 3301
EMAIL: [email protected]
Maxwell Technologies SA
CH-1728 Rossens • Switzerland
PHONE: +41 (0) 26 411 85 00
FAX: +41 (0) 26 411 85 05
EMAIL: [email protected]
MC Power Series BOOSTCAP® Ultracapacitors
www.maxwell.com
| Page 5 | Doc. # 1009361 | Rev. 9 |
Bijlage VII: Historisch perspectief
Definitief versie 2
13 december 2013
41/41
1.
Brandstofprijs
De brandstofprijzen vertonen een (over een periode van 10 jaar beschouwd) een stijgende lijn. Onderstaande
twee grafieken (2006 t/m november 2013 en 2000 t/m 2013) illustreren dat. Ten opzichte van 2002 is de prijs
van diesel in 2013 bijna verdubbeld.
Prijs autobrandstof
(CBS statline)
2
1,8
1,6
1,4
1
Gemiddelde prijs Euro 95
0,8
Gemiddelde prijs diesel
0,6
0,4
0,2
2013 juli
2013 oktober
2013 april
2013 januari
2012 juli
2012 oktober
2012 april
2012 januari
2011 juli
2011 oktober
2011 april
2011 januari
2010 juli
2010 oktober
2010 april
2010 januari
2009 juli
2009 oktober
2009 april
2008 juli
2009 januari
2008 oktober
2008 april
2007 juli
2008 januari
2007 oktober
2007 april
2006 juli
2007 januari
2006 oktober
2006 april
0
2006 januari
€
1,2
Pagina 2 van 12
De ‘prijs aan de pomp’ wordt onder andere bepaald door de prijs van ruwe olie op de wereldmarkt, de
productiekosten van de oliemaatschappijen en de kosten die vervolgens worden gemaakt tussen productie
van de brandstof en aflevering aan de klant (met inbegrip van heffingen en accijnzen). In onderstaande tabel
wordt een beeld gegeven van de elementen van de samenstelling van de uiteindelijke prijs aan de pomp
(bron: Wikipedia 2013).
Omschrijving
Benzine
Diesel
Lpg
30%
42%
47.8,0%
7%
7%
20%
Subtotaal kale pompprijs
36%
49%
68%
Heffingen
43%
30%
11%
Btw
Gemiddelde
producentenprijs
Distributie- en
handelsmarge
21%
21%
21%
Subtotaal
overheidsafdrachten
64%
51%
32%
Totaal consumentenprijs
100%
100%
100%
De ontwikkeling van de olieprijs (voor verschillende soorten olie) in de afgelopen tien jaar staat in onderstaande grafiek (bron: wikipedia 2013).
Prijs ruwe olie
120
100
€ / barrel
80
Dubai
Brent
60
NigerianForcados
WTI
40
20
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Het bovenstaande laat zien dat de ontwikkeling van de prijs aan de pomp een sterke relatie heeft met de prijs
van de ruwe olie. Deze prijs wordt onder andere bepaald door vraag en aanbod op de wereldmarkt.
Pagina 3 van 12
De vooruitzichten voor de vraag zijn als volgt (bron: the Economist):
De bewezen voorraden in de nu bekende oliebronnen aan ruwe olie groeien niet mee met het verbruik van olie. In
onderstaande grafiek is weergegeven welke ramingen er op dit moment gangbaar zijn (bron: Wikipedia 2013). De
piek in de productie uit de velden die bekend zijn (‘peak oil’), lag vóór 2010.
Conclusie
De conclusie uit bovenstaande grafieken en ramingen is dat de prijs van de ruwe olie waarschijnlijk zal blijven
stijgen en dat bij een gelijkblijvend fiscaal regime de prijs aan de Nederlandse pomp ook zal blijven stijgen.
Een voorzichtige raming is dat de stijgende vraag en de afnemende productie uit bekende voorraden ervoor
zal zorgen dat de prijsstijging tussen 2000 en 2013 zich in de komende jaren zal voortzetten.
Pagina 4 van 12
2.
Prijzen van batterijen en accu’s
In de pers (Z24, en The Wall Street Journal, september 2013) was het volgende bericht te lezen:
“De batterijen die gebruikt worden in elektrische auto’s zullen naar verwachting in prijs dalen. Zo rond 2020 zal
de prijs van de accu’s gehalveerd zijn”, zeggen twee topmannen van producenten van de batterijen tijdens
een technologie-evenement in de Amerikaanse staat Michigan.
“Tot op heden zijn de batterijen die nodig zijn voor de aandrijving van elektrische wagens de grootste kostenpost bij het produceren van de elektrische bolides. Zowel de autofabrikanten als de producenten van de
batterijen hullen zich in stilzwijgen over de precieze kosten van de accu’s.
De kosten worden geschat op ongeveer 500 dollar voor een kilowattuur aan opslagcapaciteit. Ter indicatie: in
een Nissan Leaf zit een batterij met een capaciteit van 24 kilowattuur. De batterij in deze auto zou dus
ongeveer 12.000 dollar kosten. Dit is bijna de helft van de prijs van de wagen.”
De onderstreepte passage maakt duidelijk dat het verkrijgen van een betrouwbaar overzicht van prijzen van
accupakketten niet eenvoudig is. Dit soort informatie is doorgaans concurrentiegevoelig en daarom geheim.
Niettemin verschijnen er ook publicaties waarin er gegevens over prijzen worden gepresenteerd. Daarnaast
worden er voorspellingen gedaan over de toekomstige prijs van lithium-ion batterijen. Onderstaande grafiek
bevat de relatie tussen de prijs van een batterypack en de cumulatieve productiecapaciteit. De onderliggende
veronderstelling is dat (onder andere) door massaproductie de prijs zal dalen.
In een presentatie bij de NCCAVS Thin Film User’s Group Meeting (September 10, 2013, James Kaschmitter,
PolyStor Energy Corporation, Livermore, CA) werd onderstaande sheet gepresenteerd, die het verschil laat
zien tussen de ontwikkeling bij halfgeleiders en de ontwikkeling bij Li-ion batterijen.
Pagina 5 van 12
Conclusie
De conclusie die hieruit kan worden getrokken, is dat een voortgaande prijsdaling van Li-ion batterijen waarschijnlijk is. Deze zal echter niet analoog verlopen aan de ontwikkeling van de prijs van halfgeleiders.
Pagina 6 van 12
3.
Rendementen van accu’s
Het rendement van accu’s neemt toe met elke nieuwe generatie die er op de markt komt. Echter: er geldt niet
zoiets als ‘de Wet van Moore’. Die wet stelt dat het aantal transistors in een geïntegreerde schakeling door de
technologische vooruitgang elke twee jaar verdubbelt. Tegelijkertijd zou de prijs daarvan halveren. In de
Scientific American van april 2013 staat echter het volgende:
“There is no Moore’s Law for batteries. The reason there is a Moore’s Law for computer processors is that
electrons are small and they do not take up space on a chip. Chip performance is limited by the lithography
technology used to fabricate the chips; as lithography improves ever smaller features can be made on
processors. Batteries are not like this. Ions, which transfer charge in batteries are large, and they take up
space, as do anodes, cathodes, and electrolytes. A D-cell battery stores more energy than an AA-cell.
Potentials in a battery are dictated by the relevant chemical reactions, thus limiting eventual battery
performance. Significant improvement in battery capacity can only be made by changing to a different
chemistry.”
Er is wel een toename geweest van de efficiency van verschillende generaties opslagtechnologie. In
onderstaande grafiek is dat af te lezen (Uit: SUBAT: An assessment of sustainable battery technology,
Peter van den Bossche, Frédéric Vergels, Joeri Van Mierlo, Julien Matheys, Wout Van Autenboer):
Pagina 7 van 12
Uit de literatuur (Journal of Power Sources; Lithium batteries: Status, prospects and future, Bruno Scrosati,
Jürgen Garche) komt wel naar voren dat de volgende doorbraak niet een vanzelfsprekendheid is:
“To further advance in the science and technology of lithium batteries, new avenues must be opened.
Changes in the chemical structures, as described herein, are not sufficient. Further improvements in safety,
environmental sustainability and energy content are mandatory; these can only be obtained by totally
renewing the lithium battery concept, so far mostly based on insertion chemistry.”
“Important examples of this evolution are already in progress with the use of lithium-air and lithium sulfur
batteries. However, key issues are still to be resolved and it must be kept in mind that the solution for the
remaining challenges will require joint efforts from a range of interdisciplinary studies and their success will
crucially depend on the efficiency of exchange of ideas and results.”
Over de levensduur van Li-Ion batterijen in auto’s zijn nog relatief weinig ervaringsgegevens bekend. Volgens
de website www.zerauto.nl (gebaseerd op Frans onderzoek van CEA):
“De gemiddelde levensduur van lithium-ion-accu’s van elektrische auto’s blijkt ook voor wetenschappers
moeilijk te bepalen. Uit onderzoek van het Franse energie-instituut CEA gaat de accu van een EV zo’n 5 tot
20 jaar mee. Opvallend is dat deze verwachting volgens de onderzoekers in lijn ligt met de gemiddelde
levensduur van personenauto’s.”
De belangrijkste factoren die de levensduur beïnvloeden hangen samen met de temperatuur. Het gaat daarbij
niet alleen om de omgevingstemperatuur, maar ook om de warmteontwikkeling wanneer stroom wordt teruggevoerd naar de accu bij het (snel) remmen van het voertuig.
Recent verschenen er publicaties over grafeen als basis voor nieuwe ontwikkelingen met betrekking tot opslag
van energie. Het is nu nog slecht in te schatten wat de betekenis op langere termijn is. De nu bekende
informatie gaat vooral over de toepassing van grafeen in halfgeleiders en in ‘super-caps’.
Conclusie
Li-Ion batterijen zijn op dit moment het meest gebruikt en het meest geschikt om toegepast te worden in
elektrische voertuigen. Er zal een aanzienlijke inspanning nodig zijn om binnen deze technologie een grote
stap voorwaarts te maken, dan wel om een nieuwe technologie te ontwikkelen. De Wet van Moore gaat niet
op voor deze technologie.
Pagina 8 van 12
4.
Rendement (Elektro)motoren
Omdat elektromotoren in veel (industriële) processen worden toegepast, is de ontwikkeling naar efficiëntere,
meer duurzame en goedkopere elektromotoren van groot economisch belang. Uit studies is naar voren
gekomen dat 70% van de energie die voor de industrie wordt opgewekt, gebruikt wordt door elektromotoren.
Het verbeteren van het rendement is daarmee een belangrijk speerpunt. Zo bestaat er in de Verenigde Staten
een onderzoeksprogramma onder de naam “Premium Efficiency Electrical Motors”. Ook in de Europese Unie
bestaan er onderzoeksprogramma’s en richtlijnen die moeten worden omgezet in regelgeving. Het gaat daarbij om het realiseren van klimaatdoelstellingen, maar ook om de energiebesparing.
Het is niet goed mogelijk om te spreken over het rendement van de elektromotor: daarvoor zijn de motoren te
veel verschillend van elkaar: wat betreft type, vermogen, toepassing en specifieke eigenschappen. Overzichten in de tijd van de ontwikkeling van het rendement zijn (binnen het tijdsbestek van één dag) dan ook niet
te maken.
Rendementsverbeteringen en de meetmethode van het rendement worden door de Europese Unie voorgeschreven in een verordening. Deze EG-verordening is de 640/2009 en is op 23 juli 2009 gepubliceerd en is
op 12 augustus 2009 in werking getreden.
“De nieuwe norm (EN 60034-2-1; 2007) schrijft duidelijk voor dat het rendement van de motor gemeten moet
worden en dat er geen rekening gehouden moet worden met lastafhankelijke verliezen. De meetmethode is in
de nieuwe norm ook duidelijk omschreven (Kolmer Elektromotoren, 2011).”
Wat betreft de toekomstige ontwikkeling worden er drie wegen geschetst. Op de website van electronics360
staat het volgende te lezen (Shaping the Future with Super-Efficient Electric Motors; Alex Chausovsky, Manager
and Principal Analyst, Motors and Mechanical Power Transmission Group, HIS):
“There are three paths that motor developers have taken to design super-efficient electric motors. One
approach utilizes rare earth mineral (REM) permanent magnets, which generate strong magnetic fields
allowing the motor to be several frame sizes smaller while maintaining a high power density. This technology
has been around for years, but the recent volatility in the prices of some key REMs, such as neodymium and
dysprosium, have made these motors so expensive, they are simply too costly for many general motor
applications.
The second approach to developing super-efficient motors relies on innovative designs that incorporate non
REM-based magnets, such as ferrite or ceramic ones. There are several U.S.-based companies that have
developed these motors, and some are starting to see growing demand from specific market sectors such as
HVAC. These motor types offer a lot of potential in the hybrid and electric vehicles market, although the broad
adoption of these vehicles is still years off.
The third category of super-efficient motors does not use any magnets. Instead, it utilizes some altered
designs of traditional inductions motors, relying on the principles of switched or synchronous reluctance to
attain the high levels of efficiency that were previously only possible with permanent magnet designs.”
Pagina 9 van 12
Conclusie
Het rendement van elektromotoren gaat omhoog als gevolg van uitvoering van verordeningen. Binnen de
bestaande technologie is verbetering mogelijk (en voorgeschreven). De toepassing van nieuwe technologieën
en het gebruik hiervan in een nieuwe of een bestaande setting gaat lang duren.
Pagina 10 van 12
5.
CO2-ontwikkeling uitstoot
De uitstoot van CO2 door het wegverkeer is afhankelijk van het type brandstof en van het verbruik van de
motor.
In onderstaande twee figuren is de ontwikkeling geschetst van brandstofverbruik (volgens de norm van het
betreffende voertuig) en voertuiggewicht van benzine- en dieselauto’s. Opvallend is de ‘knik’ in de cijfers vanaf
circa 2005. Auto’s zijn zuiniger geworden: deels vanwege het gewicht, deels vanwege kleinere en efficiëntere
motoren.
Voor de uitstoot aan CO2 is van belang hoeveel deze voertuigen gemiddeld per jaar rijden. Het aantal
kilometers per voertuig per jaar daalt in de afgelopen jaren (bron: CBS Statline 2013).
Pagina 11 van 12
Verreden kilometers personenwagens
30000
25000
20000
Benzine
15000
Diesel
10000
5000
0
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011*
2012*
De omvang van het (personen)wagenpark is de afgelopen jaren licht gestegen (bron: CBS statline 2013):
personenwagens in Nederland
8000000
7000000
6000000
5000000
4000000
3000000
2000000
LPG
Diesel
Benzine
1000000
0
Conclusie
Conclusie uit het bovenstaande is dat er een trend gaande is, die gaat naar lichtere en zuinigere auto’s.
Daarnaast rijden vooral de benzineauto’s per jaar gemiddeld minder kilometers. Of dit een blijvende trend is,
of een gevolg van de economische crisis, valt niet met zekerheid te zeggen. De omvang van het wagenpark
groeit wel constant met jaarlijks ongeveer dezelfde groeicijfers. De uitstoot aan CO2 door het wagenpark zal
naar verwachting ongeveer constant blijven of licht dalen, wanneer de trend naar lichtere en zuinigere auto’s
zich voortzet.
Pagina 12 van 12
Addendum Quickscan duurzaamheid in het OV: Trein
Datum: 2 april 2014
Auteur: Arjen van Weert
In de quickscan “duurzaamheid in het OV: Trein” zijn in een gestructureerd proces met de inzet van
expert judgement duurzame opties voor het spoor integraal gewogen met de zwaarst wegende
duurzame doelstellingen van de provincies Groningen en Fryslân (Movares, 13 december 2013,
versie 2). Een review van een externe partij geeft aan dat de quickscan goed slaagt in het
uiteenzetten van de processtappen en gedachtengang naar de voorkeurs eindbeelden en trekt de
conclusie niet in twijfel dat elektrische treinen met bovenleiding aangedreven
met groene stroom zeer waarschijnlijk het meest duurzame en milieuvriendelijke alternatief is
wanneer gekeken wordt naar direct energieverbruik en emissies. De review geeft daarnaast
waardevolle aanvullingen en draagt inzichten aan die in een vervolgstudie meegenomen kunnen
worden (Duinn, concept 29 januari 2014). In dit addendum geven we de punten aan die een
aanvulling zijn op de quickscan.
1. Brandstofprijzen zijn in de quickscan belangrijke kostendrijvers voor de exploitatiekosten.
Voor de berekeningen zijn brandstofprijzen gehanteerd die eerder in consessies zijn gebruikt
en de laatste accijnsverhogingen zijn meegenomen. Naar de toekomst toe kunnen deze
brandstofprijzen zich echter nog volgens zeer verschillende scenario’s ontwikkelen. De
quickscan heeft dit dan ook als externe risico benoemd(blz. 29). De review schat de in de
quickscan gehanteerde dieselprijs als te hoog in en de LNG prijs als te laag. Deze stelling
wordt verder niet onderbouwd met bronnen.
2. De review maakt melding van een leverancier die aarzelingen heeft met de toepassing van
een LNG motor in treinen o.a. gebaseerd op de observatie dat (bio-)LNG-motoren in
vergelijking met dieselmotoren bij gelijke omvang minder vermogen en minder koppel
hebben met een lagere energie-efficiënte. Deze melding is belangrijke input als gekozen
wordt voor een testtraject met een LNG trein.
3. Recent onderzoek geeft aan dat methaan lekkage meegenomen moet worden bij het
vaststellen van de voor- en nadelen van LNG. Dit is belangrijke input voor een testtraject
met een LNG trein.
4. In de quickscan rapportage komt onvoldoende tot uitdrukking dat dual fuel motoren kort
aan de orde zijn geweest in de gezamenlijke werksessies van de quickscan. De experts die bij
de werksessies aanwezig waren zagen dual fuel motoren niet als oplossing gegeven de
ambities/doelstellingen van met name de provincie Fryslân om fossielvrij treinen te rijden in
2050. Bovendien heeft dual fuel alleen voordelen als de Provincies op sommige locaties wel
duurzaamheidsbaten willen halen en op andere locaties deze duurzaamheidsbaten willen
loslaten.
5. De review noemt de Brandstof BTL (Biomass to Liquid). In een werksessie van de quickscan is
dit punt ook naar voren gekomen waarbij werd aangenomen dat voor de productie van BTL
hoogwaardige landbouwgrond onttrokken moet worden aan de gronden die ingezet worden
voor voedselproductie. Met name de provincie Fryslân verwacht op dit punt de nodige
weerstand.
6. In de quickscan is aangegeven dat bij inductie een langere stilstand bij een halte verwacht
wordt dan gemiddeld nodig in een dienstregeling. Hier volgt een voorbeeld berekening:
ProRail hanteert 42 seconden als uitgangspunt voor een haltering van een stoptrein in de
dienstregeling. Als bijvoorbeeld een SLT4 trein op basis van huidige inzichten en
laadvermogen minimaal 30 kWh moeten laden bij een halte bij een inductieplaat met het
hoge vermogen van 500 kW zal deze meer dan 210 seconden boven de inductieplaat
moeten stilstaan.
7. Vervoerders geven aan dat bij inzet van sneller (elektrisch) materieel in de huidige
dienstregeling op de enkelsporige baanvakken langere buffertijden ontstaan die gebruikt
1
8.
9.
10.
11.
12.
13.
kunnen worden om vertragingen in te lopen (robuustheid). Als er geen vertragingen zijn
kunnen de treinen deze buffertijden gebruiken om eerder uit te rollen wat minder energie
kost (energie zuinig rijden).
Na de afronding van de werksessies voor deze quickscan (september 2013) heeft ProRail
ambities naar buiten gebracht om te komen tot een nieuw 3kV bovenleidingsysteem.
Reductie van aanlegkosten, reductie van energieverliezen en meer mogelijkheden voor
energie recuperatie worden verwacht. Wij adviseren om deze optie mee te nemen in de
vervolgstudie.
Na de afronding van de werksessies voor deze quickscan (september 2013) heeft Movares
een studie gedaan voor Rijkswaterstaat waarbij alle netwerk- en veiligheidseffecten van de
LNG supply chain zijn vastgesteld. In een vervolgstudie brengt Movares graag deze contacten
met RWS in.
De review geeft aan dat naar hun weten het niet mogelijk is om als lokale overheid rentevrij
te investeren in infrastructuur en dat 5% aan de lage kant is om vreemd vermogen aan te
trekken. Duinn is daardoor van mening dat de kosten in de infrastructuur consequent te laag
worden ingeschat. Movares deelt deze mening niet.
In de review is Duinn stellig van mening dat de CO2 uitstoot van met name LNG zoals die in
de grafiek wordt gegeven onmogelijk is, maar geeft niet aan waarop zij dit baseert. De
quickscanrapportage van Movares is opgesteld met gebruikmaking van expert judgement.
Movares maakt graag gebruik van kennis van anderen die beter geïnformeerd zijn.
In de review acht Duinn de grote reductie in fijnstof mogelijk, de NOx reductie lijkt te hoog
te liggen. De review geeft niet aan waarop zij dit baseert. Movares deelt deze mening niet.
In figuur 1.1 en figuur 5.1 van de quickscan staan de mogelijke ontwikkelpaden naar de
eindbeelden. Hierin is een eindbeeld “LNG” benoemd, hiermee wordt echter “bio-LNG”
bedoeld. Het aangepaste figuur staat hieronder.
NU
2015
2020
Elektrificatie realisatie
2035
2050
Elektrificatie
Waterstof
? nog onbekende optie
Bio-LNG
Planfase
LNG test fase
LNG realisatie,
Waterstof test
fase
2
Review
Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein
Kenmerk
GR2014.M276vd2
Datum
3 februari 2014
Auteurs
Marcel Brouwer (hoofdauteur)
Duinn BV
Onderzoek- en adviesbureau
Noorderhaven 68
9712 VM Groningen
Age van der Mei (redactie)
Status
Postbus 1414
9701 BK GRONINGEN
Definitief
T +3150 8200 292
Opdrachtgever
Provincie Groningen
Dhr. Frank Bouma
Postbus 610, 9700 AP Groningen
Martinikerkhof 12, 9712 JG Groningen
VERTROUWELIJK
Onderwerp: Review op ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: trein’ van Movares
Inleiding,
De provincies Groningen en Fryslân hebben Movares opdracht gegeven om duurzame
alternatieven voor de dieseltreintracés in beide provincies in beeld te brengen en deze in een
quick-scan beargumenteerd te trechteren naar twee à drie haalbare opties voor de aanvang van de
volgende concessie in 2020.
Duinn is gevraagd door de provincie Groningen om een beoordeling uit te voeren van de door
Movares uitgevoerde quick-scan naar duurzame alternatieven voor de diesel-elektrische
aandrijving van de treinen op de zogenoemde Noordelijke Nevenlijnen.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
1
Samenvatting review
Movares geeft in haar quickscan twee 'voorkeurseindbeelden' en de 'kwantitatieve en objectieve
beoordelingen' waarop deze ‘zoveel mogelijk is gebaseerd’. De studie slaagt in het uiteenzetten
van de processtappen en gedachtengang naar de voorkeurseindbeelden. Echter, de objectieve en
kwantitatieve onderbouwing beoordelen wij als onvoldoende door: 1. ontbrekende methodiek,
scope en definities en 2. onvolledige onderbouwing en berekeningen. Duinn kan de bevindingen
en resultaten daardoor niet reproduceren, bevestigen of ontkrachten op basis van de in het
rapport beschreven methodologie en informatie.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
2
Scope en methodiek van de review
Duinn gaat met name in op de objectieve en kwantitatieve onderbouwing van de quick-scan. Om
een objectieve en transparante afweging te kunnen maken tussen nieuwe aandrijftechnologieën
ten opzichte van diesel-elektrisch en tot realistische eindbeelden te komen voor de treinen op de
Noordelijke Nevenlijnen worden de volgende stappen doorlopen :
1)
Doelstelling
Duurzaam alternatief voor diesel-elektrische treinen
2)
Nulmeting
Situatie 2013
-Opbouw van het concessiegebied
-Het treinmaterieel
-Inzet in dienstregeling
3)
Referentie 2020
Updaten nulmeting naar 2020 concessie
-Wijzigingen in dienstregeling
-Wijzigingen in spoorinfrastructuur en materieel
-Brandstofprijzen en accijns
-Overige relevante bestekseisen
4) Toetsingscriteria
Opstellen van de beslistrechter
-Minimumeisen materieel op basis van referentie
-Tijdspanne van transitie
-Definities en aannames
5)
Technische haalbaarheid
Toetsen van alternatieve aandrijvingen aan grenzen van volume,
massa en prestaties van de huidige diesel-elektrische treinen.
6) Praktische haalbaarheid
Toetsen van de technisch haalbare aandrijvingen op praktische
haalbaarheid bij aanvang van of gedurende het tijdsbestek.
7)
Economische prestatie
Bepalen exploitatiekosten van de praktisch haalbare
aandrijvingen in de dienstregeling ten opzichte van de (dieselelektrische) referentie situatie in 2020
8) Milieuprestatie
Bepalen van de duurzaamheidsprestaties van de praktisch
haalbare alternatieve aandrijvingen bij inzet in de dienstregeling
ten opzichte van de diesel-elektrisch referentie 2020
9) Eindbeeld
De twee economisch én duurzaam meest verantwoorde opties
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
3
1.
Review bevindingen van de doelstelling
In de quick-scan is de keuze gemaakt om de grootste duurzaamheidambitie leidend te maken.
Duurzaamheid wordt niet gedefinieerd in het rapport, dit leidt tot onduidelijke afwegingen bij de
invulling van de doelstellingen van de provincies Groningen en Fryslân met gevolgen voor de te
kiezen eindbeelden.
De provincie Fryslân heeft als doelstelling om in 2050 geen fossiele brandstoffen te gebruiken. De
provincie Groningen streeft naar 80 – 95 % CO2 reductie. Echter, niet-fossiele brandstoffen
reduceren niet per definitie CO2, dat wordt bepaald door de grondstoffen, productiemethode en
toepassing.
De doelstelling van de provincie Fryslân om in 2050 ‘nagenoeg fossielvrije motoren’ te gebruiken,
wordt als grootste duurzaamheidambitie gesteld. Duurzaamheid wordt daardoor in de quick-scan
automatisch gedefinieerd als zijnde niet-fossiel. De CO2-ambitie van de provincie Groningen sluit
hier niet zonder meer op aan.
2.
Review bevindingen van de nulmeting
Movares beschrijft de kenmerken van de huidige diesellijnen als volgt (pagina 7):
•
Alle niet-geëlektrificeerde spoorlijnen in Fryslân en Groningen
•
Circa 270 kilometer spoor
•
48 stations
•
8.000.000 treinstelkilometers per jaar
•
Als referentiematerieel gelden de huidige diesel-elektrische treinen van Stadler. De
treinstellen van Arriva rijden 8 miljoen kilometer per jaar
•
Dieselverbruik van de treinen bedraagt 8 miljoen liter per jaar
•
De referentie dieselprijs wordt gesteld op € 1,13, inclusief 3% accijnsverhoging in 2013.
(pagina 21)
Duinn beschouwt deze uitgangspunten als onvoldoende om een kwantitatieve analyse te kunnen
maken van de gevraagde vervoersprestatie in 2020.
De 270 kilometer wordt niet uitgesplitst naar trajecten, baanvaksnelheden, stations en
enkel- of dubbelspoor. De spoorinfrastructuur bepaalt de limieten van de dienstregeling en
hieruit volgt de inzet en exploitatie van het treinmaterieel.
In de quick-scan wordt uitgegaan van 8.000.000 treinstelkilometers per jaar. Bij navraag bij
de provincies Groningen en Fryslân blijkt dat er in 2013 ruim 8,5 miljoen kilometer is
gereden.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
4
De omvang, samenstelling, inzet, kosten en technische kenmerken van het huidige
materieel worden niet gegeven. Ook melding van reservematerieel en specifieke koppeling
tussen materieel en traject zoals de grensoverschrijdende treinen naar Leer ontbreken.
Er wordt een algemeen brandstofverbruik gegeven. Echter, de twee types GTW 2/6 (twee
wagons en één motorwagen) en de GTW 2/8 (drie wagons en één motorwagen) verschillen
19 ton in leeggewicht. Bovendien verschilt het brandstofverbruik sterk bij inzet op
baanvakken met 140 kilometer per uur of op baanvakken met 60 kilometer per uur.
De accijnsverhoging per 1 januari 2013 bedroeg 0,95 cent per liter tot een totaal van 44,028
cent per liter (inclusief voorraadheffing). Dit betreft een stijging van iets meer dan 2%. De
gevolgen van het afschaffen van het rode diesel tarief voor treinen per 1 januari 2013
worden niet besproken, net als de al vastgestelde accijnsverhoging van 3 eurocent per liter
voor diesel per 1 januari 2014. [Bron: Wet op de Accijns]
Er wordt geen melding gemaakt van de grootverbruikerskorting die een vervoerder als
Arriva nog kan bedingen bovenop de grootverbruik dieselprijs. Duinn schat de door Movares
gehanteerde dieselprijs als te hoog in. De gestelde prijs van € 1,13 per liter komt overeen
met die voor een middelgroot vrachtwagentransportbedrijf. Voor treinen kan dit lager
liggen.
3.
Review bevindingen van het referentiescenario per 1 januari 2020
De aanvang van de nieuwe treinconcessie is in 2020. Duurzaam aangedreven treinmaterieel moet
functioneren in de omstandigheden zoals die in 2020 aan de orde zijn. Het is niet eenvoudig om
deze voor 2020 exact te voorspellen, maar er is al wel informatie beschikbaar over ontwikkelingen
voor de Noordelijke Nevenlijnen in de aanloop naar de nieuwe concessieperiode. Deze belangrijke
ontwikkelingen voor het succesvol inzetten van duurzaam treinmaterieel zijn niet meegenomen in
de quick-scan:
Onder andere de extra (tweede) sneltrein tussen Groningen en Leeuwarden, verandering
van dienstregeling, de spoorlijn Veendam – Stadskanaal etc. zorgen ervoor dat het aantal
dienstregelingkilometers groeit, volgens de provincies zal dit aantal in 2020 oplopen tot
tenminste 9,5 miljoen kilometer. [Bron: provincie Groningen]
Reeds geplande verdubbelingen van spoorlijnen en verhogingen van baanvaksnelheden
staan aantrekkelijkere dienstregelingen toe voor de reiziger. Dit betekent nieuwe
randvoorwaarden voor de inzet van alternatieve brandstoffen met andere milieu-effecten.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
5
In de quick-scan wordt de verwachting uitgesproken dat diesel op de lange termijn minder
beschikbaar zal zijn door het fossiele karakter, “bronnen zullen steeds meer opdrogen”. De
lange termijn wordt niet gedefinieerd en er wordt niet onderbouwd waarom dit relevant is
voor de diesel-elektrische treinen tot 2050 of daarna. De hoofdvraag is voor welke prijs de
diesel beschikbaar is. De futures op de internationale oliemarkt wijzen tot 2019 nog niet op
schaarste –de olieprijzen laten een dalende lijn zien [Platts, 2014].
Het is van belang om te stellen dat de treinconcessie wordt aanbesteed en er geen
overnameregeling is voor het huidige materieel. Het is daarom geen garantie dat het huidige
materieel blijft, dat hangt af van de inschrijving van de winnende vervoerder.
4. Review bevindingen van de toetsingscriteria
Het beoordelen van duurzame alternatieven ten opzichte van de huidige treinen begint met de
selectie van mogelijke kandidaten. Waar moet een alternatief aan voldoen om als succesvol
alternatief te kunnen worden beschouwd?
In de Quickscan worden in totaal 20 mogelijke duurzaamheidsopties in het spoorsysteem
gegeven. Deze opties zijn in kaart gebracht door experts van Movares, Significant, Arriva en de
provincies Groningen en Fryslân. Er wordt onvoldoende onderbouwd op welke gronden deze
opties zijn gekozen of uitgesloten. Een methodiek en uitleg zijn niet gegeven.
Dit roept vragen op over de technische en praktische toepasbaarheid van deze opties in het
spoorsysteem. Zo stelt Movares:
Doordat de huidige diesel-elektrische treinen modulair zijn opgebouwd kunnen deze relatief
makkelijk worden omgebouwd door alleen het motorgedeelte te vervangen. (pagina 11)
Het klopt dat de treinen modulair zijn opgebouwd; één motorwagen en twee of drie wagons, maar
het is onduidelijk wat wordt bedoeld met het motorgedeelte. Het is een groot verschil of de hele
motorwagen wordt aangepast of uitsluitend de motoren zelf. De huidige treinen hebben twee
dieselmotoren met een totaal opgesteld vermogen van 760 kW in twee gescheiden dieselelektrische aandrijflijnen. Er wordt geen melding gemaakt van het feit dat er twee motoren zijn,
het merk of type, het opgestelde vermogen, het formaat, het gewicht de opstelling, de
brandstoftanks of het feit dat deze onafhankelijk van elkaar opereren. Ook de actieradius van het
huidige materieel wordt niet vermeld.
Daarnaast worden de volgende vragen niet beantwoord om de haalbaarheid te toetsen:
 Hoeveel vermogen moeten de motoren leveren om de dienstregeling in 2020 te kunnen
rijden?
 Wat zijn de beperkingen met betrekking tot gewicht en omvang van de motoren?
 Waar op het treinstel kan de brandstof of energie worden opgeslagen?
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
6
 Kan er genoeg brandstof of energie worden meegenomen om de vervoersvraag vanaf 2020
te kunnen vervullen?
Duurzaamheid wordt gedefinieerd als zijnde niet-fossiel. De doelstelling van de provincies
Groningen en Fryslân om in 2050 ‘nagenoeg fossielvrije motoren’ te gebruiken staat centraal.
Fossiele brandstoffen zoals LNG of GTL vallen daardoor af als eindbeeld, ook als ze zouden
kunnen dienen als transitiestap naar duurzame brandstoffen tot 2050, zoals wél wordt genoemd in
de samenvatting.
De lijst is niet uitputtend en kan nog worden aangevuld met bijvoorbeeld BTL, (biomass-to-liquid)
oftewel synthetische biodiesel en dual-fuel motoren.
5.
Review bevindingen van de technische haalbaarheid
De technische overweging tussen aandrijvingstechnologieën wordt beschreven als:
Verbrandingsmotoren hebben onvoldoende vermogen om bij lage snelheden direct de wielen
een trein aan te drijven. Daarom wordt er doorgaans gebruik gemaakt van elektrische motoren
met of een bovenleiding óf een verbrandingsmotor gekoppeld aan een generator. (pagina 9)
Door vervanging van het ‘motorgedeelte’ kan diesel als technologie op de trein zelf worden
vervangen door GTL, LNG, Bio-LNG en Accu’s, Supercaps of Waterstof brandstofcellen. Extern
kan elektriciteit worden aangeleverd via een traditionele bovenleiding, een inductie systeem of
stukken bovenleiding op beperkte gedeeltes van de spoorlijn. GTL en LNG vallen af omdat het
fossiele brandstoffen zijn (pagina 10 t/m 13)
Deze bevindingen zijn om een aantal redenen onvolledig te noemen.
Movares stelt dat direct mechanisch aangedreven treinen met dieselmotoren onvoldoende
vermogen hebben. Los van het feit dat de termen koppel en vermogen worden verward, worden
direct aangedreven LNG en Bio-LNG treinen wel als haalbare optie gepresenteerd. Echter, (bio)LNG-motoren zijn ontstekingsmotoren in plaats van compressiemotoren zoals dieselmotoren en
leveren bij gelijke omvang beduidend minder vermogen en minder koppel met lagere energieefficiëntie.
Ook toepassing in een LNG- of Bio-LNG-elektrische opstelling vereist ontstekingsmotoren met
voldoende vermogen en aparte opslagtanks. Een ander praktisch punt wat niet wordt toegelicht is
hoe en waar er voldoende brandstoftanks geplaatst worden.
Tussen 2020 en 2050 zitten nog twee concessieperiodes van 15 jaar. Dit biedt ruimte om met een
lange(re) aanloopperiode van een fossiele brandstof over te stappen op een duurzaam alternatief
die in dezelfde motoren kan worden toegepast, echter dit wordt niet als eindbeeld meegenomen.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
7
Recuperatie van remenergie via draad wordt uitgesloten omdat de treinen op de Noordelijke
Nevenlijnen elkaar voornamelijk tegenkomen bij stations en tegelijk remmen of optrekken en
dus geen gebruik kunnen maken van vrijgekomen remenergie van de andere trein. De op dit
moment beschikbare accu’s hebben een te korte levensduur om aantrekkelijk te zijn voor
opslag. Recuperatie van remenergie met supercaps is wel mogelijk. (pagina 11 / 13)
Het is niet duidelijk of dit geldt voor alle stations en alle trajecten of hoeveel er bespaard zou
kunnen worden in het meest ideale geval. Basisinformatie zoals hoeveel energie er vrijkomt bij het
remmen bij verschillende snelheden en treingewicht en hoeveel daarvan kan worden
teruggewonnen ontbreekt. Evenmin wordt er onderscheid gemaakt tussen tussenstops of
eindstations. Er ook wordt niet genoemd waar op de trein de supercaps moeten worden geplaatst
(is er genoeg ruimte in de motorwagen?) en of deze één van de of beide verbrandingsmotoren
vervangt.
Elektrificatie met Inductie / Partiële draad vereist dat tijdens de duur van de stop voldoende
energie geladen moet kunnen worden om op snelheid het volgende station te halen, ook indien
er een noodstop wordt gemaakt. (pagina 13)
‘Voldoende’ wordt niet gedefinieerd en de duur van een stop wordt ook niet uitgewerkt. Net als de
vraag of het technisch mogelijk is of er voldoende elektriciteit on-board kan worden opgeslagen
voor de benodigde duur.
Een magneetzweefbaan kost 20 tot 40 miljoen euro per kilometer en kost erg veel en valt af als
optie. (pagina 13)
Als bron wordt de Regionale Stuurgroep Zuiderzeelijn gegeven, maar niet welke kosten zijn
meegenomen en waarom deze getallen representatief zijn voor de situatie in Fryslân en
Groningen. Ook de vraag vanaf welk bedrag een optie te kostbaar wordt, is niet onderbouwd.
De dienstregeling ligt grotendeels vast vanwege de infrastructuur en de machinisten hebben al
een milieubewust rijgedrag. Daarom valt er een meer duurzamere exploitatie van de
dienstregeling af als optie. (pagina 12)
Het is nu al bekend (zie referentie 2020) dat er aanpassingen aan het spoor, baanvakken en de
dienstregeling plaats gaan vinden in de nabije toekomst. Mogelijke besparingen met extra
infrastructuur zoals bijvoorbeeld volledig dubbelspoor, zijn niet uitgewerkt in de quick-scan.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
8
6. Review bevindingen van de praktische haalbaarheid
De railsector is een onderdeel van het openbaar vervoer met een groot aantal praktische
beperkingen voor verandering. De eerste is de termijn waarop investeringen in materieel en
infrastructuur spelen, deze termijn is ook concessie overlappend. Ten tweede de strenge wet- en
regelgeving met betrekking tot veiligheid en toelating op het spoor. Ten derde de
miljoeneninvesteringen die gemoeid zijn met de aanschaf van treinmaterieel en -infrastructuur.
De quick-scan is gebaseerd op het feit dat de huidige treinen worden omgebouwd en dat er ook
in de nieuwe concessie mee zal worden gereden. Dit hoeft gezien het bestek niet het geval te zijn
aangezien een nieuwe vervoerder kan besluiten om met nieuwe treinen in te schrijven op de
nieuwe aanbesteding. Wanneer een alternatieve brandstof wordt voorgeschreven, is het maar de
vraag of er voldoende aanbieders zijn om niet te conflicteren met de Europese
aanbestedingsregels [EU directive 1370/2007/EC].
De duur van treinconcessies zijn door diezelfde aanbestedingsregels gelimiteerd tot een periode
van 15 jaar. De technische en economische levensduur van materieel en infrastructuur bedragen
doorgaans tussen de respectievelijk 30 en 50 jaar of soms zelfs nog langer.
De vervoerder moet de zekerheid hebben dat de investeringen in het materieel en infrastructuur
gedurende de concessieperiode terugverdiend kunnen worden en dat aan de bestekseisen kan
worden voldaan. Hierom worden hoge eisen gesteld aan de betrouwbaarheid, onderhoud en
inzetbaarheid van de trein. De quick-scan schrijft hierover:
Elektrische motoren in treinen zijn een “ proven technology”. Waterstof en partiële inductie zijn
dat nog niet. LNG motoren zullen binnen afzienbare termijn “proven technology” zijn en LNGelektrisch is nog niet uitontwikkeld.
Het enige wat voor een vervoerder bepaalt of een technology proven is of niet, is als het zich
daadwerkelijk heeft bewezen op een trein, in een dienstregeling. Totdat dit het geval is, is het
een onzekerheid oftewel risico. Risico’s moeten worden afgedekt in de vorm van een extra risicoopslag voor de exploitatie. Deze opslag zal voor waterstof en partiële inductie hoger liggen dan
voor LNG.
LNG moet zich eerst bewijzen voordat er veel onderzoeksgelden naar LNG motoren voor
mobiele toepassingen zullen gaan. De markt voor motoren voor schepen en treinen is niet zo
groot en in aantallen te verwaarlozen ten opzichte van vrachtwagens en bussen. Dit beperkt de
mate van onderzoek en investeringen in nieuwe technologieën.
Indien alleen de dieselmotoren moeten worden vervangen, is de energiedichtheid met betrekking
tot volume en gewicht toereikend voor de bestaande motorwagen of moet er een heel nieuwe
motorwagen worden gebouwd? Aannemende dat de huidige motorwagens op de maximale
toegestane asdruk worden gebouwd, is er weinig ruimte voor aanpassingen. Als er een heel
nieuwe motorwagen ontworpen zou moeten worden ontworpen is het de vraag hoeveel
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
9
fabrikanten dat willen of kunnen leveren voor de 51 treinstellen in Noord Nederland en op wat
voor termijn. De homologatie of toelating van nieuw materieel op het spoor kan vijf tot tien jaar
duren, dit belangrijke punt wordt niet genoemd in de quick-scan.
Met betrekking tot de infrastructuur concludeert Movares het volgende.
Partiële elektrificatie vereist langere halteringen op stations en daarmee een aangepaste
dienstregeling. Deze optie is onmogelijk voor sneltreinen die weinig stoppen en de
energievoorziening kan niet genoeg energie leveren voor gekoppelde treinen.
Deze stelling wordt niet onderbouwd in het rapport. De vragen hoeveel energie er benodigd is en
hoeveel er daadwerkelijk geleverd kan worden, worden daarmee niet beantwoord. Of het voor
stoptreinen wél mogelijk is, is onbekend. Over de voordelen van elektrisch rijden in de praktijk
schrijft Movares:
Elektrische treinen kunnen sneller optrekken, dit creëert robuustheid waarmee de punctualiteit
wordt vergroot en biedt meer mogelijkheden voor energiezuinig rijden.
Dit is een opmerkelijke conclusie, want robuustheid wordt niet gedefinieerd en blijft daardoor een
vaag begrip. Ook de koppeling met energiezuinig rijden wordt niet verder toegelicht.
Reizigerstreinen kunnen integraal doorrijden tussen Groningen en Duitsland omdat aan de
Duitse kant ook elektrificatie voor handen is.
Gezien het feit dat in Nederland en Duitsland een andere rijdraadspanning wordt gehanteerd,
respectievelijk 1500 Volt gelijkspanning en 15.000 Volt wisselspanning op 16 2/3 Hz, dienen treinen
te worden uitgerust met extra omvormers voordat er integraal kan worden doorgereden tussen
Groningen en Duitsland.
De huidige treinen die naar Leer rijden zijn al speciaal aangepast om ook aan Duitse
veiligheidssystemen te voldoen. Het is maar de vraag óf het technisch en praktisch mogelijk is om
de motoren op beide netten te laten tijden en zo ja, tegen welke kosten. Deze problemen komen
niet aan bod in de quick-scan, net als bijvoorbeeld de gevolgen voor het tankregime bij
alternatieve brandstoffen of de mogelijkheden hiervoor in Duitsland.
De trein kan ook bij Bio-LNG en waterstof volstaan met 1x per dag tanken net zoals diesel.
.
In de huidige concessie wordt er getankt op de stations Groningen en Leeuwarden. Uitgaande van
de (niet bewezen) stelling dat er inderdaad voldoende (bio-)LNG kan worden opgeslagen aan
boord een trein om 1x per dag te tanken, of dat (bio-)LNG voldoende vermogen kan leveren,
zullen er nieuwe vulpunten moeten komen, hoogstwaarschijnlijk buiten de bebouwde kom
vanwege de veiligheidseisen. Dit vereist niet alleen nieuwe infrastructuur, maar ook nieuwe
tankregimes en rangeerschema’s, de gevolgen hiervan op de exploitatie zijn onbekend.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
10
Bij LNG is sprake van licht ontvlambaarheid en waterstof kan explosief zijn. Omdat bussen al
met deze technieken rijden is de verwachting dat dit technisch afdoende kan worden afgedekt.
Wel zijn veiligheidsnormeringen en regelgeving rond het spoor nog niet hiervoor ingericht bij
zowel het rijk provincies, gemeentes en ProRail. Dit vormt een risico voor een snelle invoering
van de eindbeelden met (bio)-LNG en waterstof.
Waterstof kan niet alleen explosief zijn, het is explosief. Het wordt momenteel ingezet in twee
bussen in Amsterdam. Dat is een heel andere schaalgrootte dan twee vulpunten waar elk 25 (of
meer) treinen elke dag het equivalent van 1.000 liter diesel aan waterstof moeten kunnen tanken.
Het is de vraag waar tankstations van deze omvang formaat geplaatst kunnen en mogen worden.
Gezien de ervaringen met LPG voor het wegverkeer kan het vergunningstraject veel tijd vergen.
7.
Review bevindingen van de economische prestatie
De kosten voor het exploiteren van duurzame treinen wordt in deze review in twee delen
opgesplitst. Allereerst worden de aannames en methode om tot een eerste kosteninschatting te
komen beoordeeld. De kosteninschattingen van de door Movares gekozen alternatieven worden
door Duinn bij de eindbeelden tegen het licht gehouden.
Over het algemeen kan worden gesteld dat op basis van de door Movares beschreven
uitgangspunten en methodiek de berekeningen niet gereproduceerd kunnen worden. Van de
volgende punten wordt niet benoemd wat wordt meegenomen:

Aanpassing van brandstofkosten aan reeds bekende accijnstellingen en geldende
grootverbruikskortingen

Overnameregelingen van materieel en infrastructuur

Wat valt er onder vervangingskosten

Het aantal treinen en jaren waar de infrastructuur over wordt afgeschreven

De kosten van aanpassingen of bouw nieuwe motorwagens

De kostenen tijdspad van het nieuwe homologatieproces.

De kosten en consequenties van het eventueel stil moeten leggen of beperken van het
treinvervoer tijdens werkzaamheden.

Het opleiden of omscholen van betrokken personeel

De vereiste aanpassingen aan werkplaats, tankinrichtingen, verzekeringen

De schaalgrootte, hoeveel treinen worden omgebouwd om de (ontbrekende) project en
homologatiekosten over af te schrijven.

De verdeling van het dragen van de risico’s van ‘unproven technologies’ verdeeld over de
vervoerder, de concessieverlener en de reiziger

Pilotproject kosten
Daarnaast wordt er een aantal aannames in de studie gehanteerd waarin Duinn zich niet kan
vinden:
LNG € 0,80 per km, bio-LNG € 0,85 per kilometer.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
11
Om tot deze conclusie te komen moet het energieverbruik per kilometer bekend zijn, de energieinhoud per kilogram (bio-)LNG en de prijs per kilogram (bio-)LNG. Het energieverbruik is sterk
afhankelijk van de dienstregeling en de efficiëntie van de nieuwe LNG motor. De verschillen van de
huidige dienstregeling met de dienstregeling vanaf 2020 worden niet meegenomen. Een
gasmotor is 2o – 30 % minder efficiënt dan een dieselmotor.
De LNG-pompprijs is nu € 1,09 per kg inclusief accijns, het verbruik moet dus significant lager
liggen ten opzichte van diesel om deze prijzen per kilometer te halen, dat is gezien de lagere
efficiëntie niet te verwachten. Zoals de wet nu is gaat vanaf 2018 de accijns van 19 cent per
kilogram nu naar 32 cent per kilogram na afschaffing van de tijdelijke teruggaafregeling. De
groenwaarde is voor regulier groen gas al ruim meer dan 5 cent per kilogram, dat zal naar
verwachting niet minder worden met relatief schaars bio-LNG. Dan wordt er nog niet
gesprokenover de tankinfrastructuurkosten.
Relatief lage kosten voor LNG tankfaciliteiten van € 400.000,- per vulpunt.
Voor deze stelling wordt verwezen naar Significant/TNO, maar niet naar de onderliggende studie
waaruit blijkt wat allemaal is opgenomen in dit vulpunt. Zaken als opslagcapaciteit, druk,
veiligheidsystemen, vergunningtraject etc. worden niet benoemd. De precieze hoogte van de
kosten alsmede waarmee vergeleken het relatief is, is niet duidelijk.
Als de investeringen in de infrastructuur privaat gefinancierd moeten worden tegen een rente
van 5% per jaar komen de infrastructuurkosten er als volgt uit te zien.
In de quickscan worden de exploitatiekosten berekend met twee rentepercentages: 0 % en 5 %.
Het is bij ons weten niet mogelijk om als lokale overheid rentevrij te investeren in infrastructuur
zoals Movares lijkt te impliceren in tabel 4.5 op pagina 22. Bovendien is 5% kapitaalskosten aan de
lage kant om vermogen aan te trekken. Daardoor worden de kosten in de infrastructuur te laag
ingeschat.
Elektrische draad: lagere energiekosten per kilometer van € 0,30 / km.
Op basis van het energieverbruik zoals gegeven in tabel 4.1 is het energieverbruik volgens
Movares tenminste 3 kWh/km, exclusief verliezen. De elektriciteitsprijs komt dan uit op € 0,10 /
kWh. Dit zit in dezelfde prijsrange als dat van de allergrootste elektriciteitsverbruikers in
Nederland. Het is de vraag of de spoorbeheerder de nieuwe vervoerder eenzelfde lage prijs kan
bieden, ook gezien de volledige nieuwe infrastructuur die moet worden aangelegd.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
12
8. Review bevindingen van de milieuprestaties
Onder de milieuprestaties verstaan we de gevolgen voor klimaat, lokale luchtkwaliteit,
leefomgeving en geluid.
Het energieverbruik en de CO 2-uitstoot op (pagina 17 en 18) hangen nauw met elkaar samen. In
beide gevallen worden er geen onafhankelijke onderliggende bronnen gegeven bij tabel 4.1 en de
twee getoonde grafieken. Ook ontbreekt de methodiek van de gehanteerde Well-to-Wheel
berekeningen.
Voor het energieverlies bij de omzetting van energie wordt bijvoorbeeld in tabel 4.1 voor
elektriciteit wel het verlies bij opwekking en transport meegenomen, maar dit gebeurt niet voor de
productie en transport van diesel en (bio-)LNG.
De CO2-uitstoot van met name LNG zoals die in figuur 4.2 op pagina 18 wordt gegeven, is
onmogelijk. Het hogere energieverbruik compenseert de lagere koolstofinhoud van methaan ten
opzichte van diesel en dan wordt er ook nog niet gesproken over methaanlekkage. Methaan is een
krachtig broeikasgas, methaan telt 25 keer zo zwaar als koolstofdioxide volgens het IPCC [Bron:
IPCC Fourth Assesment Report 2007]. Methaan kan onverbrand ontsnappen via de uitlaatgassen
of afgeblazen worden wanneer de druk in de (logistieke keten) opslagtanks door verdamping te
groot wordt.
Ook het verschil in de CO2-uitstoot tussen LNG en bio-LNG bedraagt in het rapport zo’n 30%. Het
precieze verschil hangt sterk samen met hoe het LNG geproduceerd is en hoe de productieketen
precies is vormgegeven en gedefinieerd. Welke getallen aan deze grafiek ten grondslag liggen is
niet inzichtelijk.
LNG motor produceert de helft minder geluid (Bron: Energy Valley) (pagina 23)
Voor deze stelling is het van belang welke motoren met elkaar worden vergeleken, dit wordt
echter niet duidelijk. Geldt dit ook voor 500 kW LNG-motoren die niet ontworpen zijn voor het
railverkeer in vergelijking met de nieuwste dieselmotoren? Wordt hier ook de nog mogelijke
geluidsreductie door middel van isolatie van (diesel)motoren meegenomen?
(Bio)-LNG heeft 84% lagere fijnstof uitstoot en -95% lagere Nox uitstoot
Hierbij is niet duidelijk ten opzichte van wat de lagere uitstoot betreft. Zijn dit nieuwe LNG
motoren in 2020 ten opzichte van de huidige Euro IV motoren of de Stage IIIb dieselmotoren die
Euro IV motoren hebben vervangen in nieuwe GTW’s of “gemiddelde” diesel elektrische treinen.
De bronvermelding ontbreekt. Duinn acht de grote reductie in fijnstof mogelijk, de gestelde NOx
reductie wordt ingeschat als te hoog.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
13
9. Review bevindingen van de gekozen eindbeelden: elektrificeren en bio-LNG
Movares stelt dat de belangrijkste afweging voor de twee gekozen eindbeelden wordt gevormd
door de ambitie om in 2050 fossiel vrij te rijden.
Quick-scan overwegingen bij elektrische treinen met bovenleiding zijn (Movares):
•
Potentie om alle doelstellingen te halen.
•
Exploitatiekosten worden op een vroeg moment gereduceerd.
•
Hoge investeringskosten bij het aanleggen van een bovenleiding in de infrastructuur, hierdoor
ontstaat een inflexibel systeem.
•
Mogelijke budgetten voor infrastructuur verbeteringen die over een paar jaar niet meer
beschikbaar zijn.
•
Vanaf goedkeuring voor elektrificatie tot ingebruikname van een eerste geëlektrificeerd traject
zal minimaal 2 jaar duren. Veel langere doorlooptijden (3 tot 5) jaar komen regelmatig voor bij
ingewikkelde procedures of aanbestedingen.
Duinn trekt deze vijf overwegingen van Movares op zichzelf niet in twijfel. De methodiek en
afwegingen om tot deze conclusie te trekken, deelt Duinn niet. Wel beamen wij dat elektrisch met
bovenleiding aangedreven met groene stroom de meest duurzame en milieuvriendelijke alternatief
is wanneer gekeken wordt naar direct energieverbruik en emissies.
Of de exploitatiekosten gereduceerd worden hangt af van een groot aantal factoren. De
voornaamste factor is hoeveel een volledige elektrificatie van het spoor in de praktijk zal kosten en
de ontwikkeling van de dieselprijs. Er is ook nog energie-efficiëntie winst te behalen indien er een
hoger voltage dan het in Nederland gebruikelijke 1,5 kV gelijkstroom, wordt toegepast wat voor
lagere energiekosten in de exploitatie kan zorgen.
Het is niet gezegd dat de genoemde kengetallen voor elektrificatie ook toegepast kunnen worden op
de Noordelijke Nevenlijnen. Elektrificeren gaat in fases en moet buiten de dienstregeling om
gebeuren in verband met veiligheid. Gezien het feit dat de treinen rijden gedurende de gehele dag
van 05:48 tot 01:09, is slechts een korte tijdsperiode ‘s nachts beschikbaar om het werk uit te voeren
zonder de dienstregeling te onderbreken, dit werkt kostenverhogend en/of gaat ten koste van de
dienstregeling gedurende een lange periode van mogelijk meerdere jaren.
Investeringen in railinfrastructuur en treinmaterieel worden vrijwel altijd gemaakt voor een periode
van 30 jaar of langer en zijn daarom per definitie inflexibel. Wanneer de bovenleiding wordt
afgeschreven over een periode van 50 jaar, scheelt het gezien de concessieduur van 15 jaar ongeveer
één concessieperiode ten opzichte van investeringen in treinen met verbrandingsmotoren. Inflexibel
is met betrekking tot treinen een ruim begrip.
Het is niet haalbaar om in 2015 al te kunnen beginnen met het elektrificeren, realisatie van het
eerste traject twee jaar na goedkeuring is naar onze mening te optimistisch. Zeker in vergelijking
met de 6 jaar die het duurde om de 50 km spoor van de Hanzelijn te realiseren en te elektrificeren
vanaf het tekenen van de opdrachtbevestiging.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
14
Quick-scan overwegingen voor Bio-LNG treinen:
•
Potentie om beter te scoren op de doelstellingen dan de diesel-elektrische treinen.
•
LNG testfase kan van start in 2015
•
Naar verwachting kunnen niet alle doelstellingen volledig gehaald worden.
•
Er geen grote technologische ontwikkelingen meer verwacht worden op dit terrein waardoor
bijvoorbeeld volledige duurzame doelen op luchtkwaliteit nooit bereikt kunnen worden met BioLNG.
•
Lagere investeringskosten voor een flexibel systeem; Dit zijn wel des-investeringen bij een
latere keuze voor een eindbeeld.
•
Aandachtspunt is of de binnenlandse productiecapaciteit van Bio-Gas voldoende groot kan
worden om in 2050 het mogelijk te maken alleen op Bio-LNG te rijden met treinen
Duinn deelt de mening dat bio-LNG in theorie op het gebied van duurzaamheid beter kan scoren dan
diesel. De praktische toepasbaarheid van Bio-LNG in treinen is echter niet aangetoond want het is
niet zeker dat twee dedicated LNG motoren in staat zijn om voldoende vermogen te leveren aan de
elektromotor binnen de grenzen (volume, massa, snelheid, acceleratie) van de treinen. Dedicated
gasmotoren zijn ongeveer 20 - 30% minder efficiënt dan dieselmotoren, dus er moet meer brandstof
worden meegenomen en getankt.
Een potentieel risico voor Bio-LNG wat niet wordt genoemd in de quick-scan is methaanslip.
Methaan kan onverbrand ontsnappen via de uitlaatgassen of afgeblazen worden wanneer de druk in
de (logistieke keten) opslagtanks door verdamping te groot wordt. Het CO2 voordeel kan
(gedeeltelijk) teniet worden gedaan bij te veel methaanslip.
Of de testfase van start kan gaan in 2015 hangt af van de tijd die het gaat kosten om de huidige of
eventueel nieuw aan te schaffen materieel uit te rusten voor het gebruik bio-LNG, het realiseren van
twee grote vulpunten met voldoende volume en de homologatie en toelating van Bio-LNG treinen
op het Nederlandse spoor. Elke aanpassing aan de motorwagen vereist homologatie van de hele
trein.
De flexibiliteit van het bio-LNG systeem is een vrij te interpreteren begrip en de hoogte is afhankelijk
van hoe de risico’s worden ingeschat en over wat voor periode de investeringen worden
afgeschreven. De flexibiliteit ten opzichte van diesel is niet aangetoond.
Capaciteit voor voldoende bio-LNG productie hoeft op zichzelf geen probleem te zijn. De relevante
vraag is voor welke prijs er voldoende bio-LNG kan worden geproduceerd en hoe concurrerend deze
prijs is ten opzichte van andere energiedragers.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
15
Conclusies
Movares geeft in haar quickscan twee 'voorkeurseindbeelden' en de 'kwantitatieve en objectieve
beoordelingen' waarop deze ‘zoveel mogelijk is gebaseerd’. De studie slaagt goed in het
uiteenzetten van de processtappen en gedachtengang naar de voorkeurseindbeelden. Echter, de
objectieve en kwantitatieve onderbouwing beoordelen wij als onvoldoende door: 1. ontbrekende
methodiek, scope en definities en 2. onvolledige onderbouwing en berekeningen.
Duinn kan de bevindingen en resultaten daardoor niet reproduceren, bevestigen of ontkrachten op
basis van de in het rapport beschreven methodologie en informatie.
Referentie
•
Er is geen nulmeting uitgevoerd naar de huidige situatie waartegen de financiële en
milieuprestatie van alternatieven tegen wordt afgezet.
•
Er is geen nulmeting omgezet in een 2020 situatie welke als referentie dient waar de
minimale eisen aan de treinen in de dienstregeling naar voren komen waaraan de
alternatieven moeten voldoen
Beschikbaarheid Alternatieven
•
Alternatieve aandrijflijntechnologieën zijn niet getoetst op technische haalbaarheid.
•
Alternatieven ontbreken zoals dual-fuel motoren of synthetische biodiesel BTL.
•
Energieverbruik is onvolledig en onvoldoende uitgewerkt om de energie- en CO2-prestatie
met voldoende aannemelijkheid te beoordelen.
Veiligheid en Toelating
•
Homologatie en toelating van nieuw treinmaterieel is een tijdrovend en kostbaar proces, dit
wordt niet benoemd in de Quick-scan
•
Veiligheid van grote hoeveelheden waterstof in de bebouwde kom is onvoldoende
aangetoond
•
Verkrijgen van vergunningen voor waterstof of (bio-)LNG opslag is niet meegenomen in de
studie
Exploitatie
•
De brandstofprijzen zijn hoog ingeschat voor diesel, geplande accijnsstijgingen zijn niet
meegenomen, de prijzen van (bio-)LNG zijn laag ingeschat.
•
De berekeningen zijn niet te verifiëren doordat er onvoldoende aannames en kengetallen
worden toegelicht. Bovendien zijn verscheidende relevante kostenfactoren, zoals
operationele inzet, opleidingen, opstellingen en risico-opslagen achterwege gelaten.
•
De effecten van alternatieve aandrijvingen in de dienstregeling op de vervoersprestatie zijn
niet getoetst.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
16
Milieuprestaties
•
Duurzaamheid is niet gedefinieerd
•
De methode, scope en uitgangspunten van de Well-to-Wheel analyse ontbreken
•
De doelstellingen van beide provincies worden niet volledig gevat met de keuze voor nietfossiel
•
Het is onduidelijk waarmee de genoemde milieuprestaties worden vergeleken, de scope is
niet aangegeven.
•
De in de quick-scan genoemde emissies van de verschillende brandstoffen zijn niet met
elkaar te vergelijken. Er worden verschillende definities gehanteerd of soms helemaal niet
gegeven.
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
17
Duinn is an independent research and consultancy firm for energy
systems and sustainable mobility. We provide expert services that
cover the entire energy value chain, from production to end-user.
Our approach combines system expertise and in-depth knowledge
with clarity in presentation and pragmatism in solutions. Clients
can expect a creative and independent solution. Founded in 2006,
Duinn is a private company with two offices in The Netherlands and
Sweden. For more information, please visit www.duinn.eu
Duinn Review ‘Quick-scan duurzaamheid in het OV: Trein‘
– Eindversie–
18