Elektriske tog kan måske hjælpe elnettet med mere end at flytte mennesker og varer. Et studie offentliggjort den 19. oktober i Nature Communications foreslår at koordinere togdriften, så togenes bevægelse bliver en ressource for energilagring og regulering af strømforbruget.

Can Wan og kolleger har analyseret 326.034 kørsler mellem stop og beregnet et globalt potentiale på 190 gigawatt i 2025. I modeller for Kina, Europa og Indien kunne løsningen reducere investeringer i konventionelle energilagre med 11,9–20 procent. Tallene beskriver beregnede muligheder, ikke kapacitet, som allerede er til rådighed for elnettet.

Forskerne kalder konceptet Electrified Rail-Based Energy Storage, forkortet ERES. Nyheden er, at de behandler justeringer af togdriften som et samlet energilager og undersøger virkningen på elsystemets udbygning. Studiet er fagfællebedømt og accepteret, men offentliggjort som en tidlig udgave, der fortsat kan blive redigeret.

Togets bevægelse indeholder energi

Et tog skal bruge energi for at komme op i fart. Ved elektrisk, regenerativ bremsning kan motorerne arbejde som generatorer og omdanne en del af bevægelsesenergien til elektricitet igen. Det er denne udveksling mellem strøm og bevægelse, der gør jernbanen interessant i en diskussion om energilagring.

Princippet kan forklares med en cykel: Det kræver arbejde at sætte farten op, og energien skal væk igen, når man bremser. En almindelig friktionsbremse omsætter den til varme. En generator giver mulighed for at få noget af energien tilbage som strøm. Sammenligningen forklarer energiomdannelsen, ikke hvor stor en del et bestemt tog kan genvinde.

Det nye studie beskriver jernbanen som et supplement til konventionelle lagringsteknologier. Det er en vigtig afgrænsning: En togflåde har også en transportopgave, og dens bevægelser kan ikke frit tilrettelægges efter elnettets behov.

Gigawatt fortæller ikke hele historien

De 190 gigawatt er et mål for effekt, altså hvor hurtigt energi kan omsættes. Det er noget andet end den samlede energimængde, der kan gemmes. Derfor kan tallet ikke i sig selv fortælle, hvor mange timer togene kan hjælpe under en periode med lav vindproduktion.

Som et rent regneeksempel svarer én gigawatt i ét minut til cirka 16,7 megawatt-timer. Den samme effekt i en hel time svarer til 1.000 megawatt-timer. Eksemplet er ikke et resultat fra togstudiet; det viser, hvorfor både effekt og varighed skal med, når forskellige lagringsteknologier sammenlignes.

Data og beregningskode er lagt frem

Holdets offentlige datamateriale på Zenodo blev udgivet den 3. september. Det indeholder 2.688 cases med oplysninger om togkonfiguration og den enkelte case. Materialet er fordelt på tolv arkiver. Den dato gælder datasættet; selve forskningsartiklen blev offentliggjort i denne uge.

Forskerne har desuden lagt beregningskode på GitHub. Her findes både en model for jernbanens opladnings-, afladnings- og energikapacitet og en pakke til elsystemmodellen SWITCH. Sidstnævnte indeholder konfigurationer for 315 scenarier, der dækker Kina, Europa og Indien.

Det gør det muligt for andre fagfolk at undersøge forudsætningerne og forsøge at gentage beregningerne. Det betyder ikke, at resultaterne dermed er uafhængigt bekræftet. Koden kræver blandt andet specialiseret optimeringssoftware og en gyldig licens til den anvendte løser.

En eksisterende infrastruktur får en mulig ekstra rolle

IEA beskrev allerede i rapporten The Future of Rail fra 2019 jernbanen som en energieffektiv transportform med en omfattende elektrificering. Rapporten undersøgte både et grundscenarie og et scenarie med større brug af tog frem mod 2050. Den er baggrund for transportens energimæssige betydning, ikke dokumentation for, at ERES virker i praksis.

Det interessante ved den nye idé er muligheden for at få yderligere værdi ud af infrastruktur, der allerede tjener et andet formål. Men en realistisk vurdering skal også rumme omkostninger til styring, samarbejdet mellem jernbane og elnet samt konsekvenser for drift og vedligeholdelse.

Næste afgørende spørgsmål er derfor, hvor meget fleksibilitet en konkret strækning kan levere, når passagerer og gods stadig skal frem som planlagt. Modelresultaterne giver en grund til at undersøge muligheden nærmere. De er endnu ikke et løfte om billigere strøm eller færre batterier på en bestemt dansk jernbane.

Kilder og videre læsning

Har du fundet en fejl? Læs om rettelser.