JR East test waterstoflocomotief op de Nanbu-lijn tussen Tokyo naar Kawasaki

Spoorwegbeheerder JR East is in Japan gestart met het testen van een trein op waterstof, het is de eerste locomotief in het land die op waterstof rijdt. Bij deze proef zullen de veiligheids- en prestatiekenmerken van de nieuwe trein getest worden. Concreet zal een aantal testritten worden uitgevoerd op de Nanbu-lijn tussen Tokio en Kawasaki loopt.

“JR East streeft naar diversificatie van zijn energiebronnen. Het stimuleren van het gebruik van waterstof maakt daar deel van uit. We zijn blijven verder werken aan de ontwikkeling van een brandstofcelvoertuig dat waterstof als energiebron gebruikt”, aldus een woordvoerder van JR East. De 45 kilometer lange Nanbu-lijn verbindt Tokio met de prefectuur Kanagawa en loopt van het station van Tachikawa naar het station van Kawasaki.

Hybride aandrijving van Toyota

Het complexe brandstofcelsysteem dat de nieuwe locomotief aandrijft, is gezamenlijk ontwikkeld door JR East en technologiepartners Hitachi en Toyota. Voortbouwend op Toyota’s eerdere ervaring met het ontwerpen van elektrische wegvoertuigen met brandstofcel, hebben de partners getracht de brandstofceltechnologie met protonenuitwisselingsmembraan (PEM) te verfijnen voor gebruik in spoorvervoer.

De nieuwe locomotief, onderdeel van de voorgestelde FV-E991-serie, zal worden uitgerust met een hybride systeem dat een waterstofbrandstofcel en een accu als krachtbronnen gebruikt. Hoe gaat dit concreet in zijn werk?

“De accu van het hoofdcircuit wordt opgeladen door elektrische stroom van het brandstofcelapparaat en door energie op te vangen en om te zetten in elektrische stroom met behulp van regeneratief remmen”, zo legt een woordvoerder van Toyota uit. “Het hybride aandrijfsysteem levert het elektrische vermogen aan de tractiemotoren van zowel het brandstofcelapparaat als de accu van het hoofdcircuit, waardoor de beweging van de wielen wordt geregeld.”

Hybride aandrijfsysteem van Hitachi

Naast het voertuigontwerp en de fabricage-expertise van JR East en Toyota’s PEM-technologie, zal de nieuwe locomotief ook profiteren van Hitachi’s hybride aandrijfsysteem, waarmee de brandstofcel kan worden aangevuld met batterijvermogen. Hierdoor kan de trein een topsnelheid van 100 kilometer per uur halen en tot 140 kilometer afleggen op een enkele tank waterstof.

“De laatste tijd is er vooruitgang geboekt met de praktische toepassing van technologieën om lithium-ionbatterijen met hoge capaciteit in rollend materieel te installeren en te gebruiken voor tractie. Met name het gebruik van batterijen in rollend materieel dat op niet-geëlektrificeerde baanvakken rijdt, kan energie besparen. Maar ook het geluid minimaliseren en de onderhoudsvereisten verminderen, dit in vergelijking met conventionele dieseltreinstellen”, zegt Yasuhiro Nagaura, Rolling Stock Electrical Systems Designer bij Hitachi. “In de toekomst zal Hitachi blijven voldoen aan een breed scala aan behoeften bij de klanten door gebruik te maken van de ervaring die het heeft opgedaan met op batterijen gebaseerde technologieën.”

Reizen over lange afstand per spoor

De trein zal de eerste locomotief ter wereld zijn die waterstof onder een hoge druk van 70 megapascal (Mpa) kan verwerken.

“Dit maakt reizen over lange afstanden per spoor mogelijk, een objectief dat moeilijk te bereiken was met de brandstofcelvoertuigen van 35 MPa”, legt een woordvoerder van JR East uit. “De configuratie van deze testtrein maakt veldtesten mogelijk die gericht zijn op toekomstige commercialisering en heeft specificaties die gemakkelijk kunnen worden toegepast voor commercieel gebruik.”

Het grotere bereik en de potentiële trekkracht van dit systeem bieden grote mogelijkheden voor de inzet bij het goederenvervoer per spoor. Wanneer de eerste tests positief zijn verwacht JR East dat de nieuwe locomotief uiteindelijk zijn 440 dieseltreinen zal vervangen. Hoewel commerciële diensten niet op korte termijn zijn gepland

Hoge verwachtingen

Het project werd goedgekeurd in 2020, gedreven door de wens om de ecologische superioriteit van de spoorwegen te verbeteren en netto nul-operaties te realiseren.

“Er wordt veel geanticipeerd op het rollend materieel van de volgende generatie dat werkt op schone energie, zoals waterstof”, stelt Toyota. “Waterstof zorgt voor een minimale impact op het milieu, omdat het bij gebruik als energiebron geen koolstofdioxide uitstoot en het kan worden geproduceerd uit verschillende grondstoffen.”