Svævende magneter skal kickstarte de elektriske tog
Et elektrisk tog der holder stille, har samme udfordring som supertankere: Der skal rigtig meget energi til for at få det i bevægelse, og energibehovet falder, når det ført er i bevægelse. Elektriske tog har også den udfordring, at de belaster elnettet med en kortvarig, men kraftig belastning under opstarten. Problemet bliver kun større, når den omfattende elektrificering af det danske jernbanenet bliver rullet ud.
Banedanmarks nuværende transformerstationer, som konverterer strømmen fra 132 kilovolt vekselstrøm til 25 kilovolt jævnstrøm, er kraftigt overdimensionerede i forhold til eltogenes opstart. Og der venter store ekstraudgifter til transformerstationer, når de nuværende 1756 km køreledningsanlæg i Danmark udvides med yderligere 1362 km til elektrificeringen af tognettet.
Et samarbejde mellem WattsUp Power, DTU Energi, DTU Elektro og Banedanmark skal med 9,5 mio. støttekroner fra Det Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram (EUDP) forsøge at udvikle et energilagringssystem baseret på et magnetisk svinghjul, som er designet og produceret af det danske firma.
Svævende svinghjul i vakuum
Dette svinghjulssystem vil kontinuerligt belaste elnettet med en jævn, men lille belastning, og samtidig være i stand til at levere en høj effekt til det elektriske tognet når der er behov for det, så et startende elektrisk tog kan få en hjælpende hånd.
Energilagring ved hjælp af svinghjul virker ved at accelerere en rotor (svinghjulet) til en meget høj hastighed og opretholde energien i systemet som rotationsenergi. For når først hjulet roterer, skal der kun tilføjes minimale mængder energi for at holde hjulet i rotation, indtil energien skal bruges. En del af energien ville normalt gå tabt gennem friktion med omgivelserne, men friktionen kan minimeres ved at holde svinghjulet svævende i et magnetfelt i vakuum, så al energien i systemet forbliver tilgængelig for de elektriske tog.
- WattsUp Power har allerede et magnetisk svinghjul som fungerer til brug i mindre systemer, eksempelvis private husholdninger. Men transformerstationer ligger lige op ad banelegemet, og et svævende svinghjul er ret følsomt overfor vibrationerne fra tunge toge, når de kører forbi. Og derudover virker elektronikken på svinghjulet ikke i øjeblikket sammen med det el-nettet til tog, siger Rasmus Bjørk, lektor ved DTU Energi, Rasmus Bjørk.
Der er derfor behov for nytænkning
DTU Energi har i årevis forsket i magnetiske materialer og design af magnetfelter til brug i magnetisk køling. Denne ekspertise vil forskerne bruge til at designe et magnetisk leje, der formår at holder svinghjulet fra WattsUp Power svævende trods vibrationer fra tung trafik. Samtidig vil DTU Elektro optimere styringselektronikken, så svinghjulet hurtigt kan levere den ønskede strøm. Et optimeret magnetiske leje ventes også at forøge levetiden på svinghjulet til mere end 20 år i transformermiljøet.
Når det optimerede svinghjul er designet, vil det blive testet i lille skala og derefter på en elektrisk togtransformerstation nær Kolding. Testresultaterne skal danne grundlag for en evaluering af teknologiens egnethed med henbilk på elektrificeringen jernbanenettet.
Kilde: DTU Elektro
