Gamle diesel­lokomotiv kan bli elektriske

Denne artikkelen er produsert og finansiert av Sintef - les mer.

Skiftelokomotiv som går på diesel, kan elektrifiseres. Da sparer vi både CO2-utslipp og den totale energibruken reduseres betydelig, viser ny studie.

Diesellokomotivene som brukes på Fagernesterminalen i Narvik kan bli gjenfødt som el-lokomotiver. (Foto: Roar Andreassen)

Togene som kjører på Ofotbanen, bruker elektriske lokomotiv. Men på terminalområdet finnes ikke elektriske luftledninger. 

De kommer nemlig i veien for utstyret som løfter gods og konteinere av og på vognene. 

Derfor byttes det her til diesel-elektriske eller diesel-hydrauliske skiftelokomotiv. Det er lokomotiv som flytter vogner fra et spor til et annet.

Forskere ved Sintef Narvik har nå sett på effekten av å elektrifisere et skiftelokomotiv på Fagernesterminalen. Dette er hovedterminalen på strekningen Ofoten-Lofoten-Vesterålen for dagligvarer som kommer inn og fiskeprodukter som sendes ut.

Om lokomotivene går på batteri, vil man i tillegg til miljøfordelene slippe å bytte lokomotiv på terminalen. Man slipper også problemene luftledninger kan skape.

Teoretisk elektrifisering

I studien har forskerne utført en teoretisk elektrifisering av et diesel-hydraulisk skiftelokomotiv.

– Endringen innebærer å fjerne dieselmotor, drivstofftank og hydraulisk veksel. Dette blir erstattet med batteri, eventuelt brenselscelle og batteri, samt en eller to elektromotorer med tilhørende reguleringsutstyr.

Det forklarer seniorforsker Roar Andreassen i Sintef Narvik.

Studien er gjort i to deler. Først ble det gjort en teoretisk beregning der et tog på 300 tonn inkludert lokomotiv akselererer og bremser ned over en strekning på noen hundre meter. Det vil si en typisk skifteoperasjon hvor man flytter vogner fra et spor til et annet.

Beregningene viser at toget vil bruke 1,6 kWh energi frem til begynnende nedbremsing. I et elektrisk drivverk kan man høste en del av bevegelsesenergien ved regenerering. Ved 80 prosent regenerering av energi, vil toget kun ha brukt 0,4 kWh totalt frem til stans.

– Et elektrifisert lokomotiv med regenerering vil altså kun bruke 25 prosent av energien som diesellokomotivet bruker i en slik operasjon, sier Andreassen.

GPS-logger fulgte lokomotivet

Den andre studien ble utført ved at en GPS-logger fulgte lokomotivet gjennom et helt arbeidsskift. Det foregår om natten. Her tømmes og omlastes vogner. Nye tog settes dessuten opp for avgang morgenen etter.

GPS-dataene ble analysert ut fra bevegelsene for å dokumentere hastigheter og avstander. Ved hver enkelt forflytning ble vekten på toget beregnet ut fra oppnådd akselerasjon.

Diesellokomotivet må ha motoren i gang under hele skiftet av hensyn til bremser og kontrollsystemer. I forsøket var det i drift i cirka seks timer. Arbeidet med forflytning, alene eller med vogner varte omtrent en time. Den totale energibruken ble beregnet til cirka 28 kWh.

Av dette kunne 11 kWh blitt høstet dersom lokomotivet hadde vært elektrisk med energiregenerering. Det totale dieselforbruket utgjorde 21 liter diesel. Det gir et CO₂ utslipp på 56,3 kilo.

– Elektrifisering vil både fjerne dette CO2-utslippet og gi betydelig lavere energibruk, sier Andreassen.

På kalde dager må imidlertid spillvarmen fra dieselmotoren som varmer opp førerhuset skaffes fra en varmepumpe, som i elbiler. Energiforbruket er likevel lite sammenlignet med dieseldrift.

Selve lokomotivet kan gjenbrukes 

Dersom alle i verden bruker like mye ressurser som Europa, vil vi ifølge FN trenge 2,8 jordkloder for å dekke forbruket. Ved å legge til rette for ombruk av materialer kan man både spare naturen og redusere avfall og utslipp fra produksjon og transport av materialer.

Skiftelokomotiv er robuste maskiner som allerede er ombygget flere ganger med motorbytte og nye kontrollsystemer.

– Ut fra dette er det grunn til å anta de også kan elektrifiseres, og altså gjøres mer klimavennlige – ikke minst fordi vi kan gjenbruke selve lokomotivet, sier Andreassen.

Referanse: 

Roar Andreassen, Rune Nilsen & L.G. Hanssen: Transport and logistics in the Aurora region. Status and overview. Introducing autonomous and sustainable work modes. SINTEF Report, 2023.