Treinen zijn een duurzame manier van reizen. Zeker als ze elektrisch zijn. Hoe lang bestaan elektrische treinen eigenlijk al? En wat voor (soms vreemde) vormen van elektrificatie bestaan er? Tijd voor een draadje over draadjes boven het spoor!⚡️

Elektrische treinen zijn misschien ouder dan je denkt - en sowieso een stuk ouder dan dieseltreinen. De eerste experimenten werden al in 1837 gedaan (nog voor de eerste trein in NL!). Die waren alleen niet bijster succesvol.

Eind 19e eeuw kwam 't op gang. De eerste elektrische trein die reizigers vervoerde was gebouwd door Werner von Siemens (ja, die) in 1879. Het was een klein prototype dat reizigers vervoerde op een kort demonstratielijntje in Berlijn. De trein werd gevoed met 150V en reed 13 km/u.

Al snel werden er praktische toepassingen bedacht voor elektrische treinen, hoewel in eerste instantie vooral in stedelijk vervoer, zoals trams. In een stad waren logge, zware stoomlocs inmiddels veel minder praktisch. Al in 1881 reed de eerste echte elektrische tram in Berlijn.

(Deze trams kregen hun spanning overigens niet van een bovenleiding, maar van een rail die onder spanning stond. Hoe voorkomen werd dat voetgangers daar op straat geëlektrocuteerd werden weet ik niet. In 1883 werd de tram van bovenleiding voorzien).

In 1883 opende ook Vork's Electric Railway, een toeristisch lijntje in Brighton. Het is de oudste nog bestaande elektrische spoor/tramlijn. (Ook hier krijgt de tram spanning via de rails, maar hier rijdt 'ie niet midden over straat zoals een stadstram..).

Een belangrijke ontwikkeling was de opening van de eerste elektrische metro: de City & South London Railway, in 1890, nu onderdeel van de Northern Line.

Metro's in Londen had je al sinds 1863, maar ze reden in het begin met stoomtreinen. Niet het toppunt van prettig of gezond. ? De lijnen liepen daarom heel ondiep onder de grond, met openingen naar boven waar nodig. Ze moesten daarom ook het stratenpatroon volgen.

Met elektrische treinen was rook geen issue, en kon men de lijnen diep onder de grond boren, zonder last van straten of gebouwen. Om kosten te besparen werden de tunnels (en dus de treinen) krap gebouwd - wat vandaag de dag nog zo is op de 'Tube'. Ramen vond men ook niet nodig.

Sinds eind 19e eeuw kwamen elektrische trams en metro's meer en meer voor. Het duurde iets langer voor elektrische tractie ook werd toegepast op hoofdspoorwegen. De eerste elektrische hoofdspoorweg was in Zwitserland, van Burgdorf naar Thun (1899).

De eerste elektrische lijn in Nederland dateert uit 1907. De Hofpleinlijn werd nieuw aangelegd door de Zuid-Hollandsche Electrische Spoorweg-Maatschappij en verbond Scheveningen en Den Haag met Rotterdam Hofplein, waar het op een nieuw station eindigde.

De lijn concurreerde rechtstreeks met de HIJSM, die via de Oude Lijn ook tussen Den Haag en Rotterdam reed. Bijzonder was station Hofplein, waar de spoorlijn van de Staatsspoorwegen (SS) naar Dordrecht dwars doorheen liep (maar er niet stopte).

Bij spoorwegen werd, net als bij trams, meestal gekozen voor stroomtoevoer via bovenleiding. Verschillende maatschappijen kozen voor verschillende technieken - de ZHESM koos voor 10.000 V wisselspanning.

Toen in 1921 de overheid een meerderheidsbelang nam in HIJSM en SS (een stap richting oprichting van NS), werd besloten tot verdere elektrificatie van het NLse net. Er werd gekozen voor een relatief lage spanning van 1500V gelijkspanning.

(Wat achteraf mss niet de meest handige keuze is, maar daar kom ik straks op. De meeste oude stroomsystemen bij spoorwegen hadden vrij lage voltages met gelijkspanning. De keuze had er oa mee te maken dat je dan met houden ladders aan de bovenleiding kon werken met stroom erop(!)

De elektrificatie werd voortvarend ter hand genomen, te beginnen met de Oude Lijn (Amsterdam-Rotterdam) in 1927, gevolgd door meerdere andere lijnen. Dit was de situatie in 1940.

Zelfs tijdens WO2 werd doorgegaan met elektrificatie: in 1941/42 werd de spoorlijn tussen Utrecht en Hilversum van bovenleiding voorzien. Vanwege materiaalschaarste werden de masten niet van metaal, maar van beton gebouwd. De bijzondere portalen staan op de monumentenlijst.

En ook in de jaren '50 werd nog een zwik lijnen geëlektrificeerd. De elektrificatie (samen met de opkomst van dieseltreinen) zorgde ervoor dat NS relatief vroeg, in 1958, afscheid kon nemen van de laatste stoomlocomotieven. (In Duitsland gebeurde dat in 1977...).

En inmiddels is het grootste deel van het NLse spoornet elektrisch - op een paar regionale lijnen na, waar je nog dieseltreinen vindt. Maar ook daar gebeuren dingen, zo is in 2017 Zwolle - Kampen en Zwolle - Wierden 'onder de draad gebracht'.

Even iets verder dan Nederland kijken. Verschillende bedrijven maakten dus verschillende keuzes in techniek. De reden waarom we nu in Europa helaas geen eenheid hebben in bovenleidingsspanningen, en er op grenzen locs gewisseld moeten worden, enzo.

Een overzicht van de verschillende systemen in Europa. Grofweg te verdelen in relatief lage spanning DC (1500 of 3000V), en hoge spanning AC (15kV en 25kV). De Europese standaard, die op de meeste hogesnelheidslijnen wordt toegepast is 25kV.

Ik zei het eerder: die lage spanningen zijn niet heel handig. Hoge spanning AC is veel geschikter om veel treinen mee te laten rijden, en treinen op hoge snelheid mee te laten rijden. Bovendien heb je er lichtere infra (draden etc) nodig, vanwege minder, euh, 'koperverliezen'.

(Ik ben niet heel goed thuis in elektrotechniek, dus ik probeer een beetje weg te blijven van de echt technische kant - daar ga ik vast de plank misslaan. Ik probeer meer het bredere verhaal te vertellen over de geschiedenis van elektrificatie irt het spoor).

25 kV is dus de Europese standaard. En wordt op veel hogesnelheidslijnen gebruikt. Toch zie ik dat niet heel snel in heel Europa ingevoerd worden. Want dat is nogal een operatie.

Bovendien zijn er steeds meer muticourante treinen/locs, die verschillende spanningen lusten. Zo zal de locwissel bij de IC Berlijn als het goed is over ruim een jaar tot het verleden behoren. NS heeft al een paar keer met multicourante locs tot in Berlijn gereden.

En waar er voor landen met 1500V of 3000V nog wel serieuze voordelen zouden zijn met het switchen naar 25kV, zijn die er niet of nauwelijks voor landen met 15kV. Dus die landen hebben geen enkele incentive om zo'n gigantische operatie uit te voeren.

Een paar vreemde eenden in de bijt dan. Te beginnen met zuidoost-Engeland, waar een heel groot netwerk ligt waar de treinen geen stroom krijgen uit de bovenleiding, maar vanuit een derde rail, die onder stroom staat.

Zo'n systeem is bij metro's gebruikelijk (ook omdat je in tunnels minder ruimte nodig hebt dan bij een bovenleiding), maar bij treinen op hoofdspoor is het dat niet. Want niet echt handig met overwegen, en je kan er ook niet heel hard mee (met zo'n 160 km/u houdt het wel op).

Tot de opening van de hogesnelheidslijn van de Kanaaltunnel naar Londen heeft de Eurostar daar nog met derde rail gereden - maar niet bepaald op hoge snelheid, dus.

Er zijn her en der nog een paar andere voorbeelden van spoorlijnen met 3e rail, zoals de Petit Train Jaune in de Pyreneeën in Frankrijk. Bij overwegen stopt de derde rail even, maar ideaal is toch anders qua veiligheid... (denk aan spelende kinderen, loslopende honden...).

Een andere vreemde eend is de Uetligbergbahn, bij Zürich. Van oudsher had deze lijn een spanning van 1200VDC. Maar omdat 'ie ook doorreed op sporen met de standaard Zwitserse spanning van 15kVAC, hing de bovenleiding niet boven het midden, maar aan de zijkant van het spoor...

...zodat er twee bovenleidingen naast elkaar konden hangen. Aan deze aparte situatie is dit najaar een einde gekomen: de hele lijn rijdt nu met 15kV.

Enfin. We zijn dus al zo'n 140 jaar bezig met elektrische treinen. En dat is een succes gebleken. Elektrische treinen zijn duurzamer, maar elektrische tractie stelt treinen ook in staat snel op te trekken en hoge snelheden te bereiken.

Maar het is toch vooral altijd een kostenafweging geweest: het onder de draad brengen van lijnen kost natuurlijk best veel geld, net als het onderhouden ervan. Maar als je veel treinen rijdt, haal je dat er wel uit doordat elektrisch rijden goedkoper is dan stoom of diesel.

Daar zit natuurlijk een zeker omslagpunt in. Een lijn met 1 trein per dag ga je niet elektrificeren. Maar nieuwe technieken (accu's, waterstof) maken elektrische tractie ook interessant voor minder gebruikte lijnen.

Zo kan deze trein van Siemens (ja, de fabrikant waar het allemaal mee begon) 80 kilometer op accu's rijden. Ook andere producenten bieden nu dit soort accu-treinen die met bovenleiding kunnen rijden. Daarmee hoef je dus niet meer een hele lijn te elektrificeren.

Ik denk dat we de komende tijd op veel (regionale) spoorlijnen in Europa accutreinen gaan zien icm gedeeltelijke elektrificatie. En mss kan -zeker op grote afstanden- waterstoftreinen een rol spelen. Want overal wil men van diesel af.

(Overigens bestaan elektrische treinen op accu's al veel langer, zoals deze Duitse units uit 1955, die ook naar Maastricht reden. Maar dat bleef allemaal vrij marginaal - met moderne accutechnieken gaat het een veel grotere vlucht nemen).

Kortom, er hoeft tegenwoordig niet altijd meer een draadje boven het spoor te hangen om elektrisch te rijden. Maar zeker bij intensief verkeer blijft die draad boven het spoor vaak toch wel de beste keuze. Tot zover even dit draadje! ⚡️