Puissance de traction

Le courant ferroviaire fait référence à l'approvisionnement en énergie des chemins de fer électriques , principalement pour l'entraînement des véhicules de traction . L' énergie électrique est fournie via des pantographes , qui sont en contact glissant avec une caténaire ou un ou plusieurs rails conducteurs fixés le long du parcours au fur et à mesure du trajet. Le circuit est à nouveau fermé via les rails en tant que conducteur de retour , dans certains cas, par ex. B. dans le métro de Londres , un rail conducteur supplémentaire est utilisé à cette fin.

Historiquement, différents systèmes électriques se sont développés dans différents pays ou dans différentes compagnies de chemin de fer , qui sont souvent indépendants du réseau électrique public d'un pays .

Caténaire de puissance de traction sur mât portique ( Chemins de Fer Fédéraux Suisses )

Rails conducteurs sur le S-Bahn de Hambourg

Trois systèmes de traction au nord de la gare de Londres Farringdon : paire de voies gauche sur le métro en courant continu via deux rails conducteurs, paire de voies droite sur la ligne Thameslink avec caténaire continue 25 kV 50 Hz et le début du 750 V commun dans le rail électrique du sud de l'Angleterre

Caténaire de conception allemande près de Thayngen, Suisse (2018) 15 kV 16,7 Hz47.745456 8.703893

histoire

Après l'introduction du chemin de fer en Allemagne en 1835, les premières tentatives ont été faites avec divers systèmes électriques et moteurs à la fin du siècle, avec 15 kV à 16 ² ⁄ ₃  Hertz prévalant dans le Reich allemand en 1912. ^[1] Leur première utilisation en opération régulière a eu lieu en 1914 sur la route de Basse-Silésie entre Niedersalzbrunn et Halbstadt. ^[2]

En raison de la maniabilité techniquement peu exigeante et du couple d'arrêt élevé, le moteur de la série DC s'est avéré être l' entraînement idéal pour les véhicules ferroviaires. Cependant, de tels moteurs ne tolèrent pas les hautes tensions et nécessitent donc des ampérages plus élevés , qui à leur tour nécessitent des sections importantes et coûteuses de la ligne aérienne ou du jeu de barres. Si les points d'arrêt sont plus éloignés, il est donc plus économique d'alimenter les locomotives en courant alternatif à plus haute tension et d' installer un transformateur ; l'énergie nécessaire à son transport constant est inférieure aux pertes dans la caténaire longue d'un kilomètre.

Le poids d'un transformateur est essentiellement déterminé par son noyau de fer. Celle-ci est à son tour approximativement inversement proportionnelle à la fréquence du courant alternatif. En raison de la technologie contrôlable dans la construction des transformateurs, une fréquence de 50 Hertz a été établie dans les réseaux européens. Cependant, en raison des étincelles de balais se produisant sur les collecteurs , il n'était pas possible de faire fonctionner des moteurs bobinés en série dans la plage de performances requise avec une fréquence de 50 Hertz. En conséquence, des réseaux de courant de traction à 25 Hz et 16 ² ⁄ ₃  Hertz ont été créés. Au courant de traction avec convertisseurs synchrones tournants  à partir du réseau électrique de 50 Hertz, les facteurs diviseurs ont été choisis 2 ou 3. Cependant, l'utilisation de convertisseurs asynchrones modernes avec un rapport de division entier s'est avérée problématique à des niveaux de puissance élevés, de sorte que la fréquence nominale de nombreux réseaux a maintenant été réduite à 16,7 Hertz a été modifié, 16 ² ⁄ ₃   hertz étant dans la tolérance.

L'état actuel de la technique dans le domaine de l'électronique de puissance fait que la fréquence réduite du courant alternatif n'est plus obligatoire. Les véhicules modernes sont généralement équipés de moteurs à courant continu avec une tension nominale de 6 kV, avec un transformateur avec une tension primaire de 25 kilovolts et une prise à 15 kilovolts, ceux-ci peuvent être utilisés comme véhicules multi-systèmeséquiper. Une conversion du courant de traction à 25 kilovolts n'est actuellement pas possible dans le domaine de la Deutsche Bahn, car la distance de sécurité accrue requise de la ligne aérienne aux ponts existants n'est pas donnée. Cependant, des distances plus importantes sont prévues pour les constructions neuves. La normalisation en cours à l'échelle européenne des systèmes de courant de traction est un problème relativement mineur dans le trafic transfrontalier, les coûts supplémentaires pour le transformateur dans les véhicules multi-systèmes sont faibles par rapport aux coûts des systèmes de protection des trains multiples et des procédures d'approbation nationales.

De plus, le moment d'une éventuelle conversion du courant de traction en Allemagne est influencé par la durée de vie des anciennes séries à moteurs à courant alternatif , difficiles à convertir. Les classes 103 , 141 et 150 ont déjà été retirées, les classes 110 , 140 , 139 , certains des plus jeunes exemples de la 111 et de la 151 restent parmi les locomotives standard . Bien que les séries Reichsbahn 112 , 114 , 143 et 155sont à la retraite, seules les locomotives triphasées restent dans le stock de la Deutsche Bahn . Une conversion est alors relativement aisée, en contrepartie il n'est pas nécessaire d'entretenir un réseau haute tension 110 kilovolts indépendant et les sous-stations peuvent être raccordées aux réseaux haute tension des entreprises générales de distribution d'énergie . Étant donné que les réseaux à haute tension ont déjà été mis en place, il n'y a pas besoin d'agir et cela peut prendre des décennies pour éliminer les séries plus anciennes.

Dans l'après-guerre, la décision fut prise de remplacer à grande échelle les locomotives à vapeur par des locomotives électriques. A cette époque, seulement 5% des voies étaient électrifiées, le choix du système d'alimentation était donc nouveau. Afin de ne pas devenir dépendant de RWE, des inconvénients techniques mineurs et une solution individuelle en Europe centrale ont été acceptés et un réseau électrique de traction indépendant a été mis en place . ^[3]

systèmes d'alimentation

Tension continue

Centrale électrique ferroviaire pour courant continu 300 V de la société de tramway Francfort-Offenbach à partir de 1884

Côté véhicule, la tension continue est la solution la plus simple. Les machines de la série DC sont depuis longtemps les meilleures machines électriques disponibles pour les entraînements de véhicules. Cela n'a changé qu'avec la disponibilité progressive de l'électronique de puissance à semi-conducteurs à partir des années 1970. La centrale électrique de la Frankfurt-Offenbacher Trambahn-Gesellschaft , construite en 1884, a généré du courant continu avec une tension de 300 V pour la première ligne de tramway électrique exploitée commercialement de la Frankfurt-Offenbacher Trambahn-Gesellschaft .

Comme les véhicules nécessitaient du courant continu, il était auparavant judicieux de les alimenter en courant continu à partir de la caténaire . Le plus grand inconvénient d'alimenter directement les véhicules en courant continu est la faible tension caténaire possible, qui augmente les courants circulant et donc les pertes dans la caténaire pour une même puissance. Aucune transformation ne pouvant avoir lieu dans le véhicule, la tension est limitée par le pouvoir isolant des matériaux isolants utilisés dans les moteurs, généralement à 1500 volts ou 3000 volts.

Cependant, l'absence de transformateur principal dans le véhicule ne doit pas être un inconvénient, car cela signifie que le véhicule peut être construit plus court avec les mêmes performances et peut donc négocier des courbes plus serrées. De plus, il est également possible de maintenir le gabarit de chargement plus bas et d'équiper le véhicule de traction d'une plate-forme continue.

Là où seule une puissance de véhicule relativement faible est requise, par exemple dans les tramways , ou là où de grandes sections de conducteur sont de toute façon utilisées pour des raisons mécaniques, par ex. B. dans l'exploitation des rails conducteurs ( souterrain ), le courant continu est donc majoritairement utilisé. De plus, les jeux de barres ne peuvent fonctionner qu'avec de faibles tensions (généralement de 500 à 1200 volts) en raison de leur proximité avec le sol et des faibles distances d'isolement qui en résultent. Bien que de grandes distances d'isolation puissent être mises en place pour les tramways, un réseau caténaire moyenne tension dans les rues étroites de la ville entre les bâtiments serait trop dangereux. Aux chemins de fer de la villeles distances d'isolation plus faibles entraînent un profil de dégagement plus faible et donc un avantage de coût considérable lors de la construction de tunnels intra-urbains.

La mobilité en courbe et le profil de dégagement réduit jouent également un rôle dans les chemins de fer industriels électrifiés . Une caténaire latérale est souvent utilisée sur les rails d'établi dans les mines à ciel ouvert et surtout sur les chemins de fer miniers .Les locomotives sont alors à la hauteur des wagons, même avec le pantographe déployé. La faible tension de fonctionnement est même ici un avantage, car la construction en porte-à-faux des bancs rendrait difficile la mise en œuvre de mesures d'isolation coûteuses.

La masse manquante du transformateur, en revanche, doit souvent être compensée par des poids de lestage afin que le véhicule ne dérape pas au démarrage . Cependant, les poids de lestage peuvent être répartis discrètement sur le plancher du véhicule.

Bien que ces avantages du fonctionnement en courant continu ne puissent pas être exploités sur les grandes lignes ferroviaires , il est utilisé dans certains pays, par ex. B. en Italie, Slovénie, Pays-Bas, Belgique, Europe de l'Est, Espagne, Sud-Est de l'Angleterre, Sud de la France, Afrique du Sud et Japon. Ceci est dû à des raisons historiques, de nouvelles lignes pour le trafic à grande vitesse y ont également été construites avec le système électrique 20-30 kilovolts et 50 ou 60 hertz.

Pour les chemins de fer grandes lignes fonctionnant en courant continu, une tension caténaire de 3000 volts est habituelle. Seuls les Pays-Bas, le Japon et la France utilisent 1500 volts, le sud-est de l'Angleterre seulement 750 V (via des rails conducteurs à côté des voies). Les performances des véhicules de traction étant typiquement très élevées pour les voies ferrées grandes lignes, des courants importants circulent dans la caténaire, c'est pourquoi elle doit être construite différemment, impliquant souvent plusieurs câbles conducteurs. Les pantographes des locomotives doivent également être conçus différemment, car les arcs ne s'éteignent pas en fonctionnement à courant continu. Les véhicules de traction particulièrement puissants doivent connecter plusieurs pantographes à la caténaire, ce qui peut entraîner des problèmes causés par les vibrations de la caténaire. ^[4]

Un problème majeur dans le fonctionnement en courant continu est la puissance et donc le contrôle de la vitesse.Une option qui est toujours utilisée avec les véhicules à traction électrique est la connexion optionnelle en série et en parallèle des moteurs de traction. S'il y a plus de deux moteurs de traction, ceux-ci ne sont généralement commutés qu'en deux groupes, car l'isolation en fonctionnement parallèle ne permet toujours qu'une tension de 3000 volts. Avec cette option de commutation, le véhicule ne propose que trois niveaux de conduite (un seul moteur/un groupe, connexion en série, connexion en parallèle). La possibilité évidente de contrôler plus précisément la puissance des moteurs en changeant la tension de fonctionnement, comme cela se fait en courant alternatif par prélèvement sur le transformateur principal, n'est pas possible en courant continu car la tension des fils de contact est fixe.

Les véhicules à courant continu conventionnels disposent donc d'au moins une des deux autres options de contrôle de puissance, parfois les deux :

• D'une part, le courant peut être limité par des résistances en série, ce qui réduit le couple et donc la vitesse du véhicule. Un inconvénient est la consommation d'énergie élevée dans les engrenages intermédiaires, car l'énergie électrique excédentaire est "brûlée". L'avantage est que les résistances peuvent également être utilisées pour freiner le véhicule, ce qui signifie que le système de freinage mécanique peut être plus petit et s'user moins. Les tramways plus anciens en particulier utilisent cette option; les résistances reposent sur le toit du véhicule à cause de la chaleur perdue.
• Alternativement ou en plus, le couple et donc aussi la vitesse du véhicule peuvent être influencés par l'affaiblissement du champ . Cependant, la plage de réglage stable est petite avec la machine de série , plus de trois étapes sont rares.

Cet inconvénient du fonctionnement en courant continu ne s'applique pas aux véhicules modernes, dans lesquels les moteurs à courant continu sont alimentés via une commande de hacheur à l'aide de l' électronique de puissance ou le courant continu est converti en courant triphasé avec un convertisseur de fréquence , de sorte que les moteurs asynchrones simples et robustes peuvent être utilisés. Néanmoins, dans les véhicules à traction multi-systèmes modernes , la puissance sous courant continu est généralement plus faible car l'inconvénient par rapport au courant alternatif des forts courants à transmettre reste inchangé.

Depuis les années 1920, les chemins de fer à courant continu sont alimentés par redressement dans des sous-stations alimentées par le réseau public, avec des redresseurs à vapeur de mercure utilisés dans le passé et des redresseurs à semi-conducteurs utilisés aujourd'hui . Les sous-stations sont généralement alimentées par le réseau moyenne tension, même sur les grandes lignes ferroviaires . ^[5]

Tension alternative

La tension alternative peut être facilement générée ( générateur ) de la même manière que pour le réseau public d'électricité et convertie et distribuée dans des transformateurs .

Le système d'alimentation du variateur doit être distingué de celui de l'alimentation en énergie. Pour chaque application, il existe une manière appropriée de coupler n'importe quel système d'alimentation côté entraînement et côté réseau à l' aide de l'électronique de puissance . Dans le cas de véhicules ferroviaires à commande électronique avec onduleurs correspondants , le flux d'énergie électrique peut s'effectuer dans les deux sens, c.-à-d. H lors de l'accélération, le véhicule puise de l'énergie électrique dans le système d'alimentation et lorsque le véhicule freine, une partie de l'énergie électrique est réinjectée dans le réseau.

systèmes monophasés

Tension AC à la fréquence standard de l'industrie

La distribution la plus large au monde dans les chemins de fer est la tension alternative avec la fréquence du secteur national (généralement 50 Hertz, aux États-Unis et en partie au Japon 60 Hertz).

La tension de fonctionnement est généralement de 25 kilovolts, aux États-Unis ( Lake Powell Railroad ) et en Afrique du Sud ( Orebahn Sishen-Saldanha Bay ) il existe des trains de 50 kilovolts.

L'avantage d'utiliser la fréquence réseau standard est qu'elle peut être facilement alimentée par le réseau électrique public, du moins en théorie. En pratique, cependant, il existe un risque de charges déséquilibrées dans le réseau industriel. Pour éviter cela, des sections de ligne de contact de 20 à 60 kilomètres de long sont alternativement connectées aux trois phases du réseau 50 Hertz. Dans la caténaire, il y a des sections de protection de phase entre les sections de caténairedisposés, qui doivent être parcourus par les véhicules de traction avec l'élan et l'interrupteur principal éteint. Les chemins de fer à 50 Hertz ne peuvent être alimentés par le réseau électrique public qu'aux points les plus performants du réseau, où le pourcentage de charges déséquilibrées est insignifiant. Sinon, les propres lignes à haute tension du chemin de fer sont nécessaires. ^[6]

Au départ, il était désavantageux que les moteurs nécessaires soient gros et non adaptés à la haute fréquence, il fallait donc redresser le courant alternatif, ce qui nécessitait une électronique de puissance . Cela nécessitait des redresseurs de puissance , technique qui ne fut maîtrisée qu'au début des années 1940. Au début, on utilisait des redresseurs à vapeur de mercure ; les redresseurs à semi-conducteurs ne se sont imposés que dans les années 1960.

La tension était initialement contrôlée par des transformateurs variables, comme dans le cas des locomotives fonctionnant à fréquence réduite, mais plus tard , le contrôle de l'angle de phase était généralement utilisé avec des thyristors .

Courant alternatif à fréquence réduite

Transformateur monophasé pour 16 ² ⁄ ₃   Hertz à la centrale hydroélectrique de Hakavik

Dans certains pays européens (Allemagne, Autriche, Suisse, Suède, Norvège), les chemins de fer fonctionnent en courant alternatif monophasé avec une fréquence de 16 ² ⁄ ₃   Hertz soit 16,7 Hertz au lieu de 50 Hertz , ce qui est inférieur à celui du public réseaux électriques . Une exception est la Rübelandbahn , qui fonctionne à 50 Hertz et 25 kV et est alimentée directement par le réseau public.

Il existe également des systèmes de courant de traction à 25 Hertz. La section New York - Washington du réseau de la côte est aux États-Unis et le chemin de fer Mariazell en Autriche fonctionnent toujours avec cette fréquence aujourd'hui.

La tension alternative permettant de transformer la tension des fils de contact en tension adaptée aux moteurs, il est possible de choisir une tension des fils de contact nettement supérieure à celle du fonctionnement en courant continu (initialement autour de 5000 volts, aujourd'hui 15 kilovolts dans les pays cités au début de ce section). Les transformateurs ont été conçus comme des transformateurs variables (voir aussi les changeurs de prise pour les transformateurs de puissance ) et permettent une régulation de tension sans l'utilisation de résistances avec perte. La masse des transformateurs est le facteur limitant les performances des locomotives électriques , hors conversion moderne par semi- conducteurs .

La fréquence, inférieure à celle du réseau électrique public, a été choisie au début du XXe siècle car il n'était pas possible de faire fonctionner de gros moteurs électriques monophasés à des fréquences élevées, car la tension dite du transformateur provoquait des étincelles excessives. au commutateur . Pour des raisons historiques, on utilisait des convertisseurs de machine ou des générateurs dont la division des pôles divisait la fréquence du secteur de 50 Hertz en trois, soit 16 ² ⁄ ₃   Hertz comme fréquence du courant de traction. Cependant, la valeur réelle de la fréquence a fluctué en fonction de la vitesse constante du générateur.

Lors de la conversion de l'énergie ferroviaire à l'aide de convertisseurs synchrones-synchrones, la fréquence du courant ferroviaire est en pratique exactement un tiers de la fréquence actuelle du secteur du réseau national d'alimentation. De tels convertisseurs fonctionnent notamment en Suède et dans le nord-est de l'Allemagne.

Aujourd'hui, malgré l'utilisation plus répandue du système 50 Hz, tous les experts ne considèrent pas le système 16,7 Hz comme inférieur. ^[7] Comme déjà mentionné, l'alimentation d'une ligne ferroviaire en 50 Hz à partir du réseau de l'État n'est pas sans problèmes en raison du risque de charge déséquilibrée. La fréquence de réseau réduite présente également l'avantage que les chutes de tension causées par la puissance réactive ne sont qu'un tiers plus importantes. ^[6] L' inductance inférieure par unité de longueur permet également de plus grandes distances de sous-station et il y a moins d'effets inductifs sur les lignes voisines. ^[8] En revanche, les transformateurs doivent être plus gros et les sous- stationsne peuvent pas être alimentés directement par le réseau électrique public. Pour cette raison, des réseaux complètement indépendants avec des lignes électriques de traction sont souvent maintenus. Cependant , le réseau de courant de traction permet aussi de produire ou d'acheter de l'électricité à l'endroit le moins cher. ^[6] Les mâts de ce réseau ont généralement deux paires de conducteurs (2 × ligne monophasée).

Une enquête commandée par l' Agence fédérale des réseaux a montré que le réseau de courant de traction ne convient qu'à l'équilibrage transrégional des énergies renouvelables à grands frais. ^[9]

16 ² ⁄ ₃   Hz contre 16,7 Hz

Convertisseur de courant de traction de 25 MVA dans l'usine de conversion de Karlsruhe

La fréquence de réseau du réseau électrique ferroviaire est maintenue dans une certaine plage de tolérance , tout comme la fréquence de réseau de 50 Hertz du réseau interconnecté européen . La fréquence réelle actuelle du réseau dépend, entre autres, de la demande actuelle et de l'offre actuelle d'énergie électrique et est donc fluctuante. La plage de tolérance pour les systèmes à 16,7 hertz dans le réseau de courant de traction est de 16,5 hertz à 16,83 hertz pendant 99,5 % d'une année et de 15,67 hertz à 17,33 hertz pendant les 0,5 % restants d'une année. ^{[10] [11]}

Les convertisseurs , entre autres, permettent d'égaliser la puissance entre le réseau de courant de traction et le réseau interconnecté . En règle générale, une machine synchrone monophasée et une machine asynchrone triphasée avec trois fois le nombre de pôles de la machine synchrone sont utilisées. ^[12] Une machine fonctionne comme un moteur, l'autre comme un générateur. Un bordereau est nécessaire pour les machines asynchrones à double alimentation utilisées. Le flux de puissance est réglé au moyen d'un contrôleur via le circuit du rotor, qui est conçu avec des bagues collectrices . ^[13]

Tant que la valeur nominale de la fréquence du réseau dans le réseau interconnecté européen était de 50 Hertz, soit exactement trois fois la valeur nominale de 16 ² ⁄ ₃   Hertz dans le réseau électrique de traction, le glissement requis pour la machine asynchrone était réduit à zéro - en particulier à moments avec de faibles charges comme la nuit. Dans ce fonctionnement synchrone, une composante de courant continu indésirable se forme sur une phase du circuit du rotor, ce qui entraîne une charge thermique inégale sur la machine et, dans des cas extrêmes, peut déclencher un arrêt d'urgence via la protection thermique de fonctionnement.

Pour y remédier, en 1995, la fréquence cible du courant de traction a été augmentée de 0,2% (dans sa plage de tolérance) à 16,7 Hertz exactement afin d'assurer un faible glissement dans la machine asynchrone même pendant les périodes de fonctionnement à faible charge. Depuis lors, dans ce cas stationnaire, la composante de courant continu alors en rotation lente, y compris sa charge thermique, est devenue uniforme sur les phases du circuit du rotor et des balaisdes bagues collectrices et les excès locaux sont évités. Le fonctionnement synchrone indésirable dans le groupe de machines ne peut se produire que pendant une courte période et non plus à l'état stationnaire, de sorte que la charge thermique sur les composants reste dans les limites admissibles. L'augmentation de la fréquence cible a été volontairement maintenue faible afin d'éviter les problèmes avec les véhicules de traction dont la technologie est optimisée pour une fréquence de 16 ² ⁄ ₃   Hertz. ^[14] Le 16 octobre 1995, à 12h00, les réseaux de courant de traction d'Allemagne, d'Autriche et de Suisse ont changé la fréquence cible à 16,7 Hertz. ^[15] Pour les liaisons dos à dos HVDC basées sur l'électronique de puissancele changement de fréquence ferroviaire n'a pas d'importance, comme c'est le cas sur les tronçons isolés électriquement du reste du réseau ferroviaire et exploités avec des convertisseurs tournants de machines synchrones.

systèmes biphasés

Les systèmes biphasés sont également appelés "systèmes à deux tensions" ou systèmes d' autotransformateurs . On retrouve de tels systèmes sur différentes lignes à grande vitesse électrifiées 50 Hertz en France, ainsi qu'en Belgique, aux Pays-Bas, au Luxembourg et en Italie. Une usine pilote entre Stralsund et Prenzlau a été mise en service en Allemagne en 2001 pour les réseaux exploités à 16,7 hertz .

Systèmes triphasés (courant triphasé)

Le courant triphasé, plus précisément le courant alternatif triphasé , est prédestiné à l'entraînement ferroviaire en raison des bonnes propriétés du moteur triphasé, car les moteurs asynchrones sont très robustes et nécessitent peu d'entretien, car ils n'ont pas besoin de balais et sont relativement léger par rapport à leurs performances.

Utilisation de courant triphasé généré en externe

La plupart des applications historiques du variateur triphasé fonctionnaient avec une alimentation via des lignes aériennes multipolaires . L'inconvénient ici était que les moteurs asynchrones ne peuvent fonctionner de manière économique qu'à certaines vitesses qui dépendent de la fréquence. Par conséquent, afin de modifier la vitesse de conduite, la fréquence devrait être modifiée du côté de la centrale électrique tant que la conversion de fréquence sur la locomotive n'était pas possible. Cependant, cela ne convenait qu'aux expériences, pas à une utilisation pratique. Un circuit spécial des moteurs (changement de pôles) permet de les concevoir pour plusieurs vitesses, mais un changement finement gradué ou continu comme avec les moteurs à courant continu n'est pas possible.

Caténaire tripolaire du chemin de fer royal militaire prussien

Un autre inconvénient d'un système de traction triphasé est la nécessité d'une alimentation électrique tripolaire, qui, lors de l'utilisation des rails comme l'un des pôles, nécessite une caténaire bipolaire. Cependant, celle-ci est compliquée (surtout aux aiguillages et croisements) et sujette à défaillance (risque de courts-circuits).

En fait, les réseaux de courant de traction triphasés n'ont donc été utilisés que de manière très limitée : dans le nord de l'Italie, de 1912 à 1976, il y a longtemps eu un système triphasé plus important (3600 volts 16 ² ⁄ ₃   Hertz). Le Gornergratbahn (750 volts 50 hertz) et le Jungfraubahn (1125 volts 50 hertz) fonctionnent encore aujourd'hui en courant triphasé, tout comme le Chemin de fer de la Rhune (3000 volts 50 hertz) dans les Pyrénées françaises et le chemin de fer de montagne du Corcovado (800 volts 60 Hertz).

Dans les années 1901 à 1903, des essais avec des wagons express triphasés ont eu lieu sur un chemin de fer militaire entre Marienfelde et Zossen près de Berlin. Une caténaire tripolaire a été utilisée avec des fils superposés, qui ont été prélevés sur le côté. Le 28 octobre 1903, un record du monde de vitesse de 210,2 km/h est établi tous moyens de transport confondus, record qui ne sera battu qu'en 1931 avec le rail zeppelin qui atteint 230 km/h.

Le chemin de fer d'Ammergau a été électrifié en courant triphasé en 1899 pour le Passion Play en 1900 . Après l'échec de l'opération pratique, le Siemens-Schuckertwerke a réussi à convertir l'alimentation électrique et les véhicules en tension alternative monophasée à 15 Hertz en 1904-1905.

Entraînement triphasé avec conversion triphasée embarquée

En utilisant l'électronique de puissance , les locomotives modernes peuvent utiliser les avantages du courant triphasé dans n'importe quel réseau de courant de traction sans avoir à accepter ses inconvénients lorsqu'il est alimenté au véhicule. La tension et la fréquence peuvent être réglées en continu électroniquement ( convertisseur de fréquence ). Ce type d'entraînement s'est maintenant imposé comme une pratique courante. La première locomotive à convertir le courant alternatif monophasé en courant triphasé avec électronique de puissance à bord était la locomotive d'essai Be 4/4 12001 des chemins de fer fédéraux suisses en 1972. L'autorail 1685, mis au rebut après un incendie en 1967, est transformé en locomotive Be 4/4 (numéro d'immatriculation 12001) en 1971-72 afin de tester la technologie du convertisseur avec une machine asynchrone triphasée, similaire à celle utilisée dans le DE 2500 allemand. Cependant, les thyristors GTO ont été utilisés pour une locomotive électrique pour la première fois dans le monde. Il a été stationné défectueux en 1975 et démoli en 1981. Un bogie a été conservé au Musée Suisse des Transports à Lucerne.

En 1979, les premiers exemples de la série 120 de la Deutsche Bundesbahn ont suivi . Il y avait aussi des locomotives où la conversion se faisait à bord avec des convertisseurs rotatifs.

source de courant

Tensions et fréquences du trafic ferroviaire longue distance en Europe

La puissance de traction peut être fournie de manière centralisée via des centrales électriques ferroviaires et de grands convertisseurs de fréquence , puis distribuée via un réseau de puissance de traction séparé . Cela se produit dans les pays où la fréquence du courant de traction diffère du réseau public, par ex. B. Allemagne, Autriche, Suisse.

Avec la structure décentralisée , l'énergie est tirée du réseau public. Les sous-stations aux points d'alimentation disposent de convertisseurs statiques ou de convertisseurs tournants, dans lesquels la tension et la fréquence du réseau électrique général sont transformées en courant de traction ( convertisseur décentralisé ou stations de conversion ). Si les trains et le réseau public fonctionnent en 50 Hz, un seul transformateur suffit ; un réseau de courant de traction n'est alors pas nécessaire. ^[1]Cette solution est donc privilégiée en Grande-Bretagne, dans le nord de la France et dans le sud-est de l'Europe, où la tension caténaire est de 25 kV. Cette solution est également privilégiée pour les chemins de fer à courant continu avec 1,5 kV (y compris aux Pays-Bas et dans le sud de la France) et 3 kV (par exemple en Belgique, en Pologne et en Espagne).

La principale différence avec le réseau de courant de traction à alimentation centralisée est que les stations de conversion sont connectées en parallèle avec les mêmes stations de conversion, en particulier pour la synchronisation de phase, uniquement via la ligne aérienne. Les lignes électriques de traction ou les réseaux électriques de traction séparés ne sont pas disponibles ici. Ceci est pratiqué en Suède, en Norvège, dans le Brandebourg, dans le Mecklembourg-Poméranie occidentale et dans certaines parties de la Saxe-Anhalt. Dans le passé, les systèmes étaient en grande partie contrôlés sur site, mais aujourd'hui, ils sont localement séparés dans les centres de contrôle .

Alimentation centrale

Le réseau de courant de traction à alimentation centrale est alimenté par des centrales électriques spécialement conçues pour le courant de traction et dont la fréquence diffère du reste du réseau électrique en Allemagne, en Autriche et en Suisse.

L'énergie est transportée via des lignes électriques de traction jusqu'aux sous- stations de la ligne ferroviaire. Dans la sous-station, la tension de la ligne électrique ferroviaire est, si nécessaire, transformée en tension de fil de contact et injectée dans la ligne aérienne . Le réseau électrique de traction permet donc de transporter de l'énergie vers d'autres régions sans conversion de fréquence. Le ou les postes de conversion utilisés sont appelés postes centraux de conversion ou de conversion en raison de leur utilisation dans le réseau de production d'énergie.

L'appareillage de commutation était autrefois contrôlé dans les groupes électrogènes respectifs ou dans de petites unités de commande à distance et aujourd'hui dans des centres de contrôle . L'inconvénient de cette structure est que si une unité d'alimentation tombe en panne, l'ensemble du réseau peut être affecté.

Il existe des réseaux de courant de traction en Allemagne, en Autriche et en Suisse (16,7 Hertz), ceux-ci sont également connectés les uns aux autres.

Électricité pour les systèmes auxiliaires

Pour des raisons de disponibilité du réseau et de sécurité d'exploitation, les alimentations ferroviaires de la traction et des systèmes annexes sont généralement gérées séparément. De plus, le réseau européen de fréquence 50 hertz, largement standardisé, n'est pas compatible avec tous les réseaux de traction et leurs différentes fréquences.

Panneau d'avertissement de la Deutsche Reichsbahn

Exemples d'applications

La Mariazellerbahn possède son propre système d'alimentation de traction avec une tension alternative monophasée de 25 Hertz . Dans ce chemin de fer, la tension dans les conducteurs des lignes électriques de traction montées sur les mâts caténaires est de 27 kilovolts et dans la ligne aérienne de 6,5 kilovolts.

Aux États-Unis, certaines lignes de l'ancien chemin de fer de Pennsylvanie entre New York, Philadelphie et Washington sont encore exploitées avec une tension alternative monophasée à fréquence réduite (25 Hertz, bien que la fréquence du réseau électrique public aux États-Unis soit de 60 Hertz), avec uniquement un trafic voyageurs fonctionnant en traction électrique . Ces chemins de fer ont également leur propre réseau à haute tension, les câbles conducteurs des lignes électriques ferroviaires à haute tension sont généralement montés sur les mâts caténaires.

De 1902 à 1976 ^[16] , les chemins de fer de l'État italien disposaient d'un système d'énergie de traction de 60 kilovolts pour l' alimentation de leurs lignes électrifiées triphasées (3600 volts, 15 hertz) dans le nord de l'Italie, alimentées par des centrales hydroélectriques et un centrale thermique. Des sous-stations mobiles ont également été utilisées pour alimenter la caténaire. ^[16]

Dans le cas des chemins de fer exploités avec une tension alternative monophasée de la fréquence du réseau ou de la tension continue, l'énergie nécessaire au fonctionnement est obtenue dans les sous-stations en reliant les phases du système triphasé (dans le cas des chemins de fer à courant alternatif) et avec rectification (dans le cas des chemins de fer DC). Dans ces cas, il n'y a que quelques lignes électriques de traction dédiées.

centrales ferroviaires

Centrale électrique de Leverkusenstrasse à Hambourg, l'une des premières centrales électriques ferroviaires d'Allemagne

Certaines compagnies de chemin de fer ou leurs générateurs d'énergie associés exploitent des centrales électriques spéciales pour fournir du courant de traction . Les groupes électrogènes de traction à courant alternatif à fréquence réduite sont considérablement plus gros que ceux du réseau électrique public et les turbines associées sont réalisées sur mesure.

Dans certains cas, il existe des systèmes combinés qui peuvent éventuellement générer également de l'électricité de réseau ordinaire. De plus, les centrales électriques de la DB sont mises en réseau avec celles des chemins de fer fédéraux autrichiens et suisses et peuvent échanger directement du courant de traction.

convertisseurs/usines de conversion

Convertisseur mobile de l'ancien DR

Depuis 2018, environ un tiers du courant de traction est acheté sur le réseau public 50 Hz via la bourse de l'électricité. ^[17] L'interface entre le réseau public haute et très haute tension et le réseau haute tension courant de traction est constituée par un convertisseur de courant de traction ou poste convertisseur de traction . Alors que le courant alternatif triphasé avec des tensions de 220 kilovolts ou 380 kilovolts et une fréquence de 50 Hertz est courant pour le réseau public à haute tension, les réseaux électriques de traction à haute tension transportent presque partout une seule phase de courant alternatif, avec la fréquence 16,7 in L'Allemagne, l'Autriche et la Suisse Hertz et des tensions de 66, 110 ou 132 kilovolts sont courantes. Outre les convertisseurs , qui sont désormais considérés comme obsolètes, dans lesquels les réseaux entre générateur et moteur sont couplés mécaniquement par des masses tournantes entre les deux systèmes de puissance, des systèmes sans pièces mécaniques sont utilisés en Allemagne depuis 2002, qui convertissent la puissance uniquement avec des composants électroniques. Dans ce cas on parle de convertisseurs . ^[18] Les stations de conversion sont progressivement remplacées par des stations de conversion.

Usines de conversion de puissance de traction en Allemagne

• Convertisseur central/installations de conversion

→ Liste dans la section Convertisseurs de puissance de traction centraux dans l'article Liste des centrales de traction en Allemagne

• Stations de conversion/conversion décentralisées

→ Liste dans la section sur les stations de conversion de courant de traction décentralisées dans l'article Liste des systèmes de courant de traction en Allemagne

Centrales de conversion de puissance de traction en Autriche

 Carte avec toutes les coordonnées de la section Bahnstromumformerwerke en Autriche : OSM

Certaines usines de conversion sont exploitées par ÖBB Infrastructure AG . ^[19]

Auhof

Dans les années 1950, il était nécessaire de construire des stations de transformation dans l'est de l'Autriche pour l'alimentation électrique du chemin de fer de l'ouest et plus tard aussi du chemin de fer du sud . L' usine de conversion d' Auhof dans le 13e  arrondissement de Vienne a été mise en service en 1956 avec deux ensembles de convertisseurs. En 1960, il a été agrandi avec un troisième ensemble de convertisseurs. Étant donné que les machines devaient presque constamment fonctionner à pleine capacité, l'ÖBB a reconnu dans les années 1980 qu'une remise à neuf serait nécessaire dans les années à venir. En 1990, l'ÖBB a décidé de rénover complètement l'usine de conversion tout en augmentant la puissance de 61,5  mégawattsà 90 mégawatts. Après le début de la construction en septembre 1990, deux ensembles convertisseurs ont été mis en service en 1998 et le troisième ensemble convertisseur en août 2000. Le poste de transformation de courant de traction Auhof est situé directement au sud du Wiener Netze « Umspannwerk Wien-West ou Auhof » et est donc confondu avec lui.

sauvetage

Couvrir l'augmentation de la demande d'électricité due à la poursuite de l'électrification, à la densification du trafic local, à l'augmentation de la vitesse et à l'amélioration du confort grâce à l'utilisation de voitures de voyageurs climatisées a rendu nécessaire la mise en place d'une source d'énergie supplémentaire pour le courant de traction dans l'est de l'Autriche. L'usine de conversion de Bergern a été construite entre 1979 et 1983 à environ six kilomètres à l'ouest de Melk . L'emplacement de l'usine de conversion résulte de l'alimentation de la centrale électrique de Melk sur le Danube et de l'emplacement de l'usine commune avec Energieversorgung Niederösterreich Aktiengesellschaft (EVN AG) et Verbund AG .

anneau de vêtements

À la fin des années 1980, la demande croissante d'énergie dans l'est de l'Autriche et la construction de la gare de triage centrale à Vienne ont conduit à la décision de construire un autre système d'approvisionnement ferroviaire dans la région de Vienne. L' usine de transformation de Kledering a été construite entre 1986 et 1989 et est située juste à côté de la gare de triage centrale sur l' Ostbahn . Après la mise en service des deux premiers ensembles de machines en 1989, le troisième ensemble de convertisseurs a été achevé en 1990.

Ötztal

L' usine de conversion d' Ötztal a été construite entre 1992 et 1995 dans la commune de Haiming , à environ 50 kilomètres à l'ouest d' Innsbruck . L'emplacement à côté de l' Arlbergbahn a été choisi en raison de la ligne électrique de traction de 110 kilovolts qui passe à 600 mètres. Le système comprend deux ensembles de machines et sert également de sous-station pour l'alimentation électrique de l'Arlbergbahn.

Saint Michel

Lorsque la sous- station de Sankt Michael a été construite en 1963, il a été envisagé de l'agrandir avec une station de transformation. L'usine de conversion de Sankt Michael, construite entre 1972 et 1975, est utilisée pour fournir de l'énergie de traction aux Länder de Styrie et de Carinthie . L'emplacement en Haute-Styrie était le résultat du croisement de deux tracés des lignes électriques de traction de 110 kilovolts et de la proximité de la sous-station Hessenberg de la Verbundgesellschaft.

Uttendorf/Schwarzenbach

En 2015, le convertisseur de fréquence d'Uttendorf a été mis en service dans la centrale à courant de traction ÖBB à Uttendorf du groupe de centrales Stubachtal à Pinzgause connecte. L'alimentation de la ligne à haute tension 50 Hertz a lieu à environ 2,8 kilomètres de la centrale électrique dans la nouvelle sous-station de Schwarzenbach, où la tension du système de courant de traction est transformée de 110 kilovolts à la tension du réseau terrestre de 380 kilovolts. Le système permet le transfert de la puissance de traction générée dans la vallée de Stubach vers la région de l'est de l'Autriche via le réseau interconnecté à 50 Hz avec ses pertes de transmission plus faibles. Bien qu'appelé convertisseur de fréquence, il s'agit d'un convertisseur électronique moderne d'une puissance de 48 mégawatts. ^{[20] [21]}

Centrales de conversion de puissance de traction en Suisse

→ Listing dans la section Central Traction Power Converters de l'article Liste des centrales de traction en Suisse

Sous-stations (Uw)

chemins de fer à courant alternatif

Sous-station à Waiblingen

Sous-station près de Paris

Sous-station mobile à Neuchâtel, Suisse

Une sous- station correspond approximativement à une sous- station du réseau public. Une sous-station transforme l'énergie du réseau haute tension dans le réseau aérien.

On utilise des sous-stations de tension alternative qui génèrent des tensions entre trois et 50 kilovolts ou des fréquences de 16,7 (DB, SBB et ÖBB), 25, 50 ou 60 Hertz. En Allemagne et en Autriche, les sous-stations ne sont responsables que des changements de tension. Dans l'usage courant, les stations de conversion sont donc souvent appelées sous-stations, mais ce n'est qu'une généralisation.

Dans un poste de courant de traction DB, SBB ou ÖBB, la tension alternative monophasée du réseau haute tension (voir ci-dessus) de 132, 110 ou 66 kilovolts est ramenée à 15 kilovolts pour alimenter le fil de contact ; la fréquence de 16,7 Hz ne change pas.

Des sous-stations mobiles (fUw) sont également utilisées en Allemagne, en Suisse et dans certains autres pays. Ils sont conçus de telle manière qu'ils peuvent également être déplacés à un autre endroit via le réseau ferroviaire sans ajustements majeurs.

En Suisse, des raccordements au réseau à haute tension ont été préparés en différents points, de sorte que les sous-stations mobiles puissent être déplacées vers d'autres emplacements en cas de besoins particuliers (révision de sous-stations fixes, transports temporaires à grande échelle). Les CFF disposent actuellement de 18 sous-stations mobiles, composées d'une voiture de commande à quatre essieux et d'une voiture de transformation à huit essieux.

chemins de fer à courant continu

Dans le cas des sous-stations pour systèmes à tension continue ( S-Bahn Berlin et Hambourg , tramways , chemins de fer urbains , métros , chemins de fer industriels dans les mines), l'énergie électrique est fournie à partir du réseau moyenne tension du gestionnaire de réseau de distribution en tant que trois- courant alternatif de phase . La tension caténaire est générée par des transformateurs convertisseurs et des ponts redresseurs à six impulsions . Les diodes au silicium sont utilisées comme redresseurs. Dans le passé, des convertisseurs rotatifs et des redresseurs à vapeur de mercure refroidis à l'eau ou à l'air étaient utilisés à cet effet.

La polarité pour connecter la caténaire et les rails en tant que ligne de retour peut être choisie librement. Techniquement et économiquement, il n'y a pas de variante préférée. Chez la plupart des opérateurs ferroviaires, le pôle positif se trouve sur la caténaire. Des exemples de pôle négatif sur la caténaire sont le S-Bahn de Berlin et les tramways de Darmstadt et de Mayence.

Pour éviter la corrosion par les courants vagabonds et la prémagnétisation des systèmes AC dus aux courants DC vagabonds, le pôle de la tension DC qui est connecté aux pistes, qui sert également de ligne de retour, est isolé galvaniquement du sol le long des pistes et est uniquement connecté à la sous-station via des diodes ou directement à des parties non système (par exemple, des conduites d'eau). ) liés ensemble. Pour protéger les personnes contre des tensions de contact trop élevées, des limiteurs de tension doivent être utilisés de manière à ce que le potentiel de rail entre les rails de roulement en tant que ligne de retour et la terre du bâtiment ne dépasse pas 120 V.

Gestion opérationnelle des réseaux électriques de traction

Comme pour tous les autres réseaux d'alimentation électrique, le fonctionnement du réseau de courant de traction est surveillé depuis un ou plusieurs centres de contrôle. Selon les pays et aussi sur la base de l'historique, ceux-ci ont des appellations différentes telles que répartition de charge, centre de contrôle du réseau, centre de commutation central, etc. Les centres de contrôle ont, entre autres, pour tâche de surveiller l'état de commutation des réseaux , la sécurisation de l'alimentation par des commutations planifiées et des commutations en cas de panne, des commutations planifiables à coordonner du point de vue de la sécurité d'approvisionnement.

Allemagne

Le centre de contrôle principal (HSL) de DB Energie est situé au siège de l'entreprise à Francfort/Main. Il existe sept points de commutation centraux régionaux (Zes) (à partir de 2015) dans le réseau de la Deutsche Bahn. Les ZES contrôlés par ordinateur sont situés à Berlin, Cologne, Munich, Leipzig, Lehrte, Borken (Hesse) et Karlsruhe.

L'Autriche

Centre de contrôle central d'Innsbruck

Dès 1925, lorsque l'exploitation électrique de l' Arlbergbahn a commencé , le répartiteur de charge d'Innsbruck a été mis en service pour démarrer l'exploitation combinée des centrales Spullersee et Schönberg . Celui-ci avait pour tâche de contrôler la production d'électricité, de réguler la synchronicité des centrales électriques individuelles et de s'assurer que les sous-stations étaient alimentées avec le courant de traction requis.

Depuis août 1998, le répartiteur de charge (centre de contrôle central d'Innsbruck) est installé dans l'une des salles de contrôle les plus modernes d'Europe. De là, l'utilisation des machines dans les centrales électriques et les postes de transformation est contrôlée de manière centralisée en fonction de la situation de charge sur le réseau ferroviaire et optimisée via des programmes en ligne. ^[22] Le centre de contrôle d'Innsbruck surveille également toutes les lignes de transmission de 110 kilovolts et 55 kilovolts du réseau de courant de traction ÖBB et réalise les circuits nécessaires. Le contrôle des affectations de travail ou des opérations de commutation en cas de panne pour le confinement des erreurs et le réapprovisionnement pour toutes les lignes de transmission autrichiennes sont ainsi dans une seule main. En cas de pannes de centrales électriques ou de lignes d'alimentation dues à des événements naturels (fortes précipitations ,Orages , avalanches ) les goulots d'étranglement à grande échelle peuvent être évités par une intervention rapide. De plus, les mesures nécessaires telles que les ordres de dépannage aux employés responsables (en dehors des heures normales de travail du service de garde), les restrictions opérationnelles, les modifications du programme énergétique peuvent être effectuées dans les plus brefs délais.

Siège régional

En plus du centre de contrôle central à Innsbruck, ÖBB a installé quatre centres de contrôle régionaux. Ceux-ci ont pour tâche d'équilibrer la charge entre les 56 sous-stations.

Suisse

Le centre de contrôle du réseau central (ZLS) des CFF est exploité par la division énergie de la division infrastructure à Zollikofen . De là, les centrales électriques et presque toutes les stations de conversion peuvent être contrôlées à distance.

signal d'alimentation

Système caténaire du Corridor Nord-Est . La petite console avec les deux fils de l'alimentation du signal 6,9 kV est visible sur le pylône haute tension gauche sous la ligne 132 kV.

Dans l'exploitation ferroviaire, des exigences particulièrement élevées sont imposées à la disponibilité des systèmes de sécurité tels que les cabines de signalisation , les passages à niveau , les systèmes de signalisation ou l'éclairage de secours . Ces systèmes sont généralement alimentés par une alimentation sans coupure(UPS), qui tire l'énergie des batteries en cas de panne de courant. Une autre possibilité est l'approvisionnement via le réseau caténaire - une possibilité qui était principalement utilisée dans le passé lorsqu'un réseau national fiable n'était pas encore disponible partout. Les systèmes UPS sont souvent utilisés aujourd'hui, qui sont alimentés en énergie à la fois par le réseau national et par la caténaire, de sorte qu'aucun générateur diesel supplémentaire n'est nécessaire, même avec des exigences de disponibilité élevées. ^[23]

La coopération des véhicules à traction électrique avec des systèmes de détection d'absence de voie qui utilisent des circuits de voie présente des défis particuliers. Il faut s'assurer que les courants de retour des véhicules n'influencent pas la détection d'absence de voie de telle sorte qu'elle signale par erreur une voie libre même si un véhicule s'y trouve. Dans le passé, donc, soit des circuits à courant continu étaient utilisés pour les chemins de fer à courant alternatif, soit une fréquence différente de l'alimentation de traction était choisie pour les circuits de voie, qui n'était pas un multiple de la fréquence du système caténaire. Par exemple, sur le corridor nord-est , des circuits de voie ont été utilisés qui fonctionnaient à 91⅔  Hertzfonctionnait suffisamment loin de 100 Hz, quatre fois la fréquence du système caténaire, qui fonctionnait à 11 kV 25 Hz. Dans le cas des chemins de fer à courant continu, aucune fréquence ne peut être sélectionnée qui coïncide avec les harmoniques générées par les ponts redresseurs à six et douze impulsions .

Avec l'introduction de véhicules qui fonctionnent avec un contrôle d'angle de phase ou des entraînements triphasés , des procédures de test spéciales ont dû être développées avec lesquelles il peut être déterminé que les circuits de voie ne sont pas influencés négativement par les véhicules.

Sur le corridor nord-est, la fréquence inhabituelle utilisée pour les circuits de voie est également utilisée pour alimenter les signaux de lumière du jour. Il est généré par des convertisseurs monophasés décentralisés , alimentés soit par le réseau caténaire, soit par le réseau étatique. Un convertisseur a fourni une section libre de potentiel de 25 à 30 km, de sorte que le système peut continuer à fonctionner même en cas de simple défaut à la terre . En cas de panne, les convertisseurs et les lignes sont automatiquement regroupés. ^[24] Selon les zones, la transmission s'effectuait avec des tensions de 2,2 kV, 3,3 kV ou 6,9 kV.

Consommation et origine de l'énergie chez Deutsche Bahn

Mix électrique du courant ferroviaire (courant de traction) 2019 de la Deutsche Bahn AG ^[25]

La Deutsche Bahn est l'un des plus grands consommateurs d'électricité en Allemagne et a utilisé environ 8 200 GWh pour l'énergie de traction et 18 000 GWh pour les énergies stationnaires en 2018. ^[25] Puisque seulement 60 % du tracé est électrifié, 430 millions de litres de diesel sont également consommés. Il y a 20 000 trains électriques et 7 500 locomotives diesel. ^[26]

En 2017, la puissance de traction de DB Energie GmbH était composée à 10,7 % d'électricité financée par la surtaxe EEG et à 32 % d'autres énergies renouvelables. 32% ont été générés à partir du charbon, 13,4% à partir de l'énergie nucléaire, 11,4% à partir du gaz naturel et 0,5% à partir d'autres combustibles fossiles. ^[27]

D'ici 2030, la Deutsche Bahn veut porter à 70 % la part des énergies renouvelables utilisées dans le courant de traction. ^[28]

Les dépenses énergétiques s'élèvent à environ 1,1 milliard d'euros, avec des dépenses totales d'environ 37 milliards d'euros, ce qui correspond à près de 3 % des dépenses totales de la Deutsche Bahn (2012). ^[29]

Les coûts par kilowattheure pour Deutsche Bahn AG en 2012 étaient de 8,75 cents pour 12 000 gigawattheures. A titre de comparaison, le prix moyen de l' électricité industrielle en Allemagne en 2012 était d'environ 13 ct/kWh. ^[29]

Puissance de traction et surcharge EEG

Avec l'EEG actuel, la Deutsche Bahn AG est en grande partie exonérée de la taxe EEG , puisque les entreprises grandes consommatrices d'électricité de l'industrie manufacturière et des chemins de fer doivent être protégées dans leur compétitivité internationale et intermodale par un règlement spécial de péréquation. En raison de ces réglementations ( § 63 avec réglementations associées §§ 64 - 69 EEG 2014), la surtaxe EEG n'est calculée intégralement que sur l'achat d'énergie jusqu'à un gigawattheure par an. Pour la part d'énergie entre 1 et 10 gigawattheures, 10% de la surtaxe EEG doit être payée, entre 10 et 100 gigawattheures seulement 1% de la surtaxe EEG. Les réseaux propres des chemins de fer sont généralement exonérés de la surtaxe EEG.

Selon les contrats de fourniture d'énergie de DB Energie , un supplément de 1,0 cent ou 0,1 cent par kilowattheure (avec application de contrainte approuvée selon §§ 63 et suivants EEG 2014) est facturé en tant que supplément EEG . ^[30]

Début 2013, les deux réglementations - à savoir l'exonération partielle de la surtaxe EEG pour les entreprises électro-intensives et l'exonération des centrales de production internes - ont été mises en discussion avec le "frein des prix de l'énergie" en tant que proposition de modification du ministre. pour l' Environnement Altmaier . La Deutsche Bahn AG s'est retrouvée grevée de dépenses supplémentaires de 500 millions d'euros par an, dont 137 millions d'euros résulteraient de l'éventuelle suppression de la surtaxe EEG réduite et 350 millions d'euros de l'éventuelle introduction de la surtaxe EEG pour l'électricité autoproduite. ^[31]

Voir également

• Liste des systèmes d'alimentation de traction
• Systèmes de puissance de traction :
  • Liste des systèmes d'alimentation ferroviaire en Allemagne
  • Liste des systèmes d'alimentation ferroviaire en Autriche
  • Liste des réseaux électriques ferroviaires en Suisse
  • Alimentation électrique de traction en Norvège
• ligne électrique de traction
• Liste des lignes de chemin de fer anciennement électrifiées
• chroniques
  • Histoire de la propulsion électrique des véhicules ferroviaires
  • Chronique de l'électrification des lignes de la Deutsche Bahn AG
  • Chronique de l'électrification de la route de la Deutsche Bundesbahn
  • Chronique de l'électrification de la route de la Deutsche Reichsbahn (jusqu'en 1945)
  • Chronique de l'électrification de la route de la Deutsche Reichsbahn sur le territoire de la RDA
  • Chronique de l'électrification des lignes ferroviaires en Autriche
  • Chronique de l'électrification des voies ferrées en Suisse
  • Exploitation ferroviaire électrique en Silésie
• trolleybus
• chariot élévateur

Littérature

• Hartmut Biesenack : Approvisionnement énergétique des trains électriques , Vieweg+Teubner-Verlag, 2006 ISBN 3-519-06249-6

normes

• EN 50163 : Applications ferroviaires - Tensions d'alimentation des réseaux ferroviaires (Allemagne : DIN EN 50163 ; VDE 0115-102 : 2005-07 et DIN EN 50163/A1 VDE 0115-102/A1 : 2008-02 ; Autriche : ÖVE /ÖNORM EN 50163 édition : 1er avril 2008)

liens web

• OpenRailwayMap . Carte dynamique internationale de l'électrification ferroviaire.
• 10 ans de réunification électrique de l'Allemagne ( Memento du 20 décembre 2016 dans Internet Archive ) (fichier PDF; 322 Ko)
• Collection privée sur courant de traction

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