Elektrificatie

In 1922 werd besloten om een deel van het Nederlandse spoorwegnet te elektrificeren. Daar gingen uitgebreide discussies en onderzoeken aan vooraf. Er waren natuurlijk tegenstanders, die zich afvroegen waarom elektrificatie nodig zou zijn. Verder was er de vraag welk systeem gebruikt zou moeten worden. En tenslotte de vraag waar de benodigde elektriciteit vandaan moest komen.

Voorgeschiedenis

Al voor de Eerste Wereldoorlog waren sommige spoorlijnen in Nederland overbelast. Zoals de ‘Oude Lijn’, van Amsterdam via Haarlem naar Rotterdam, en de lijnen Utrecht-Amersfoort en Amsterdam-Utrecht. Eigenlijk zouden deze lijnen viersporig moeten worden, maar daar hadden de spoorweg­maatschappijen het geld niet voor. Of liever gezegd: ze hadden het geld er niet voor over, want het waren particuliere maatschappijen die mooie dividenden wilden uitbetalen aan hun aandeelhouders. Aan investeringen en onderhoud werd weinig gedaan, zodat de spoorwegen in slechte staat verkeerden.

In 1921 nam de overheid een meerderheidsbelang in het aandelenkapitaal van de twee spoorweg­maatschappijen: de HSM en de SS (de andere Nederlandse maatschap­pijen, zoals de NRS, de NCS, en de NBDS, waren al eerder opgegaan in een van deze maatschappijen). Voortaan werden belangrijke beslissingen over het spoorwegbedrijf dus genomen door ‘Den Haag’.

Grote prioriteit lag bij het aanpakken van de problemen op de hierboven genoemde drukke lijnen. Er waren verschillende oplossingen: viersporig maken (maar dit was heel kostbaar en er zou in binnensteden gesloopt moeten worden), treinen en perrons verlengen (relatief goedkoop, maar geen echte oplossing want de treinen zouden alleen maar langzamer worden), of elektrificatie.

Uiteindelijk werd gekozen voor elektrificatie. De techniek hiervoor was inmiddels ver genoeg ontwikkeld. De kosten zouden hoog zijn, maar daar wogen veel voordelen tegenop. Elektrische treinen kunnen sneller accelereren en remmen dan stoomtreinen, zodat de frequentie omhoog kan. Verder is er minder personeel en minder onderhoud nodig. En niet in de laatste plaats zou er sterk bespaard kunnen worden op het kolengebruik, omdat elektrische centrales economischer met brandstof omspringen dan locomotieven. Kolen waren in de jaren na de Eerste Wereldoorlog schaars en duur geworden. Ook zijn elektrische centrales minder kritisch voor wat betreft de kwaliteit van de kolen.

Eerste elektrische spoorlijn in Nederland

Terwijl deze discussie speelde, bestond er in Nederland al enige ervaring met elektrische tractie. Tussen Rotterdam Hofplein en Scheveningen Kurhaus lag de lijn van de ZHESM (Zuid-Hollandsche Electrische Spoorweg Maatschappij, eigendom van de HSM). Deze ‘Hofpleinlijn’, geopend in 1908, was geëlektrificeerd met 10.000 volt (10 kV) wisselstroom. Dat was een vrij nieuw systeem, dat behoorlijk wat kinderziekten had. Zo moesten de treinen bij de eindpunten altijd enige tijd afkoelen. Maar economisch was het een succes: de kosten per treinkilometer bedroegen 27 cent, tegen gemiddeld 42 cent op andere spoorlijnen. De ZHESM had een eigen elektriciteitscentrale in Leidschendam.

In 1919 kwam een commissie met het advies om de Oude Lijn te elektrificeren met het systeem zoals dat in Duitsland en Zwitserland werd gebruikt: 15 kV wisselstroom, 16,6 Hz. Hier kwamen echter bezwaren tegen. Wisselstroom­motoren waren groot en zwaar, en bleken aan sterke slijtage onderhevig te zijn, zoals ook al op de Hofpleinlijn was gebleken. Inmiddels was er in de wereld ook meer ervaring opgedaan met gelijkstroom met betrekkelijk lage spanning (600 tot 1200 volt). Dit systeem heeft het voordeel van lichte en eenvoudige motoren, waar het nadeel van een zware bovenleiding en een groter aantal onderstations tegenover staat.

Er werd een nieuwe commissie benoemd, die opdracht kreeg om alle mogelijkheden te onderzoeken. Deze commissie bezocht verschillende landen. In Zuid-Engeland bestond een groot net met een systeem van 660 volt gelijkstroom. Dit systeem werd vanwege de derde rail niet geschikt geacht voor de Nederlandse situatie. Ook het in Italië gebruikte draaistroom­systeem viel af: dat was een verouderd systeem met een gecompliceerde dubbele bovenleiding.

Bleef over de keus tussen wisselstroom met hoge spanning en gelijkstroom met lage spanning. Uiteindelijk viel de keuze op het laatste systeem. Elektrische motoren voor gelijkstroom met hoog vermogen waren inmiddels voldoende betrouwbaar en klein genoeg om in de geplande motorrijtuigen te worden ingebouwd. Met de belangen van de Nederlandse industrie werd ook rekening gehouden: die zou voor een groot deel de bovenleiding­installaties en treinen bouwen, al dan niet in licentie.

Ook de techniek van de onbemande onderstations, waar de draaistroom van de centrales wordt omgezet in gelijkstroom, was inmiddels verder ontwikkeld. Bij een lage spanning is een zwaardere en dus duurdere bovenleiding nodig, maar vanwege de betrekkelijk korte afstanden in Nederland was dit bezwaar overkomelijk. Een overweging was ook dat een gelijkstroom­bovenleiding geen storing zou geven op de telefoon- en telegraaflijnen langs de spoorbaan. Die hoefden dus niet onder de grond te worden gebracht.

De doorslag werd gegeven door het bezoek van de commissie aan de Chicago, Milwaukee, St. Paul & Pacific Railroad. Deze had recent 1000 kilometer geëlektrificeerd met 3000 volt gelijkstroom. Dit was technisch een groot succes. Financieel wat minder, want de ‘Milwauki’ was door de gemaakte kosten in feite al failliet.

Dat de commissie uiteindelijk koos voor 1500 in plaats van 3000 volt had te maken met de mogelijkheid om met ingeschakelde stroom aan de bovenleiding te werken. Met 1500 Volt gaat dat vanaf geïsoleerde ladderwagens nog net. Bij 3000 volt, zoals in België en later Italië is toegepast, kan onderhoud alleen plaatsvinden als de bovenleiding is uitgeschakeld.

Elektriciteitsvoorziening in Nederland

Toen de spoorwegen hun elektrificatieplannen ontwikkelden, was de elektriciteitsvoorziening in Nederland sterk versnipperd. Aan het eind van de negentiende eeuw waren er wat particuliere initiatieven geweest om elektriciteitsbedrijfjes op te zetten. Later gingen gemeenten ertoe over om deze centrales over te nemen, of om zelf centrales op te richten. In 1919 telde Nederland 111 centrales, meest gemeentelijke en een paar provinciale. Deze leverden elektriciteit aan een beperkte groep gebruikers in de stedelijke gebieden.

Amsterdam had de grootste centrale, van 42.675 kW, gevolgd door Rotterdam, Den Haag en de Staatsmijnen in Limburg. De overige centrales waren klein tot zeer klein, en waren bovendien vaak verouderd. Dit was een zeer oneconomische situatie. Daarom begonnen de provincies initiatieven te ontwikkelen om zelf grote centrales op te zetten. In 1930 was de modernisering zover voortgeschreden dat er nog maar 50 centrales over waren, die bij elkaar vier keer zoveel kWh afleverden als de 111 centrales in 1919. Bijna iedere Nederlander was nu in het bereik van de leidingnetten gekomen.

In die tijd werden ook ideeën ontwikkeld om de centrales onderling te koppelen via een hoogspanningsnetwerk. Daardoor zou de elektriciteitsproductie nog efficiënter kunnen plaatsvinden. Een commissie onder voorzitterschap van ir. C. Lely (onder andere bekend van de Afsluitdijk) kwam na een gedegen onderzoek tot het voorstel om een nationaal netwerk op te zetten, waarbij de overheid verantwoordelijk zou zijn voor de opwekking en het transport van elektriciteit.

In 1921 werd een wetsontwerp ingediend, maar dit vond onvoldoende steun in de Tweede Kamer. Pas in 1938 zou er een Electriciteitswet worden aangenomen, waarbij de rol van de centrale overheid echter beperkt bleef. Nederland moest het vooralsnog doen met provinciale en een paar grote gemeentelijke centrales.

De eerste centrales waren gelijkstroom­centrales met geringe vermogens. Inmiddels was men overgegaan op draaistroom­centrales, aangedreven door efficiënte stoomturbines die draaistroom van 10 kV opwekten. Ondergrondse kabels transporteerden de elektriciteit naar verdeelstations, waar ze werd omgezet in gelijkstroom van 110 of 220 volt (tegenwoordig wordt 230 volt wisselstroom gebruikt, voor elektrische fornuizen en zware machines 400 volt ‘krachtstroom’).

Vanaf de jaren 20 werden er ook bovengrondse (en later ook ondergrondse) hoogspanningsnetten aangelegd van 50 kV. Tegenwoordig komen nog hogere spanningen voor, tot 380 kV. Hoe hoger de spanning, hoe minder transportverliezen er optreden.

Stroomvoorziening van de spoorwegen

De eerste elektrische spoorlijn in Nederland, de Hofpleinlijn van de ZHESM, werd gevoed door een eigen centrale in Leidschendam. In 1908 was er geen centrale in de buurt die de benodigde energie kon leveren.

Toen in de jaren 20 een commissie bezig was met het vraagstuk van de elektrificatie van de spoorwegen, speelde in de politiek tegelijk een discussie over de wenselijkheid van een landelijk elektriciteitsnet. Voor de spoorwegen zou dat een welkome oplossing zijn: men hoefde dan niet met allerlei lokale stroombedrijven te onderhandelen over de inkoop van elektriciteit.

Toen dat landelijke net politiek niet haalbaar bleek te zijn, stelde de directie van NS voor om de eigen centrale in Leidschendam in gebruik te houden, en de rest van de benodigde energie in te kopen bij de centrale in Amsterdam. De minister, die toch nog iets van zijn idee voor een landelijk netwerk overeind wilde houden, besliste echter anders. De centrale in Leidschendam zou op termijn gesloten moeten worden. NS zou haar stroom krijgen van de gemeentelijke centrales in Den Haag en Rotterdam, en van de in 1917 opgerichte provinciale centrale (Pegem) in Amsterdam. Deze centrales zouden onderling gekoppeld worden, en ze zouden alledrie dezelfde lage prijs rekenen aan hun grootste klant, de NS.

De elektrificatie van de Oude Lijn kwam gereed in 1927. Technisch en economisch was de lijn een succes. Er werd aanzienlijk bespaard op personeel, onderhoud en energie. De rijtijden gingen omlaag en de frequentie kon omhoog. De Hofpleinlijn, inclusief het materieel, werd in die jaren ook omgebouwd naar 1500 volt gelijkstroom. De centrale in Leidschendam werd op 1 april 1926 gesloten. Een van de fraaie motorwagens van de ZHESM is bewaard gebleven voor het Spoorwegmuseum.

De NS ging gestaag door met elektrificeren. Na de Oude Lijn volgden Haarlem-Zandvoort, Haarlem-Alkmaar, Amsterdam-Alkmaar, Rotterdam-Dordrecht en Schiedam-Hoek van Holland. In de jaren 30 kwam ook het ‘middennet’ onder de draad: Amsterdam-Utrecht-Arnhem-Nijmegen, Den Haag/Rotterdam-Utrecht en Utrecht-Eindhoven. Voor de elektriciteitsvoorziening werden nu ook de centrales in Utrecht, Nijmegen en Geertruidenberg ingeschakeld.

Plannen voor verdere elektrificaties waren bij het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog in voorbereiding of uitvoering. De elektrificatie van de lijn Utrecht-Hilversum werd tijdens de oorlog nog voltooid. Vanwege staalgebrek werden hier de bekende betonnen bovenleidingmasten geplaatst.

De eerste elektrische locomotieven in Nederland

De eerste elektrische treinen in Nederland waren motorrijtuigen met aanhangrijtuigen, zoals de treinen van de ZHESM en de Blokkendozen. Later kwamen er gestroomlijnde elektrische treinstellen in dienst. Elektrische locomotieven waren er niet: doorgaande treinen, internationale treinen en goederentreinen werden met stoom gereden. In de Tweede Wereldoorlog werden er wel goederentreinen elektrisch gereden: men koppelde dan een aantal blokkendoosmotorrijtuigen aan elkaar.

Pas na de oorlog schafte NS echte elektrische locomotieven aan. In 1948 en 1949 kwamen de locs van de serie 1000 in dienst. De 1001-1003 waren gebouwd door de Schweizerische Lokomotiv- und Machinenfabrik in Winterthur, de 1004-1010 in licentie door Werkspoor. De tien locomotieven hadden een elektrische uitrusting van Oerlikon in Zürich.

De eerste elektrische locomotief die in Nederland reed was de 6000 van de London North Eastern Railway (LNER). Deze was als proefloc voor 1500 volt gelijkstroom gebouwd in de werkplaatsen in Doncaster. De loc reed in 1941 proef maar deed daarna geen dienst meer. In 1947 huurde de NS deze BoBo-loc. Op 15 september 1947 reed de 6000 met een trein van Utrecht naar Naarden-Bussum. In maart 1952 ging de loc weer terug naar Engeland, na in Nederland 500.000 km te hebben afgelegd. Op 30 juni 1952 werd de loc “Tommy” gedoopt door NS-president Den Hollander.

Tussen 1949 en september 1951 huurde de NS een aantal Franse e-locs, van de SNCF-serie 301-324. Deze locs waren in 1938 geleverd aan de Paris-Orléans, de maatschappij die in 1923 net als NS had gekozen voor 1500 volt gelijkstroom. In totaal zijn er elf verschillende 300’en in Nederland geweest, hoewel nooit meer dan zes tegelijk. Deze serie kan worden beschouwd als voorloper van de SNCF BB 8100, het voorbeeld voor de NS 1100. Later volgde nog de NS-serie 1300, gebouwd naar het voorbeeld van SNCF-serie CC 7100. Ook de series 1600/1800 en 1700 zijn zoals bekend van Franse origine.

Na de LNER 6000 kwamen in 1969 opnieuw Engelse e-locs het Kanaal over. Dit waren de locomotieven 27000-27006, die hier (op één na) in dienst kwamen als serie 1500. Deze CoCo-locs waren in 1954 gebouwd in de werkplaatsen van de Great Central Railway in Gorton. Ze waren bestemd voor de lijn van Wath en Sheffield naar Manchester, maar waren na het wegvallen van het zware kolenvervoer niet meer nodig.

Meer lezen

www.langsderails.nl/elektrificatie.htm