Britse universiteit waarschuwt voor gevaar zonne-energie voor spoorwegveiligheid

De Lancaster Universiteit in het noorden van Engeland heeft beweerd dat zonnevlammen signaleringssystemen kunnen uitschakelen en rode seinen op groen kunnen laten springen. De nogal alarmerende beweringen staan in een rapport over de verstorende effecten van het reguliere fenomeen van een zonnemaximum – een elfjarige cyclus, algemeen bekend als zonnevlekken. De verschijnselen zijn heel reëel, zoals iedereen die het momenteel actieve noorderlicht observeert kan beamen. Poollicht aan de nachtelijke hemel is een duidelijke indicatie van verhoogde zonneactiviteit. Die groene aurora’s kunnen gevaar betekenen.

Ruimteweer dat interfereert met signaleringssystemen is slechts één extreem scenario dat wordt gesuggereerd door onderzoek van Lancaster University. Een team op de eveneens uit de ruimtevaart stammende campus, net zichtbaar vanaf de West Coast Main Line, heeft de effecten van extreme zonneactiviteit gemodelleerd. Ze zeggen dat onze moderne, uiterst elektronische wereld kwetsbaarder dan ooit is voor storingen – en spoorwegsignaleringssystemen zijn daarop geen uitzondering. Eerdere zonnestormen waren krachtig genoeg om elektriciteitsnetten uit te schakelen en zelfs de geschiedenis in te gaan.

Heel af en toe een heel groot probleem

Het is niet aan academici om paniek te zaaien, maar deze alarmerende boodschap wordt serieus genomen en de spoorwegen worden aangespoord om er nota van te nemen. Een team wetenschappers, onder leiding van PhD-onderzoeker Cameron Patterson en professor Jim Wild van Lancaster University, heeft de effecten van geomagnetisch geïnduceerde stromen bestudeerd. Deze GIC’s zouden mogelijk de elektriciteitstransmissie en distributienetten kunnen verstoren. Ze hebben ook onderzoek gedaan naar de mogelijke effecten die dergelijke GIC’s zouden kunnen hebben op de industrie in het algemeen.

Het toeval wil dat de experts een handige testomgeving hebben, vlak voor de deur van hun laboratorium. De West Coast Main Line, Europa’s drukste route met gemengd verkeer, loopt vlak langs de campus. Ze zeggen dat geëlektrificeerde spoorwegen, zoals de WCML, bijzonder kwetsbaar kunnen zijn voor een enorme zonnevlam die een geomagnetisch geïnduceerde stroom veroorzaakt. Ze hebben gemodelleerd hoe GIC’s door de spoorstroomkringen van bovengrondse wisselstroomkabels vloeien. Zoals elke ingenieur zal uitleggen, is de basisfysica welbekend. Een elektrische stroom produceert een tangentieel magnetisch veld. Meestal is dat een goede zaak. Het is het fundamentele elektromagnetische principe dat alles beweegt, van de wijzers van een polshorloge tot de wielen van een locomotief. Er is echter een veel minder gunstig neveneffect dat af en toe voor grote problemen zorgt.

Signaalinterferentie terug naar de negentiende eeuw

Het team van Lancaster University maakt zich zorgen over het effect van krachtige zonnestoringen op systemen hier op aarde. Ze zeggen dat er verschillende voorbeelden zijn van invloed van ruimteweer op elektriciteitsnetten, zoals een stroomstoring in Quebec in 1989 en in de Zweedse stad Malmö in 2003. Beroemd is dat een enorme storing in 1859, genaamd The Carrington Event, het vroege telegraafcommunicatienetwerk dagenlang platlegde. Het team beweert dat de spoorwegen beïnvloed zijn en dat er historische voorbeelden zijn van ruimteweer dat de spoorwegsignalering al in de negentiende eeuw verstoorde. De veel grotere afhankelijkheid van moderne elektronica, zoals digitale signaleringssystemen, zou een soortgelijke zonnestorm de bron kunnen maken van wijdverspreide problemen met signalering, zeggen ze.

Promovendus Cameron Patterson en professor Jim Wild bestudeerden twee Britse routes. Ze bekeken het traject Preston-Lancaster van de West Coast Main Line en de oost-west lopende lijn Glasgow-Edinburgh. “Cruciaal is dat ons onderzoek suggereert dat ruimteweer in staat is om een sein in beide richtingen om te draaien, waardoor een rood sein groen wordt of een groen sein rood”, aldus Patterson. “Door een computermodel te bouwen van de seinspoorstroomkringen met realistische specificaties voor de verschillende onderdelen van het systeem, ontdekten we dat er in het Verenigd Koninkrijk om de paar decennia ruimteweersomstandigheden worden verwacht die storingen in deze spoorstroomkringen kunnen veroorzaken.”

De verkeerde kant van ‘rechts’ falen

De vraag voor spoorwegoperaties is er een van risicobeheer. Is dit iets om serieus te nemen, in wat algemeen wordt beschouwd als een wetenschappelijke eenmalige dreiging? Ja, zeggen Cameron en Wild, die erop wijzen dat storingen aan de “rechterkant”, waarbij seinen van groen naar rood schakelen, net zo zorgwekkend kunnen zijn als een nog gevaarlijker rood-naar-groen storing aan de “verkeerde kant”. “Andere industrieën zoals de luchtvaart, elektriciteitsopwekking en -transmissie en de ruimtevaartsector houden rekening met de risico’s voor hun activiteiten”, aldus professor Wild. “Het is belangrijk dat de spoorwegsector bij deze planning wordt betrokken.”

Het lijkt misschien fantasievol om de spoorwegen te beschermen tegen zoiets vluchtigs als een zonnevlam. Er zijn immers veel duidelijkere en meer aanwezige uitdagingen die moeten worden aangepakt, vooral op het verouderende Britse netwerk. Ernstig ruimteweer is echter opgenomen in het National Risk Register for Civil Emergencies van de Britse regering, waarin het risico voor de Britse economie en samenleving als aanzienlijk wordt beschouwd. “Ons onderzoek toont aan dat ruimteweer een ernstig, hoewel relatief zeldzaam, risico vormt voor het spoorsignaleringssysteem”, concludeerde Cameron. “[Een gebeurtenis op Carrington-niveau] kan vertragingen veroorzaken of zelfs meer kritieke veiligheidsimplicaties hebben. Dit natuurlijke gevaar moet serieus worden genomen. Gebeurtenissen met een hoge impact en een lage frequentie zijn moeilijk te plannen, maar ze negeren is zelden de beste oplossing.

Verder lezen:

• Spoorwegen genegeerd in 75% van klimaatplannen: kan COP28 dit veranderen?
• Hoe gaan spoorweginfrastructuurbeheerders om met extreme hitte in Europa?
• De toenemende impact van zware regenval op het spoor