Energie benötigt für Fortbewegung, Komfort, Heben... Energiebasis sind zumeist fossile Brennstoffe, teilweise auch Wasserkraft, Solarenergie, Atomstrom
unterschiedliche Voraussetzungen der Verkehrsträger Bremsweg bei einer Geschwindigkeit von 160 km/h Stahl auf Stahl Haftreibungswert: µ = 0,1 Schiene: 1000 m Gummi auf Asphalt Haftreibungswert: µ = 0,8 Straße: 125 m
spezifischer Energieverbrauch und Fahrzeit in Abhängigkeit von der Höchstgeschwindigkeit
14000 13000 13256 Entfernung 250 km 180 12000 160 11000 156 10000 140 9000 Fahrzeit [min] 120 100 80 60 Energie [kwh] 8000 7000 6000 5000 4000 3517 81 7159 57 48 Kinetische Energie Energiebedarf für ein Fahrspiel Fahrzeit Energiemehrverbrauch um noch 1 Minute Fahrzeit zu gewinnen 40 3000 2580 20 0 2000 1000 0 1344 47 V = 100 km/h (V = 101 km/h) 423 29 188 152 V = 200 km/h V = 204 km/h 677 V = 300 km/h (V = 314 km/h) 752 V = 400 km/h (V = 437 km/h) Geschwindigkeiten [km/]
Vergleich der Verkehrsträger 600 564* Transportleistung pro kg Kraftstoff [tkm/kg] 500 400 300 200 100 50 97 127 0 6* Flugzeug LKW Eisenbahn Binnenschiff Rohrleitung * Geschätzte Werte Verkehrsträger
Energieträger Schiff: Dieselöl, Schweröl Flugzeug: Kerosin (fällt bei der Benzinherstellung nebenbei ab) Schiene: früher Kohle, heute Diesel (20%) und Strom (80%) Strom aus: - Kohleverstromung, - Kernenergie, - Wasserkraft Strasse: Benzin, Diesel
Brennstoffzelle
System Bahn Im Rahmen des Gesamtenergiebedarfs eines Bahnsystems ist der Traktionsenergiebedarf dominierend. Aus ökonomischen und ökologischen Gründen ist der Betreiber bestrebt, ihn möglichst gering zu halten. Energiesparprogramm 2005 der DB AG Die DB AG will bis 2005 ihren spezifischen Primärenergieverbrauch um 25 % und den Schadstoffausstoß um 25-30 % senken (Basis 1990)!
Möglichkeiten zur Reduktion des spezifischen Energieverbrauchs Höhere Auslastung der Züge Verbesserung der Fahrzeugtechnik (Triebfahrzeuge und Wagen, z.b. Energierückspeisung) Verbesserung des Betriebsprogramms (Anfahren, Konstantfahrt, Ausrollen, Bremsen, Überholtwerden vermeiden, V-optimal) Verbesserung der Energieversorgung
Grundlagen zur energiesparsamen Fahrweise (ESF) ESF = Nutzung der vorhandenen Fahrzeitreserve zur gezielten örtlichen Reduzierung der Geschwindigkeit um den Traktionsenergiebedarf zu verringern Regel- und Sonderzuschläge liegen zusammen üblicherweise bei 5-12 % der reinen Fahrzeit. Bei pünktlicher oder nur wenig verspäteter Abfahrt kann der verbleibende Fahrzeitzuschlag für die Energiesparsame Fahrweise genutzt werden. Nahverkehr: meistens nur eine einzelne Ausrollphase vor dem Abbremsen Fernverkehr: Strategie zur optimalen Verteilung der Fahrzeitreserven auf mehrere Ausrollphasen über die ganze Strecke sehr wichtig
Weg-Geschwindigkeits-Linie mit ESF
Siemens METROMISER System zur Realisierung der energiesparsamen Fahrweise im Nahverkehr bestehend aus: Fahrzeuggerät und Programm zur Optimierung des Fahrplan unter Gesichtspunkten des Energieverbrauchs Das Fahrzeuggerät besteht aus: einem Controller mit Anschlüssen zum Fahrzeug, einem Terminal zur Eingabe der Fahrt-Parameter und einer Anzeige der Fahrempfehlung für den Triebfahrzeugführer. Controller Terminal Fahrerplatz
System Straße
Auswirkung verschiedener Entwicklungen
System Luftverkehr 400 350 Flugpassagiere Luftfracht 8 7 300 6 [Mill. Passagiere/a] 250 200 150 5 4 3 [Mill. t/a] 100 2 50 1 0 2000 2010 2020 Jahr 0
technische Verbesserungen neue Triebwerke - Verbrauch -20% - Lärm -10dB -CO 2 -Emissionen -20% -NO x -Emisisonen -80% neue Werkstoffe (Faserverbundwerkstoffe CFK ) -Gewicht -30% Treibstoffersparnis während der Lebensdauer 24 Mill. Liter Kerosin - Herstellungskosten -40% Aerodynamik ( Laminarerhaltung, Adaptiver Flügel etc.) - Kraftstoffverbrauch -36%