Energieeffizienz im Schienenverkehr - Elektropraktiker

FÜR DIE PRAXIS
Antriebstechnik
Energieeffizienz
im Schienenverkehr
S. Fassbinder, Düsseldorf
Teil 1: Besonderheiten der Energieerzeugung und physikalische Grundlagen
Der Beitrag untersucht die Energieeffizienz im Eisenbahnbetrieb im aktuellen Stand
sowie hinsichtlich der möglichen Potentiale. Dazu wird auf physikalische Grundlagen,
die Besonderheiten der Energieerzeugung bei der Bahn, den Energieverbrauch sowie
aktuelle und künftige Technologien in der Antriebstechnik wie z. B. Diesel-/Elektro-
Hybridfahrzeuge näher eingegangen.
1
Energieerzeugung
bei der Bahn
Frage an Radio Eriwan: „Ist die Eisenbahn
wirklich sparsam mit Energie?“ – Antwort: „Im
Prinzip ja.“ Dennoch titelte das Bulletin Elec -
trosuisse: „Deutsche Bahn will weiter Strom
sparen.“ [1] Also wie viel Energie spart die
Bahn denn im Vergleich zu anderen Verkehrsträgern
jetzt schon, und wie viel Potential ist
noch drin? Wo liegen diese Potentiale, die
noch erschlossen werden sollen?
Um diesen Fragen nachzugehen, sind zunächst
einmal einige physikalische Betrachtungen
erforderlich, wo und wann ein Schienenfahrzeug
wie viel und welche Energie wofür
verbraucht und woher diese stammt.
Die jetzige DB AG durfte sich über Jahrzehnte
selbst gegenüber der öffentlichen Versorgung
in Deutschland als etwas umweltfreundlicher
Autor
Dipl.-Ing. Stefan Fassbinder ist Berater für
elektrotechnische Anlagen beim Deutschen
Kupferinstitut (DKI), Düsseldorf.
bezeichnen, weil sie in ihren eigenen Kraftwerken
den Bahnstrom zu etwa 10 % aus der
nachhaltig verfügbaren Wasserkraft erzeugt,
während über das öffentliche Netz Deutschlands
nur zu etwa 4 % Wasserkraft verteilt
wird. Heute aber stammt die über das öffentliche
Stromnetz verteilte Energie schon zu 6 %
aus Windkraftanlagen, und hieran hat die DB
keine Aktien. In der Schweiz werden ohnehin
50 % allen Stroms in Wasserkraftwerken erzeugt;
die bahneigenen Kraftwerke hingegen
nutzen sogar ausschließlich Wasserkraft. In
Österreich basiert die öffentliche Versorgung
zu 60 %, die Bahnstromversorgung sogar zu
92 % auf Wasserkraft.
Die DB AG verfügt über ein eigenes Bahnstromnetz
(Tafel ➊), das im Westen Deutschlands
vorwiegend, vereinzelt jedoch auch im
Osten [2] aus eigenen Kraftwerken oder aus
separaten Generatoren an Kraftwerks-Standorten
der öffentlichen Versorgung gespeist
wird, die den ungewöhnlichen Einphasen-
Wechselstrom mit der niedrigen Frequenz von
16,7 Hz erzeugen. Dazu gehört ein eigenes
110-kV-Hochspannungsnetz, das den Fahrstrom
auf die einzelnen Bahn-Unterwerke verteilt.
Man kann die Hochspannungs-Freileitungen
gut vom öffentlichen 110-kV-Drehstromnetz
unterscheiden, da die Leiterseile im
Gegensatz zu den Dreiergruppen des Drehstroms
stets als Zweiergruppen auftreten
(Bild ➊). Strom für stationäre Anwendungen
wie etwa die Beleuchtung von Bahnhöfen wird
aus dem öffentlichen Netz bezogen. Auch die
Zugvorheizung gehört hierzu. Allenfalls die
Weichenheizung wird auf elektrifizierten
Strecken mit Bahnstrom betrieben.
In den Unterwerken wird der Bahnstrom dann
auf die Fahrdrahtspannung von 15 kV herunter
gespannt. Die Toleranz ist größer als im
öffentlichen Netz, Abweichungen von 12 kV
bis 17,25 kV, kurzfristig sogar von 11 kV bis
18 kV, sind erlaubt. Damit müssen die Triebfahrzeuge
fertig werden, denn es handelt sich
hier um ein Netz, an dem ausschließlich sehr
große und noch dazu sehr unstete Lasten betrieben
werden. Etwa 6 MW Traktionsleistung
darf man für eine Elektrolokomotive rechnen,
dazu Hilfsbetriebe und Blindleistung. Ein ICE-
Triebzug nimmt ungefähr 8 MW auf. Da diese
modernen Fahrzeuge beim Bremsen auch in
das Netz zurück speisen können und häufig in
Doppeltraktion, also zu zweit verkuppelt,
verkehren, kann die Leistungs-Aufnahme
einer einzigen solchen Last innerhalb weniger
Sekunden von –16 MW bis 16 MW, also um
32 MW, schwanken – sofern die Belastbarkeit
des Fahrdrahts das überhaupt zulässt. In
jedem Fall stellt dies eine echte Herausforderung
für den Netzbetrieb dar.
1.1 Gemeinsamkeit macht stark
Erleichtert wird die Lösung dieser Aufgabe,
ähnlich wie beim europäischen Verbundnetz
[4], durch die internationale Kooperation, das
Bahnstromsystem, das auch bei den Österreichischen
und Schweizerischen Bundesbahnen
mit einer Spannung von 15 kV und einer
Frequenz von 16,7 Hz läuft (Tafel ➋). Deshalb
Tafel ➊ Stromnetz der DB AG im Überblick
Kraftwerkstyp Installierte Erzeugte
Leistung
Energie
Dampf 42,2 % 66,0 %
Wasser 11,0 % 10,0 %
Umformer 34,3 % 14,6 %
Umrichter 11,9 % 9,4 %
Gesamt 3,2 GW 11,0 TWh/a
Summe aller
Elektrofahrzeuge 22,4 GW (700 %)
➊ Links 2 Stromkreise Wechselstrom 110 kV
der Bahn, rechts 4 Stromkreise Drehstrom
110 kV der öffentlichen Versorgung
Tafel ➋ Die Bahnen im deutschen Sprachraum
im Vergleich
Eckdaten der 16,7-Hz-Bahnen in D-A-CH
DB AG ÖBB SBB
Beschäftigte 240242 42839 27822
Fahrgäste (Mio.) 1919 200 332
gesamt 33862 11000 3011
elektrifiziert 19300 8200 3011
Anteil an Strecke 57 % 75 % 100 %
Anteil am Verkehr 85 % 100 %
Gleisnetz (km)
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Elektropraktiker, Berlin 65 (2011) 1

Antriebstechnik
FÜR DIE PRAXIS
➌ Umformerwerk mit
4 Umformersätzen in
Berlin-Rummelsburg
aus der DDR-Zeit –
und noch immer in
Betrieb
Fotos 1 bis 3: S. Fassbinder
➋ Ein Lenkrad in einer Lok? Nein, das
Schaltstufenrad im Führerstand der
altehrwürdigen Baureihe 110, seit
1957 unterwegs, aber die Kilometer-
Millionärin läuft auch heute noch in
88 Exemplaren [3]
bieten Kuppelstellen an den Grenzen die Möglichkeit,
die Netze parallel zu betreiben.
Offen bleibt die Frage, warum eine solch
niedrige Frequenz gewählt wurde. Hierüber
herrschen teils etwas wilde Theorien, etwa um
die „rechtswidrige Entnahme“ aus dem Netz,
auch „nicht technische Verluste“ genannt, zu
erschweren. Wesentlich plausibler klingt
dagegen die Begründung, dass die Reihenschlussmotoren
der alten Schaltwerks-Lokomotiven,
bei denen die Einstellung der Leistung
über einen Stufentransformator mit 28
bis 37 Anzapfungen erfolgte (Bild ➋), im
Prinzip Gleichstrommotoren sind, die aber
auch an Wechselspannung funktionieren.
Allerdings laufen sie umso besser, je näher der
Wechselstrom dem Gleichstrom kommt, denn
der Erregerstrom in der mit dem Anker in Reihe
liegenden Erregerwicklung induziert im Anker
eine Wechselspannung, die zu Bürstenfeuer
führen kann. Je niedriger die Frequenz, um so
niedriger ist diese induzierte Spannung und
desto geringer die Neigung zu Bürsten feuer.
Tatsächlich wurden am Anfang der Elektrifizierung
Gleichstrommotoren eingesetzt, die sich
mit 16 2/3 Hz gerade noch betreiben lassen.
1.2 Merkwürdigkeiten
Multipliziert man diese ‘krumme’ Frequenz
von (ursprünglich) 16 2/3 Hz mit 3, so kommt
man auf ‘glatte’ 50 Hz. Auch das hat seinen
Sinn und Grund, denn historisch bedingt wird
das DB-Netz in Ostdeutschland überwiegend
aus dem öffentlichen Netz gespeist. Ein
Transformator spannt die Hochspannung von
220 kV oder 110 kV auf 6 kV herunter, womit
in einem Umformerwerk 6-polige Drehstrom-
Synchronmotoren betrieben werden, die jeweils
einen zweipoligen Wechselstrom-Synchrongenerator
antreiben, dessen Ausgangsspannung
von 6 kV dann wiederum über einen
Transformator auf 15 kV hochgespannt und in
die Fahrleitung eingespeist wird.
Nun haben zwar große Motoren und Generatoren
recht hohe Wirkungsgrade im Bereich um
98 % und Transformatoren kommen noch
höher. Die mechanische Umformung mit doppelter
Umspannung bringt aber doch einen
entsprechenden Anteil Energie-Verluste mit
sich. Heutzutage setzt man statt dessen leistungselektronische
Umrichter ein, die einen
Energie-Austausch des Bahnnetzes mit dem
öffentlichen Netz zur gegenseitigen Stabilisierung
ermöglichen. Allein in Österreich gibt es
10 Stück davon sowie 5 Umformerwerke. In
der Schweiz sind es 6 Stück mit einer Leistung
von insgesamt 350 MW sowie 2 Kuppel -
stellen zum Netz der DB Energie, die ihrerseits
nur 4 Umrichterwerke vorweisen kann.
Vielmehr sind hier noch 23 der alten mechanischen
Umformersätze in Betrieb (Bild ➌).
Diejenigen in Ostdeutschland, die auf einzelne
Inselnetze speisen, laufen weiterhin synchron
zum öffentlichen Netz. Als Synchron-Synchron-
Umformer können sie nicht anders. Diejenigen
westlicher Prägung jedoch verfügen über
die Möglichkeit, auch das Erregerfeld umlaufen
zu lassen. Streng genommen werden sie
mit Drehstrom sehr niedriger Frequenz erregt
– eine Technik, wie sie auch von Windkraftanlagen
her bekannt ist. Betreibt man jedoch
solche Umrichter, die hier für die Bereitstellung
des Erregerstroms eingesetzt werden,
praktisch als Gleichrichter, so unterliegen sie
einer einseitigen Belastung und somit vermehrtem
Verschleiß. Daher hat man die
Frequenz im westdeutschen Verbundnetz auf
16,7 Hz angehoben und auch den Nennwert
generell entsprechend umbenannt, auch
wenn die einzelnen Inselnetze im Osten
weiterhin mit genau 16 2/3 Hz laufen.
Hier speist jedes Umformerwerk weiterhin ein
bestimmtes Teilnetz, das vielleicht synchron,
aber kaum jemals in Phase zum benachbarten
Teilnetz läuft. Bei der Durchfahrt von
einem Teilnetz in ein anderes muss der Lokführer
die Lok komplett abschalten und mit
Schwung durch die Übergangsstelle rollen, in
der sich ein kurzes Stück isolierten, spannungslosen
Drahtes als Trennstelle befindet.
Zur Zeit jedoch wird diese Technik durch das
fortschrittlichere Verbundnetz auch auf der
15-kV-Ebene ersetzt.
2
Energie-Verbrauch
bei der Bahn
Im Vergleich zum Automobil sind bei Bahnfahrzeugen
folgende Unterschiede zu beachten:
• Sie sind sehr schwer. Zwischen 28 t und
45 t, voll besetzt bis zu 54 t, bringt ein
Reisezugwagen auf die Waage. Eine Elektrolokomotive
schlägt mit etwa 84 t zu Buche,
eine kleinere Diesellok wiegt ungefähr 60 t.
Muss beim Reisen im PKW zusätzlich zu
den Reisenden eine Masse von etwa
250 kg je Sitzplatz bewegt werden, sind es
bei der Bahn gut 1000 kg. Der Begriff
„Massenverkehrsmittel“ erhält somit bei
der Bahn eine ganz neue Dimension.
• Die Rollreibung auf Schienen ist sehr gering.
Etwa 2 ‰ werden in der Literatur angegeben
gegenüber 2 % beim Gummireifen
auf Asphalt. Die Bahn rechnet nur mit
1,5 ‰. Aus gutem Grund werden die Werte
bei der Bahn in Promille statt in Prozent
angegeben.
• Ähnliches gilt leider für die Haftgrenze bei
der Gleitreibung von Stahlrädern auf Stahlschienen.
Ein Koeffizient von höchstens
0,35 im Stillstand bei trockener Witterung
statt ≈ 0,55 für Gummi auf Asphalt findet
sich in der Literatur. Mit zunehmender Geschwindigkeit
nimmt dieser Wert weiter ab.
• Dafür ist aber auch der Luftwiderstand im
Verhältnis zur Größe, Masse und Transportkapazität
des Schienenfahrzeugs sehr gering.
Schließlich fährt der ganze Zug im
Windschatten der Lok bzw. des Steuer -
wagens.
Die Fahrwiderstände Luft- und Rollreibung
sind also erfreulich niedrig. Wenn ein ICE2-Zug
bei 230 km/h auf ebener Strecke von einem
Strom-Ausfall ereilt wird, rollt der Zug noch
32 km weiter, ehe die Geschwindigkeit auf
120 km/h abgefallen ist – an diesem Punkt
wurde der Versuch abgebrochen, da es sich
um eine reguläre Zugfahrt mit Fahrgästen handelte,
die auch irgendwann noch ankommen
wollten. Der Versuch lässt sich aber rechnerisch
zunächst bestätigen und sodann zu
Ende führen, wenn man die in der Masse
gespeicherte Energie, die vom Quadrat der
Geschwindigkeit abhängt, mit der verbrauchten
Energie vergleicht. Die Luftreibung steigt
ebenfalls im Quadrat zur Geschwindigkeit und
linear zur Stirnfläche der Lok, die einheitlich
mit 10 m2 angenommen werden kann. Dazu
kommt der cw-Wert sowie ein Aufschlag für
den ersten Wagen, ein Aufschlag für den letzten
Wagen und ein kleinerer Aufschlag für
jeden Wagen dazwischen. Der Rollreibungs-
Elektropraktiker, Berlin 65 (2011) 1 49

FÜR DIE PRAXIS
Antriebstechnik
Koeffizient ist konstant und die Rollreibung
damit nur vom Gewicht abhängig. Diese Werte
sind bei der Bahn bzw. auch in den Unterlagen
jener Hochschulen, die Bahntechnik lehren,
bekannt. Die damit ermittelten Werte bestätigen
einigermaßen genau das Ergebnis des
Versuchs.
Wie viel Energie ist also aufzuwenden, um
einen Zug zu bewegen? Die Berechnung wird
einfach, wenn alle Größen in physikalischen
Grundeinheiten (SI-Einheiten nach dem MKS-
System) eingesetzt werden. Dies sind der
Meter für Länge, die Sekunde für Zeit und das
Kilogramm für Masse. Alle anderen Einheiten,
so auch das Newton für Kraft, lassen sich
hieraus ableiten. Wenn ein ICE3-Triebzug eine
Masse von 410 t hat, dann entspricht dies
einem Gewicht von ≈ 4 MN. Wenn davon 2 ‰
zur Überwindung der Rollreibung aufgewendet
werden müssen, macht das 8 kN aus. Gleitund
Rollreibungskräfte sind prinzipiell – in der
Praxis mit kleinen Abweichungen – unabhän -
gig von der Geschwindigkeit. Multi pliziert man
also diese – konstante – Kraft mit der gefahrenen
Geschwindigkeit, eingesetzt in Metern
pro Sekunde, ergibt sich direkt ohne Notwendigkeit
eines Umrechnungs faktors die aufzuwendende
Leistung P Roll
. Bei v = 108 km/h =
30 m/s kommt man so z. B. auf
P Roll = F Roll v = 8 kN 30 m s
P Roll
= 240 kNm
s = 240 kW
Bei 216 km/h wären es immer noch nur
480 kW und damit immer noch weit unter
einem Zehntel der Leistung einer modernen
Schnellzuglok, wobei 410 t immerhin einer
solchen Lok mit 8 bis 9 IC-Reisezugwagen entsprechen.
Die zur Überwindung der Rollreibung
aufzuwendende Energie ist von der Geschwindigkeit
unabhängig, denn bei der doppelten
Ge schwindigkeit ist zwar die doppelte
Leistung aufzubringen, dies jedoch nur für die
halbe Zeit, und Energie ist Leistung mal Zeit.
Bei der Luftreibung wird es schwieriger, denn W kin
= m
diese hat nichts mit der Masse des Zuges, 2 v2 = 4,1 105 kg
(83 m 2
s )2
sondern vielmehr mit dessen äußerer Gestalt W kin
= 1425 MJ ( 400 kWh)
zu tun und steigt zudem mit dem Quadrat der Oha! Dazu kommt noch ein Aufschlag von 5 %
Ge schwindigkeit. Für eine Verdopplung der Ge-
bis 15 %, den man bei Schienenfahrzeugen für
schwindigkeit ist also die vierfache Kraft, die
vierfache Energie und sogar die achtfache
Leistung aufzubieten. Doch auch hier liegt –
außer beim Hochgeschwindigkeitsverkehr –
wegen des „Fahrens im eigenen Windschatten“
nicht der größte Brocken des Energie-Bedarfs
eines Zuges (Bilder ➍ und ➎).
Eine der beiden entscheidenden Fragen ist
vielmehr, wie viel Energie aufgewendet werden
muss, bis der Zug seine Geschwindigkeit erst
einmal erreicht hat. Die kinetische Energie
errechnet sich aus der Masse m und der Geschwindigkeit
v des Zuges, in physikalischen
Grundeinheiten eingegeben, direkt in Newtonmetern,
Wattsekunden oder Joule. Fährt also
ein ICE3-Triebzug, der 410 t (= 410000 kg)
wiegt, mit einer Geschwindigkeit von
300 km/h (≈ 83 m/s), so beträgt seine
kinetische Energie:
➍ Zur Beförderung eines IC-Zuges auf ebener Strecke bei
konstanter Geschwindigkeit erforderliche Zugkraft und Antriebsleistung:
die Lok ist bei zulässiger Höchstgeschwindigkeit
(der Wagen) von 200 km/h nur zu 1/3 ausgelastet
➎ Derselbe Beispiel-Zug wie aus Bild ➍ kann eine Steigung
von 18,5 ‰ noch mit Höchstgeschwindigkeit hinauf fahren –
erst wenn die Steigung noch steiler wird, lässt die Geschwindigkeit
nach
➏ Ein PKW (P Nenn
= 66 kW, 4 Sitze) benötigt 100 % Motorleistung,
um konstant 200 km/h zu fahren; beim IC-Zug mit
9 Wagen (P Nenn
= 6,6 MW, 800 Sitzplätze) sind es nur 33 %
➐ Ausrollen eines IC-Zuges und eines PKW sowie Vollbremsung
des Zuges über dem Weg
50
Elektropraktiker, Berlin 65 (2011) 1

Antriebstechnik
FÜR DIE PRAXIS
➑ Ausrollen eines IC-Zuges und eines PKW sowie Vollbremsung
des Zuges über der Zeit
➒ Dieseltriebzug BR 612 mit Neigetechnik, hier als Regional-
Express (RE) bei Heimhofen (Allgäu) Foto: DB AG/Bartlomiej Banaszak
rotierende Massen hinzurechnen muss. Auch
sollte der Zug tunlichst nicht leer fahren, sonst
hat das ganze Unternehmen keinen Sinn. Voll
besetzt mit 429 Fahrgästen zuzüglich Gepäck
wiegt er etwa 450 t. Ein Doppelzug muss
also mit einer kinetischen Energie von etwa
1000 kWh, 1 MWh, aufgeladen werden.
Die zweite entscheidende Frage ist, wie viel
potentielle Energie aufgewendet werden
muss, um z. B. einen Güterzug von 1 200 t
Gesamtmasse an einen um 300 m höher
gelegenen Ort zu fahren. Auch hier ergibt sich
ein Betrag von etwa 1 MWh. Damit lässt sich
der Vergleich zum Auto auch so darstellen:
• Unser oben betrachteter PKW hat bei
200 km/h so viel kinetische Energie gespeichert
(gut eine halbe Kilowattstunde), wie
er bei der gleichen Geschwindigkeit auf
1,5 km Fahrstrecke verbraucht.
• Unser oben betrachteter ICE2-Zug hat bei
200 km/h so viel kinetische Energie gespeichert
(gut 220 kWh), wie er bei der gleichen
Geschwindigkeit auf 22 km Fahrstrecke verbraucht.
Oder so:
• Der PKW benötigt bei 200 km/h eine Leistung
von ≈ 17 kW je Sitzplatz, wenn man zu
Gunsten runder Vergleichszahlen (Bild ➏)
von einem sportlichen Kleinwagen ausgeht.
• Bei einem IC-Zug sind es bei 200 km/h nur
etwa 3 kW je Sitzplatz – einschließlich Platz
zum Umhergehen, Speisewagen, Toiletten,
Steckdosen und anderer Annehmlichkeiten.
Oder so:
Rechnet man einen etwas größeren PKW voll
besetzt mit 2 t Gesamtmasse, 2 m2 Stirnfläche,
einem c w
-Wert von 0,37 und einem Rollreibungs-Koeffizienten,
wie gehabt, von 2 %,
so errechnet sich hieraus ein Leistungsbedarf
von 105 kW, um konstant 200 km/h schnell
zu fahren. Bei dieser Geschwindigkeit auszukuppeln
und das Fahrzeug ungebremst ausrollen
zu lassen, brächte es nach 3 km (Bild ➐)
bzw. nach knapp 10 min (Bild ➑) zum Stillstand.
Der Zug dagegen rollt und rollt und rollt.
Bemerkenswert ist dabei, dass das Auto
zunächst, oberhalb von etwa 125 km/h, beim
Rollen sogar schneller an Schwung verliert als
der Zug zu bremsen in der Lage wäre!
Wie viel des Energie-Vorteils des Zuges durch
die Beschleunigung der größeren spezifischen
Masse je Sitzplatz wieder verloren geht oder
inwieweit sich der Vorsprung sogar noch
weiter ausbauen lässt, hängt davon ab, wie
viel kinetische Energie beim Bremsen wieder
zurück gewonnen werden kann. Der Dieselzug
muss hier passen. Beim Elektrozug liegt das
Potenzial prinzipiell bei 75 %. Nun kommt es
darauf an, was die Bahn daraus macht.
3
Gut, aber bei weitem nicht
optimal: Dieselmotoren
Leider ist es trotz allen technischen Fortschritts
noch nicht gelungen, einen Verbrennungsmotor
zu entwickeln, der beim Bremsen
Abgas ansaugt und daraus wieder Frischluft
und Kraftstoff erzeugt. Sehen wir uns hierzu
z. B. das moderne Fahrzeug der Baureihe 612
näher an (Bild ➒). Es besteht aus zwei gleichen
Wagen, jeder mit einem eigenen Dieselmotor
von nicht weniger als 560 kW Leistung
ausgestattet. Das dumpf blubbernde Motorengeräusch
verbreitet einen Eindruck äußerster
Gelassenheit, mit der die für einen Zug von
lediglich 2 Wagen üppige Gesamtleistung von
1120 kW die beträchtliche Leermasse von
2 x 49 t beschleunigt.
Das voll hydraulische Getriebe ermöglicht
einen sehr sanften Anlauf und eine über den
gesamten Geschwindigkeits-Bereich hinweg
völlig ruckfreie, aber kräftige Beschleunigung.
Ist die zulässige Höchstgeschwindigkeit von
160 km/h erreicht, sind nur noch etwa 30 %
der Nennleistung erforderlich. Die volle Leistung
wird ausschließlich zum Beschleunigen
und für Steigungsstrecken benötigt.
Unter Einsatz der vollen Motorleistung kann
der Zug eine Steigung von ≈ 15 ‰ gerade
noch mit 160 km/h hinauf fahren – und das
klingt von innen wie außen, wie gesagt, überhaupt
nicht wie ‘Vollgas’, sondern eher so, als
leisteten die Motoren dies eher nebenbei.
3.1 Energieverbrauch
Sicher ist ein modernes Fahrzeug, das ein
solch souveränes Fahrgefühl zu vermitteln vermag,
auch energetisch effizient – aber durstig
ist es schon! Etwa 1,3 l/km bis 2,0 l/km
muss man rechnen. Wie die Steigungen bei
der Bahn in Promille statt Prozent gemessen
werden, so bezieht man auch Kraftstoff-Verbräuche
aus gutem Grund auf einen statt auf
100 Kilometer, sonst erschrickt man zu sehr,
wenn man die Zahlen hört. Rechnen wir also
einmal mit 140 Sitzplätzen und bescheidenen
1,4 l/km, dann macht dies einen Liter je Sitzplatz
auf 100 km aus. Das 3-Liter-Auto wird
also nur knapp verfehlt, aber auch das
schluckt bei Tempo 160 sicherlich 5 l/100 km
– ohne die Neigetechnik und den weiteren
Komfort. Somit erweist sich die Bahn hier als
nur knapp günstiger. Vor allem häufiges Beschleunigen
auf hohe Geschwindigkeiten ist
schlecht für die Bilanz.
Die Gesetze der Bahn-Physik sind schuld: Die
Berechnung der kinetischen Energie ergibt
sich beim voll besetzten Doppeltriebwagen
BR 612 mit 108 t und der Höchstgeschwindigkeit
von 160 km/h zu nicht weniger als
34 kWh. Zu deren Erzeugung verbraucht das
Fahrzeug für einen einzigen Beschleunigungs-
Vorgang von 0 auf 160 km/h bei einem
Wirkungsgrad von Motor und Getriebe von
etwa 33 % also 100 kWh chemische Energie.
Dies entspricht 10 Litern Kraftstoff. Das hört
sich nach Handlungs-Bedarf an.
Literatur
[1] Bulletin Electrosuisse 10/2005, S. 29.
[2] Beispielsweise www.kraftwerk-schkopau.com
[3] „Elektrischer Betrieb bei der Deutschen Bahn im
Jahre 2009“ In: „eb“ Elektrische Bahnen und
Verkehrssysteme 1-2/2010, Abschnitt 3.2.2,
S. 19.
[4] Stefan Fassbinder: „Euroverbundnetz – wie funktioniert
das?“ In: ET Elektrotechnik – Schweizer
Zeitschrift für angewandte Elektrotechnik,
11/2009, S. 55. ■
Fortsetzung
Dieser Beitrag wird fortgesetzt:
Im nächsten Teil geht es u. a. um die
elektrische Zugförderung und um
Zukunftskonzepte der Bahn.
Elektropraktiker, Berlin 65 (2011) 1 51