Energie sparen bei Expresszügen
Von Walter Jäggi. Aktualisiert am 24.06.2010 1 Kommentar
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Bei der Wahl der neuen doppelstöckigen Fernverkehrszüge haben die SBB grossen Wert auf den Energieverbrauch gelegt. Sie müssen Strom sparen, aus ökologischen und ökonomischen Gründen. Mit dem Argument, sein Zug sei besonders sparsam im Verbrauch, hat der Hersteller Bombardier bei der Bahn entscheidende Punkte und damit den Grossauftrag geholt.
Die SBB benötigen jährlich 2300 Gigawattstunden elektrische Energie (zum Vergleich: Das Kernkraftwerk Gösgen produziert 8000 Gigawattstunden), vier Fünftel werden für den Betrieb der Züge gebraucht. Mit einem ambitiösen Sparprogramm wollen die SBB bis 2015 einen Zehntel der Energie einsparen. Konsequente Nutzung der Energierückgewinnung beim Bremsen, Verbesserung der Isolation und der Klimaanlage bei den Euro-City-Wagen und Softwareanpassungen bei der Lok 2000 sind einige der vielen Massnahmen. Diese sind bereits wirksam: «Wir sind sehr gut auf Kurs», sagt SBB-Sprecher Reto Kormann.
Nichts ist umsonst
Im System Rad-Schiene ist das Verhältnis von Antriebsenergie zu Fahrleistung wesentlich günstiger als im Strassenverkehr. Aber umsonst gibts auch bei der Bahn nichts. Der Luftwiderstand wächst zum Beispiel überproportional zur Geschwindigkeit und wird oberhalb von etwa 150 Kilometern pro Stunde zum wesentlichen Faktor. Die Aerodynamik spielt dann eine grosse Rolle, aber die Spitze ist nicht das Hauptproblem, viel mehr Luftwiderstand kommt überraschenderweise von den Wagen. Ins Gewicht fallen zudem Fahrwerke und Bremsen, die schwer aerodynamisch zu optimieren sind. Laut einer Studie des EU-Forschungsprogramms Railenergy verteilt sich der Luftwiderstand bei einem Hochgeschwindigkeitszug folgendermassen:
- Drehgestelle und Räder = 46 Prozent
- Oberflächen von Seiten und Dächern = 27 Prozent
- Stromabnehmer = 8 Prozent
- Front = 4 Prozent
- Heck = 5 Prozent
Der Rest entfällt auf Installationen unter den Wagenböden sowie Lüftungssysteme
Bombardier verspricht vom aerodynamisch optimierten Design seines Zuges eine Energieeinsparung von 12 Prozent gegenüber dem heutigen Standard.
20 Prozent nur für den Komfort
Das Gewicht des Zugs entscheidet ebenfalls über den Energieverbrauch. Leichtbau ist unumgänglich. Da die seitliche Reibung der Räder in den Kurven von der Masse abhängt, trägt Leichtbau auch dazu bei, diesen Widerstandsfaktor zu verringern; zusätzlich helfen hier gelenkte Räder, die nicht in die Kurve gezwungen werden müssen.
Eine wesentliche Verlustquelle sind die elektrischen Anlagen. An Bord befinden sich unter anderem Transformatoren, die Wärme entwickeln und die gekühlt werden müssen. Grössere Transformatoren sind effizienter als kleine, aber auch schwerer, da müssen Kompromisse eingegangen werden.
Klimaanlage ist happiger Stromverbraucher
Beim Antrieb gelten Permanentmagnetmotoren als beste Lösung. Wie die Chips bei den Computern machen die Bauteile der Leistungselektronik (die im Gegensatz zum Computer mit Starkstrom und Hochspannung betrieben werden) schnelle Fortschritte. «Die Elektronik ist deshalb modular aufgebaut, sodass im Laufe der Produktion, die sich über viele Jahre hinziehen wird, auch neue Elemente mit noch besseren Eigenschaften eingebaut werden können», sagt Stéphane Wettstein, Chef von Bombardier in der Schweiz.
Etwa ein Fünftel der Energie, die ein Zug aus der Fahrleitung bezieht, dient dem Komfort der Fahrgäste, zu mehr als 80 Prozent der Klimatisierung. Hier lässt sich viel herausholen, etwa mit der Isolierung, mit der Anpassung der Luftzuführung an die Besetzung des Wagens oder mit einer Vorheizung oder Vorkühlung der Frischluft. Die Beleuchtung fällt mit weniger als 5 Prozent nicht ins Gewicht, auch die in Zukunft stark zunehmende Nutzung von Laptops und Unterhaltungselektronik ist für den Strombedarf unerheblich. In der Gesamtrechnung nicht zu vergessen ist dagegen der Heiz- oder Kühlbedarf bei den Zügen während Wartezeiten auf den Abstellgleisen. Die Kühl-, Heiz- und Lüftungstechnik ist äusserst wichtig für die Konkurrenzfähigkeit der Eisenbahn gegenüber dem Privatauto, das heute fast standardmässig über eine Klimaanlage verfügt. Hier wie dort ist die Klimaanlage ein happiger Stromverbraucher.
Automatische Fahrempfehlungen
Genau wie beim Auto spielt auch bei der Eisenbahn die Fahrweise eine grosse Rolle. Der Lokomotivführer hat es in der Hand, sparsam zu fahren, indem er beispielsweise starke Brems- und Beschleunigungsvorgänge meidet. In sparsamem Fahren werden die Lokführer der SBB bereits seit 2008 geschult. Zum Angebot von Bombardier gehört ein Assistenzsystem, das den Lokomotivführer mit situationsentsprechenden Hinweisen zum sparsamen Fahren unterstützt. In den Leitzentralen wird zu diesem Zweck darauf geachtet, dass der Verkehr möglichst flüssig läuft, dass Züge gescheiter langsam fahren, als vor geschlossenen Signalen zu warten und dann aus dem Stillstand zu beschleunigen.
«Wir erwarten einen grossen Einspareffekt von automatischen Fahrempfehlungen an Lokomotivführer», sagt Reto Kormann. Pilotversuche seien vielversprechend gewesen, jetzt werde die Umsetzung auf dem ganzen Netz vorbereitet. Die Möglichkeiten, auf diese Weise Strom zu sparen, werden begrenzt durch den Fahrplan. Bei dichten Zugfolgen in den Spitzenzeiten geht es oft nicht ohne kräftiges Bremsen und Anfahren. Insgesamt lassen sich jedoch mit vorausschauendem Fahren einige Prozent Energie einsparen.
Auslastung nur bei 30 Prozent
Energieeffizienz habe sehr viel mit der Auslastung eines Verkehrsmittels zu tun, sagt Markus Meyer, Energiespezialist beim Bahningenieurunternehmen Emkamatik. Da hat die Bahn eine auch mit viel Ingenieur-Know-how schwer zu behebende Schwachstelle, denn ihre Auslastung ist im Tagesverlauf extrem schwankend. 50 Prozent der SBB-Kunden reisen während 25 Prozent der Betriebszeit, einzelne Züge sind dann zu über 100 Prozent ausgelastet – gut für die Effizienz, schlecht für den Komfort. Im Durchschnitt liegt die Auslastung der SBB-Fernzüge lediglich bei 30 Prozent, im Regionalverkehr um die 20 Prozent.
Die extremen Spitzenbelastungen fressen zu teuren Produktionszeiten viel Energie und verursachen hohe Kosten. Die Tarif- und Rabattmassnahmen, mit denen die Bahnen versuchen, eine regelmässigere Auslastung des Systems zu erreichen, dienen letztlich ebenfalls dem Energiesparen. Die Pendlerwellen im Berufsverkehr sind weder ökologisch noch ökonomisch wünschbar, sie sollen mit Marketingmassnahmen etwas geglättet werden.
(Tages-Anzeiger)
Erstellt: 23.06.2010, 20:56 Uhr
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1 Kommentar
Bei Reisezügen fällt die Auslastung durch Personen(Zug 50 oder 100% voll) wohl weniger eine grosse Rolle beim Energieverbrauch. Ein schwerer Güterzug, der von 0 auf die Sollgeschwindigkeit beschleunigen muss ist viel träger und braucht viel Energie. Daher ist eine GRÜNE "Welle" sehr wichtig und Energiesparender. Diese wird aber auch beim Autoverkehr meist verhindert. Sparen KÖNNTE man an vielen Or Antworten
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