Funktionieren die Akkuzüge auch für den Güterverkehr?
Wenn ich mir das nämlich überlege, dann müsste je bei mehr Gewicht die Reichweite der Akkuzüge (bei gleichbleibendem Akku) abnehmen. Also bräuchte man da eigentlich doch wieder eine höhere Energiedichte, die wiederum über Diesel oder Wasserstoff gebracht werden kann.
Edit: Durch die gute Antwort von golden_trashcan hab ich nachrecherchiert, und einen passenden Artikel von Allianz für Schienen hier gefunden mit u.a. folgenden Absätzen:
[…]
Güterverkehr auf der Schiene ist schon elektrisch
Während die Automobilindustrie gerade alternative Antriebe für sich entdeckt, ist Elektromobilität im Schienengüterverkehr bereits gelebte Realität. 97 Prozent der Verkehrsleistung im Güterverkehr werden von den Bahnen bereits elektrisch erbracht. Mit mehr erneuerbaren Energien im Strommix der Bahnen wird sich die Öko-Bilanz der Güterbahnen im Vergleich zu anderen Verkehrsträgern noch weiter verbessern.
[…]
– Elektrifizierungsausbau und Ausweichstrecken
Derzeit sind nur 61 Prozent des Bundessschienennetzes mit einer Stromleitung ausgestattet. Deshalb müssen umweltfreundliche elektrische Güterzüge häufig Umwege fahren. Das dauert nicht nur länger, es kostet auch mehr und ist ein entscheidender Nachteil im Wettbewerb mit dem Lkw.
[…]
Da kann man sehen, dass der Güterverkehr schon größtenteils auf elektrisierten Strecken läuft, aber durch den schlechten Ausbau von Oberleitungen die Zugstreckenplanung oft ineffizient und umständlich ist.
Für den richtig schweren Güterverkehr ist die Frage gar nicht relevant. Diese Strecken sind im Normalfall bereits alle aus Kostengründen elektrisiert (also Oberleitung). Elektroloks können durch ihre höhere Leistung deutlich schwerere Züge ziehen, und sind damit im Betrieb günstiger. Wenn die Strecke dann noch regelmäßig genutzt wird, ist die Oberleitung schnell finanziert.
Ausnahmen gibt es natürlich. Zum Beispiel die nicht-durchgängig elektrifizierte, größtenteils eingleisige Strecke München-Simbach. Obwohl darüber neben dem Personenverkehr auch signifikant viele Güter laufen (Kesselwagen aus dem bayerischen Chemiedreieck), zieht sich der seit Jahrzehnten geplante Ausbau noch viele Jahre hin. Liegt aber nicht daran, dass eine Oberleitung unwirtschaftlich wäre, sondern an Planungsversagen und Nimbys.
Das ergibt Sinn, wenn die Güterzugstrecken (normalerweise) alle elektrisiert sind.
Die Wirtschaftlichkeit vom Elektroantrieb ist ja ohnehin gegeben, weil Strom einfach günstiger ist als Vergleichsoptionen, und wenn man dann sogar die Akkus (fast) komplett irrelevant machen kann, dann lohnt sich das auf jeden Fall.
Danke für den guten Einblick :)
Edit: Gerade nachrecherchiert, Allianz pro Schiene schreibt zu dem Thema hier u.a. folgendes:
– Güterverkehr auf der Schiene ist schon elektrisch
Während die Automobilindustrie gerade alternative Antriebe für sich entdeckt, ist Elektromobilität im Schienengüterverkehr bereits gelebte Realität. 97 Prozent der Verkehrsleistung im Güterverkehr werden von den Bahnen bereits elektrisch erbracht. Mit mehr erneuerbaren Energien im Strommix der Bahnen wird sich die Öko-Bilanz der Güterbahnen im Vergleich zu anderen Verkehrsträgern noch weiter verbessern.
Unabhängig von der Antwort, die du schon hast noch eine Anmerkung.
Hier liegt auch noch ein Kurzschlussgedanke vor:
Also bräuchte man da eigentlich doch wieder eine höhere Energiedichte, die wiederum über Diesel oder Wasserstoff gebracht werden kann.
Energiedichte ist hier gar nicht alleine ausschlaggebend, sondern nur ein Faktor.
Die Effizienz der Energieumwandlung darf nicht vernachlässigt werden. Und zwar letztlich vom Energieträger bis zur kinetischen Energie des Zuges Ich hab keine Zahlen parat, aber afaik ist die Effizienz von Dieselmotoren deutlich schlechter als Elektromotoren (die wirklich extrem gut sind).
Bei Wasserstoffantrieb werden die zwar auch genutzt aber afaik schneiden Brennstoffzellen bei der Energienutzung von Wasserstoff auch noch deutlich schlechter ab, als Akkus ihren Strom verfügbar machen können. (Die Verluste bei der Wasserstoffherstellung und überhaupt die Erzeugungsfrage mal ganz außen vor)
Wobei dann noch dazukommt, dass Akkus ihr Gewicht behalten, die Alternativen aber während der Fahrt Masse emittieren. Und das Gewicht der gesamten Antriebstechnik selbst ist auch zu berücksichtigen.
Also alles in allem ist das Ganze schon noch ein Stück komplexer und lässt sich nicht allein auf die Energiedichte des Energieträgers runterbrechen. Das kann unterm Strich dazu führen, dass man aufgrund der Effizienz und der benötigten Technik weniger Gewicht bei Nutzung einer Technik mit schlechterer Energiedichte mitführen muss, als man bei Verwendung des energiedichteren Treibstoffs bräuchte.
Edit:
Grad nochmal im Artikel gelesen. Der benennt es zumindest für Wasserstoff:
Entlang der gesamten Prozesskette gehen bis zu 70 % der ursprünglichen Energie verloren.
Das ist natürlich ein ordentlicher Verlust. Da ist zwar nun auch die Wasserstoff-Erzeugung im Elektrolyseur eingerechnet, die für die Überlegung hier eher nachrangig ist, und die Betrachtung mehrerer Prozessstufen führt durch Multiplikationseffekte schnell dazu, dass von der Startenergie sehr wenig übrigbleibt. Aber Verluste von 70% bekommt man beispielsweise wenn Elektrolyseur und Brennstoffzelle jeweils 50% bzw. 60% Wirkungsgrad haben. (0.5 * 0.6 = 0.3; 1-0.3=0.7==70%)
Li-Ionen-Akkus beispielsweise bewegen sich eher im Bereich jenseits der 90% Wirkungsgrad. Also die Unterschiede sind hier sehr relevant.
abschweifender Exkurs
aber ich hab es getippt, also lösch ich es nicht mehr.
Wasserstoff ist daher bisher für die kurzfristige Energiespeicherung (und damit für die meisten Mobilitätsfragen) ziemlich unattraktiv. Der ist eher ein Kandidat für saisonale Speicherung, aber vor allem für die stoffliche Nutzung in der chemischen Industrie ist grüner Wasserstoff aus Elektrolyse für den Klimaschutz wichtig. Das klassische Verfahren, die Dampfreformation, ist nämlich von fossilen Energieträgern abhängig.
Und auch in der Stahlindustrie könnte Wasserstoff für die Eisenerzreduktion zukünftig die CO2-intensive Kohle ersetzen.
Tatsächlich wäre Güterverkehr auf Strecken, die noch nicht elektrifiziert sind, sogar einfacher zu realisieren: Häng 1-2 Waggons direkt hinter die Lok, auf denen dann Akkupack-Container drauf stehen. Diese Akkucontainer sollen bereits bei Frachtschiffen eingesetzt werden, um diese so schnell “laden” zu können.
Am Ziel - leeren Container runter, vollen drauf, Zug wieder voll und abfahrbereit. Alles, was man zwischendrin via Oberleitung nachladen kann, ist dann “nur” nettes Extra. Und das System wäre ineroperabel
Höheres Gewicht bedeutet auch mehr Rekuperation, so dass der zusätzliche Verbrauch durch das Gewicht nicht so stark ist. Kennt man auch vom BEV, da macht das Gewicht beim Verbrauch kaum Unterschied.
Ich hab zwar keine Ahnung, wie gut ein Zug rekuperieren kann, die mechanischen Bedingungen von Metall-Radreifen auf Schiene ist ja deutlich anders als Gummi auf Asphalt, aber laut Artikel rekuperieren sie schon.
Dazu kommt, dass der Akku ja “nur” Strecken ohne Oberleitung überbrücken muss. Für eine Regionalbahn, die nur von Kleinkleckersdorf nach Unteroberbach auf nicht elektrifizierten Strecken fährt, ist das nix, aber gerade auf Langstrecken dürfte es umso besser funktionieren.
Denke, die brauchen hauptsächlich bei den Anfahrtswegen viel Saft, bis die Masse mal rollt. Vielleicht kann man die elektrifizieren und dann eben auf Rekuperation hoffen, falls man doch mal halten muss…? 😅
Bisher sind tatsächlich die meisten Güterverkehrsstrecken mit Oberleitungen elektrisiert, in diesem Thread hat golden_trashcan das sehr gut angemerkt :)
Das Problem ist, wenn aus irgendeinem Grund (Personen auf dem Gleis, …) angehalten werden muss, gewinnt der Zug nur 40%^* zurück. Zum Anfahren benötigt der Zug natürlich wieder den ganzen Strom.
^* Wert von Wikipedia enthält Umwandlung für Netzeinspeisung; wahrscheinlich geringer bei Kondensatoren/Batterien
Andererseits können Güterzüge auch bedeutend länger sein, weil sie nicht von langen Bahnsteigen abhängig sind, also brauchen sie vielleicht gar nicht so hohe Dichte?
Mit Energiedichte meine ich, dass man relativ kompakt viel Energie speichern muss, um sie dann in einem Motor in kinetische Energie umzusetzen, also beim Zug halt Strecken zu fahren.
Die Länge vom Zug dürfte da wenig unterschied machen, weil (so meine Annahme, bitte korrigieren wenn falsch) Güterzüge auch wieder nur einen Motor haben, der viel mehr Energie umsetzen muss als ein Personenzug und damit muss mehr Energie um den Motor gebündelt werden.
Ähnliches Prinzip sehe ich da bei LKWs, bei denen es mit momentaner Batterietechnik nicht sinnvoll ist, von Diesel wegzugehen, weil in Diesel viel mehr Energie gespeichert werden kann als in Batterien
Ich habe dich schon richtig verstanden wie’s aussieht, und ich sehe auch dass man mehr Energie braucht um die höhere Masse zu beschleunigen.
Aber warum meinst du dass es kompakt sein muss? Darauf wollte ich mit der Zuglänge hinaus, wenn die Güterzüge eh viel länger sein dürfen, kann man doch auch etwas mehr Platz für Batterien einplanen. Zum Beispiel einen Batteriewagon hinter der Lok anhängen. Sagt ja keiner dass das alles in die Lok reingequetscht werden muss. Denke ich zumindest. Bin auch Laie in Bahnfragen.
Das wäre dann auch der Unterschied zu LKW, wo der Platz und das Gewicht eben eher problematisch ist. Ich glaube da hat man das Maximalgewicht für die Kategorie um zwei Tonnen erhöht damit ihnen das Batteriegewicht nicht die erlaubte Zuladung versaut.
Dachte das ist eine Konsequenz langsamerer Geschwindigkeiten.
Güterzüge haben nicht den selben Zeitdruck, und können daher langsam aber hocheffizient fahren. Und weil Luftwiederstand sehr viel schneller skaliert, ist er dann gegenüber dem Rollwiederstand schnell irrelevant. Die Dinger sind bei 30km/h sicher effizienter als jeder aerodynamische ice bei 200km/h.
Luftwiderstand erhöht sich quadratisch mit der Geschwindigkeit, daher bei viel langsamer fahrenden Güterzügen weniger relevant (und daher sind die auch nicht windschnittig).
Funktionieren die Akkuzüge auch für den Güterverkehr? Wenn ich mir das nämlich überlege, dann müsste je bei mehr Gewicht die Reichweite der Akkuzüge (bei gleichbleibendem Akku) abnehmen. Also bräuchte man da eigentlich doch wieder eine höhere Energiedichte, die wiederum über Diesel oder Wasserstoff gebracht werden kann.
Edit: Durch die gute Antwort von golden_trashcan hab ich nachrecherchiert, und einen passenden Artikel von Allianz für Schienen hier gefunden mit u.a. folgenden Absätzen:
[…]
[…]
[…]
Da kann man sehen, dass der Güterverkehr schon größtenteils auf elektrisierten Strecken läuft, aber durch den schlechten Ausbau von Oberleitungen die Zugstreckenplanung oft ineffizient und umständlich ist.
Für den richtig schweren Güterverkehr ist die Frage gar nicht relevant. Diese Strecken sind im Normalfall bereits alle aus Kostengründen elektrisiert (also Oberleitung). Elektroloks können durch ihre höhere Leistung deutlich schwerere Züge ziehen, und sind damit im Betrieb günstiger. Wenn die Strecke dann noch regelmäßig genutzt wird, ist die Oberleitung schnell finanziert.
Ausnahmen gibt es natürlich. Zum Beispiel die nicht-durchgängig elektrifizierte, größtenteils eingleisige Strecke München-Simbach. Obwohl darüber neben dem Personenverkehr auch signifikant viele Güter laufen (Kesselwagen aus dem bayerischen Chemiedreieck), zieht sich der seit Jahrzehnten geplante Ausbau noch viele Jahre hin. Liegt aber nicht daran, dass eine Oberleitung unwirtschaftlich wäre, sondern an Planungsversagen und Nimbys.
Das ergibt Sinn, wenn die Güterzugstrecken (normalerweise) alle elektrisiert sind. Die Wirtschaftlichkeit vom Elektroantrieb ist ja ohnehin gegeben, weil Strom einfach günstiger ist als Vergleichsoptionen, und wenn man dann sogar die Akkus (fast) komplett irrelevant machen kann, dann lohnt sich das auf jeden Fall.
Danke für den guten Einblick :)
Edit: Gerade nachrecherchiert, Allianz pro Schiene schreibt zu dem Thema hier u.a. folgendes:
Genau das hier. Ein schwerer Güterzug verbraucht auch Unmengen an Diesel, da rentiert sich Elektrifizierung schnell.
Unabhängig von der Antwort, die du schon hast noch eine Anmerkung.
Hier liegt auch noch ein Kurzschlussgedanke vor:
Energiedichte ist hier gar nicht alleine ausschlaggebend, sondern nur ein Faktor. Die Effizienz der Energieumwandlung darf nicht vernachlässigt werden. Und zwar letztlich vom Energieträger bis zur kinetischen Energie des Zuges Ich hab keine Zahlen parat, aber afaik ist die Effizienz von Dieselmotoren deutlich schlechter als Elektromotoren (die wirklich extrem gut sind). Bei Wasserstoffantrieb werden die zwar auch genutzt aber afaik schneiden Brennstoffzellen bei der Energienutzung von Wasserstoff auch noch deutlich schlechter ab, als Akkus ihren Strom verfügbar machen können. (Die Verluste bei der Wasserstoffherstellung und überhaupt die Erzeugungsfrage mal ganz außen vor)
Wobei dann noch dazukommt, dass Akkus ihr Gewicht behalten, die Alternativen aber während der Fahrt Masse emittieren. Und das Gewicht der gesamten Antriebstechnik selbst ist auch zu berücksichtigen.
Also alles in allem ist das Ganze schon noch ein Stück komplexer und lässt sich nicht allein auf die Energiedichte des Energieträgers runterbrechen. Das kann unterm Strich dazu führen, dass man aufgrund der Effizienz und der benötigten Technik weniger Gewicht bei Nutzung einer Technik mit schlechterer Energiedichte mitführen muss, als man bei Verwendung des energiedichteren Treibstoffs bräuchte.
Edit:
Grad nochmal im Artikel gelesen. Der benennt es zumindest für Wasserstoff:
Das ist natürlich ein ordentlicher Verlust. Da ist zwar nun auch die Wasserstoff-Erzeugung im Elektrolyseur eingerechnet, die für die Überlegung hier eher nachrangig ist, und die Betrachtung mehrerer Prozessstufen führt durch Multiplikationseffekte schnell dazu, dass von der Startenergie sehr wenig übrigbleibt. Aber Verluste von 70% bekommt man beispielsweise wenn Elektrolyseur und Brennstoffzelle jeweils 50% bzw. 60% Wirkungsgrad haben. (0.5 * 0.6 = 0.3; 1-0.3=0.7==70%) Li-Ionen-Akkus beispielsweise bewegen sich eher im Bereich jenseits der 90% Wirkungsgrad. Also die Unterschiede sind hier sehr relevant.
abschweifender Exkurs
aber ich hab es getippt, also lösch ich es nicht mehr.
Wasserstoff ist daher bisher für die kurzfristige Energiespeicherung (und damit für die meisten Mobilitätsfragen) ziemlich unattraktiv. Der ist eher ein Kandidat für saisonale Speicherung, aber vor allem für die stoffliche Nutzung in der chemischen Industrie ist grüner Wasserstoff aus Elektrolyse für den Klimaschutz wichtig. Das klassische Verfahren, die Dampfreformation, ist nämlich von fossilen Energieträgern abhängig.
Und auch in der Stahlindustrie könnte Wasserstoff für die Eisenerzreduktion zukünftig die CO2-intensive Kohle ersetzen.
Tatsächlich wäre Güterverkehr auf Strecken, die noch nicht elektrifiziert sind, sogar einfacher zu realisieren: Häng 1-2 Waggons direkt hinter die Lok, auf denen dann Akkupack-Container drauf stehen. Diese Akkucontainer sollen bereits bei Frachtschiffen eingesetzt werden, um diese so schnell “laden” zu können.
Am Ziel - leeren Container runter, vollen drauf, Zug wieder voll und abfahrbereit. Alles, was man zwischendrin via Oberleitung nachladen kann, ist dann “nur” nettes Extra. Und das System wäre ineroperabel
Höheres Gewicht bedeutet auch mehr Rekuperation, so dass der zusätzliche Verbrauch durch das Gewicht nicht so stark ist. Kennt man auch vom BEV, da macht das Gewicht beim Verbrauch kaum Unterschied. Ich hab zwar keine Ahnung, wie gut ein Zug rekuperieren kann, die mechanischen Bedingungen von Metall-Radreifen auf Schiene ist ja deutlich anders als Gummi auf Asphalt, aber laut Artikel rekuperieren sie schon.
Dazu kommt, dass der Akku ja “nur” Strecken ohne Oberleitung überbrücken muss. Für eine Regionalbahn, die nur von Kleinkleckersdorf nach Unteroberbach auf nicht elektrifizierten Strecken fährt, ist das nix, aber gerade auf Langstrecken dürfte es umso besser funktionieren.
Denke, die brauchen hauptsächlich bei den Anfahrtswegen viel Saft, bis die Masse mal rollt. Vielleicht kann man die elektrifizieren und dann eben auf Rekuperation hoffen, falls man doch mal halten muss…? 😅
Bisher sind tatsächlich die meisten Güterverkehrsstrecken mit Oberleitungen elektrisiert, in diesem Thread hat golden_trashcan das sehr gut angemerkt :)
Ja, habe ich kurz nach dem Absenden gelesen. In dem Fall ist mein Expertenkommentar natürlich für die nicht-elektrifizierten Strecken. 🙃
Das Problem ist, wenn aus irgendeinem Grund (Personen auf dem Gleis, …) angehalten werden muss, gewinnt der Zug nur 40%^* zurück. Zum Anfahren benötigt der Zug natürlich wieder den ganzen Strom.
^* Wert von Wikipedia enthält Umwandlung für Netzeinspeisung; wahrscheinlich geringer bei Kondensatoren/Batterien
Andererseits können Güterzüge auch bedeutend länger sein, weil sie nicht von langen Bahnsteigen abhängig sind, also brauchen sie vielleicht gar nicht so hohe Dichte?
Mit Energiedichte meine ich, dass man relativ kompakt viel Energie speichern muss, um sie dann in einem Motor in kinetische Energie umzusetzen, also beim Zug halt Strecken zu fahren. Die Länge vom Zug dürfte da wenig unterschied machen, weil (so meine Annahme, bitte korrigieren wenn falsch) Güterzüge auch wieder nur einen Motor haben, der viel mehr Energie umsetzen muss als ein Personenzug und damit muss mehr Energie um den Motor gebündelt werden. Ähnliches Prinzip sehe ich da bei LKWs, bei denen es mit momentaner Batterietechnik nicht sinnvoll ist, von Diesel wegzugehen, weil in Diesel viel mehr Energie gespeichert werden kann als in Batterien
Ich habe dich schon richtig verstanden wie’s aussieht, und ich sehe auch dass man mehr Energie braucht um die höhere Masse zu beschleunigen.
Aber warum meinst du dass es kompakt sein muss? Darauf wollte ich mit der Zuglänge hinaus, wenn die Güterzüge eh viel länger sein dürfen, kann man doch auch etwas mehr Platz für Batterien einplanen. Zum Beispiel einen Batteriewagon hinter der Lok anhängen. Sagt ja keiner dass das alles in die Lok reingequetscht werden muss. Denke ich zumindest. Bin auch Laie in Bahnfragen.
Das wäre dann auch der Unterschied zu LKW, wo der Platz und das Gewicht eben eher problematisch ist. Ich glaube da hat man das Maximalgewicht für die Kategorie um zwei Tonnen erhöht damit ihnen das Batteriegewicht nicht die erlaubte Zuladung versaut.
Der Luftwiderstand ist da sicherlich entscheidender und vermutlich deutlich höher als bei den schnittig geformten Personenzügen.
Dachte das ist eine Konsequenz langsamerer Geschwindigkeiten.
Güterzüge haben nicht den selben Zeitdruck, und können daher langsam aber hocheffizient fahren. Und weil Luftwiederstand sehr viel schneller skaliert, ist er dann gegenüber dem Rollwiederstand schnell irrelevant. Die Dinger sind bei 30km/h sicher effizienter als jeder aerodynamische ice bei 200km/h.
Luftwiderstand erhöht sich quadratisch mit der Geschwindigkeit, daher bei viel langsamer fahrenden Güterzügen weniger relevant (und daher sind die auch nicht windschnittig).