Hallo @UHM,

die Diskussion zum Zusammenhang von Motorleistung und Effizienz für Elektromotoren halte ich für durchaus interessant. Und klar, es ist anders als bei Verbrennungsmotoren, wo eine höhere Motorleistung bei gleicher Technologie zwangsläufig immer auch mit höherem Energieverbrauch verbunden ist. Bei Elektromotoren ist einiges anders: Starke Beschleunigung ist mit einem Elektromotor zum Beispiel viel günstiger zu haben. Und klar, das Rekuperieren bringt schon auch etwas. Fragt sich halt, wieviel.

Weil wir hier ja keine Grundsatzdiskussionen führen sollen, sondern immer einen Bezug zum Nahverkehr Franken bräuchten, dachte ich, es wäre eine gute Idee, das Thema mal anhand der Straßen- und U-Bahnen bei uns zu betrachten. Das hat nicht nur Themenbezug. Da könnten auch aussagekräftige Zahlen zu bekommen sein.

Zitat
UHM
Du hast die These nicht verstanden, ließ das doch nochmal. Kurz: Der Motor an sich wird nicht effizienter, das Fahrzug insgesamt durch einen stärkeren Motor aber schon. Lieblingsfranke und ich haben uns immer suf das ganze Fahrzeug bezogen, Du versuchst das zu dementieren indem Du nur auf den Motor schaust. Da haben Deine ganzen Aussagen dazu keinen Wert.

Die These habe ich durchaus verstanden: Die Rekuperation hat Grenzen, die von der Motorleistung abhängen. Ein stärkerer Motor kann einen größeren Anteil der Beschleunigungs-Energie zurückspeisen, wenn stärker gebremst werden muss. Hängt sicher auch von der Fahrweise ab, wieviel das bringt. Aber gleicht dieser höhere Anteil bei einem stärkeren Motor tatsächlich (nennenswert) etwas aus? Gibt es dazu Messungen?

Bezogen auf das Gesamtfahrzeug muss man dann sicher auch noch betrachten, dass ein stärkerer Motor auch einen stärkeren Akku braucht und auch das restliche Fahrzeug damit schwerer wird und von Natur aus damit schon einen höheren Verbrauch hat. Das reduziert nochmal den Nutzen des Wiedereinspeisens zusätzlich. Deshalb bezweifle ich diese These, bis Zahlen kommen, die das Gegenteil belegen: dass ein Fahrzeug mit stärkerem Motor sparsamer sein könnte. Dann lasse ich mich gerne überzeugen.

Wieviel Prozent spart diese Rekuperierei in der Praxis tatsächlich? Bei gleichmäßiger Geschwindigkeit ohne Bremsvorgänge erst einmal gar nichts, bei häufigem Beschleunigen und Bremse zum Beispiel im Stadtverkehr sicher potentiell mehr. Aber wieviel mach das tatsächlich aus? Und wie kann man das messen? Die Display-Anzeigen auf dem Armaturenbrett halte ich da nicht unbedingt für zuverlässig und aussagekräftig.

Deshalb kam ich auf die Idee, sich mal unsere U- und Straßenbahnen anzusehen. Da wären doch die Bedingungen ideal, zu sehen, was durch Rückspeisen der Bremsenergie gewonnen werden kann. Wenn es da Zahlen gäbe: Damit hätten wir eine Abschätzung, was maximal möglich sein könnte. Das ganze könnte man sicher auch durch Betrachten von Loks der Bahn sich ansehen. Aber da wären wir dann halt wieder weg vom Nahverkehr Frankens.

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UHM
Zu den Steigungen in der U-Bahn: als die ersten Linien gebaut wurden gab es noch keine Rückspeisung und die Motoren waren schwächer. Damals hat das sicherlich geholfen. Heutzutage ist das vielleicht sogar andersrum: eine Beschleunigungs- und Bremsunterstützung ist aufgrund der stärkeren Motoren mit Rückspeisung nicht mehr nötig, die Züge müssen ja gedrosselt anfahren, weil sonst die Fahrgäste umfallen. Dagegen verlängern die Steigungs-/Gefällekombinationen die Streckenlänge (siehe Pythagoras & Co), was mehr Energie benötigt.

Dass die DT1 keine Rückspeisung hatten, ist mir bekannt. Aber warum soll es bei den modernen U-Bahn-Wagen nicht mehr sinnvoll sein, die U-Bahn-Tunnel wie bisher zu konstruieren? Macht man ja auch bei der neuen U3-Verlängerung noch so.
Wenn das Gefälle am Anfang so stark ist, dass man den Zug bremsen muss, kann man ja gleich mit dem Rekuperieren anfangen. Die Einsparung durch Gefälle- und Steigung dürfte auf jeden Fall mit der Einsparung durch Rekuperieren vergleichbar sein. Im Gegenteil, man muss erst mal weniger Strom für das Beschleunigen entnehmen, den man dann wieder zurückspeist. Die dazu nötige Regelungsenergie dürfte auch nicht vernachlässigbar sein. Na ja, und wieviel die Strecke sich dabei verlängert, kann man auch leicht anhand der Maximalsteigungen ausrechnen. Der dazu vergrößerte Energiebedarf dürfte sich im kaum messbaren Bereich bewegen,

Zitat
UHM

Vielleicht kann ja ein Admin mal die ganzen Beiträge umhängen, denke nicht, daß es gut wäre den Zusammenhang zu den ersten zu verlieren.

Gut, ich weiß nicht, wie man den Admin dazu bringen könnte, die Beiträge auch von @Lieblingsfranke umzuhängen. Aber wir können ja auch zur Vermeidung von Doppelpostings die bisherigen Beiträge hier verlinken, um den Zusammenhang zu waren.

Ich bin ja noch eine Antwort auf @Lieblingsfranke schuldig:

Zitat
Lieblingsfranke
Also sorry Leute, die Diskussion zu den E-Autos war ja mal völlig daneben. Ich bin selbst großer ÖPNV-Befürworter, aber man muss immer auch auf die Fakten schauen.
Ein elektrisches Mittelklasse PKW wie ein Tesla Model 3 kann man gut mit 15 kWh/100km fahren. Die Bahn braucht im Fernverkehr über 25 kWh/100km pro Passagier! Im Nahverkehr sogar noch deutlich mehr! Quelle
...

Die oben genannte Quelle ist leider halt nur die einer Lobbyorganisation. Und schon da fällt ein wesentlicher Fehler auf: Es wird Strom verglichen, der fast verlustfrei aus einem Fahrdraht kommt mit einem Akku-betriebenen Fahrzeug. Die Umwandlungsverluste bei Laden des Akkus fallen unter den Tisch, ebenso der nicht unerhebliche Aufwand zum Produzieren des Akkus, der ja auch nur eine begrenzte Lebendauer hat.

Diese Zahlen sind jetzt zwar nicht mehr brandaktuell, aber die Größenordnungen stimmen in etwa noch immer: [www.vcd.org] Ein herkömmlicher PKW verbraucht pro Personenkilometer noch immer etwa das doppelte jedes Nahverkehrsfahrzeuges. Das muss ein E-Auot erst einmal unter dem Strich einsparen.

Rechnet man das alles zusammen, so ist ein E-Auto erst klimagünstiger nach einer Fahrleistung von über 100.000 km als ein herkömmlichews Auto: [www.vcd.org]. Und da fängt das E-Auot erst an, mit einem ÖPNV-Fahrzeug in Konkurrenz zu treten.

Über Fakten können wir gerne diskutieren. Aber doch bitte sachlich! Und nicht gleich mit einer wertenden fast schon beleidigenden Formulierung. Einverstanden?

Auch im oben zitierten Artikel steht übrigens auch: "Wir sollten weniger reisen. Die Auslastung muss erhöht werden. Weniger Gewicht und geringere Höchstgeschwindigkeit ist ein Schritt in die richtige Richtung".

Kann man nur unterschreiben. Ist im Artikel aber nur bezogen auf den ICE - dort sicher auch richtig. Aber warum soll das nicht auch für E-Auots gelten?

Die Zahlen vom VCD sind in etwa der Stand vor 10 Jahren und mittlerweile längst überholt. Übrigens sehr lustig Zahlen einer Lobbyorganisation mit denen einer anderen zu kommentieren :D. Ich arbeite selbst in der Entwicklung von E-Maschinen. Das Problem ist natürlich, dass ich keine Firmeninterna hier als Quelle hochladen kann, daher hab ich nach etwas gesucht, was ähnliche Daten hat. Das Gesamtsystem Akku und Motor gewinnt beim Rekuperieren ziemlich genau die Hälfte der Energie zurück, die man zum Beschleunigen eingesetzt hat. Von der Auslegung bei Schienenfahrzeugen hab ich allerdings nicht ganz so viel Ahnung, daher müsste ich hier etwas mehr spekulieren. Rechnet man die Umwandlungsverluste vom Akku raus, kommt man auf etwa 65% der Energie, die zurückgewonnen werden kann.

Zitat
Lieblingsfranke
Die Zahlen vom VCD sind in etwa der Stand vor 10 Jahren und mittlerweile längst überholt. Übrigens sehr lustig Zahlen einer Lobbyorganisation mit denen einer anderen zu kommentieren :D. Ich arbeite selbst in der Entwicklung von E-Maschinen. Das Problem ist natürlich, dass ich keine Firmeninterna hier als Quelle hochladen kann, daher hab ich nach etwas gesucht, was ähnliche Daten hat. Das Gesamtsystem Akku und Motor gewinnt beim Rekuperieren ziemlich genau die Hälfte der Energie zurück, die man zum Beschleunigen eingesetzt hat. Von der Auslegung bei Schienenfahrzeugen hab ich allerdings nicht ganz so viel Ahnung, daher müsste ich hier etwas mehr spekulieren. Rechnet man die Umwandlungsverluste vom Akku raus, kommt man auf etwa 65% der Energie, die zurückgewonnen werden kann.

Ja, der VCD setzt sich für umweltfreundlichen Verkehr ein. Das ist richtig, und damit ist er auch Lobby. Aber was er an Zahlen zum Beispiel für die regelmäßig erscheinende Autoliste liefert und die Bewertung dazu, das ist selbst von der Automobilindustrie anerkannt. Die Zahlen gelten allgemein als seriös und sind wohl begründet.

Wenn jemand neuere Zahlen hat: Her damit! Da hat sich sicher einiges noch geändert, aber im wesentlichen kann man die Zahlen immer noch für eine grobe Abschätzung verwenden. Die Akkus wurden besser und leistungsfähiger. Aber die prinzipiellen Grenzen sind systembedingt, deshalb ist der ganz große Durchbruch nicht zu erwarten. Wenn dem anders wäre, würden die Firmen auch damit werben und die Zahlen nicht als Firmengeheimnis betrachten.

Die Umwandlungsverluste kann man sinnvollerweise nicht herausrechnen. Somit kommt also netto bestenfalls die Hälfte der Energie zurück, wenn es tatsächlich der Motor ist, der bremst. Ich habe da leider auch keine exakten Werte, aber das deckt sich in etwa mit meiner Einschätzung.
Somit ist ein schwereres Fahrzeug immer im Nachteil, selbst wenn der Motor ideal arbeiten kann. Und es wird ja auch nicht ständig beschleunigt und gebremst.

In einem ca. 4 Jahre alten Artikel (https://www.heise.de/autos/artikel/Bremsenergierueckgewinnung-und-ihr-Wirkungsgrad-4340576.html) wird die Leistung vom BMW i3 nach Herstellerangaben beschrieben, Rekuperieren bringt da ca. 62 - 63 % der Energie zurück. Inwieweit da Verluste durch Fahrtwind und Reibung anfallen ist mir bei der Beschreibung nicht ganz klar. Die Batterie wird anscheinend nicht berücksichtigt.
Irgendwo anders schrieb irgendwer von ähnlichem, dort behauptete dieser bei Zügen wäre das nur 50 %. Kann ich mir jetzt eigentlich nicht vorstellen, aber das ist die einzige Zahl die ich auf die schnelle gefunden habe.
Ich würde diesbezüglich gerne mal einen Kollegen befragen, der hat etwas mehr Ahnung davon, aber das kann noch ein paar Tage dauern bis ich den wieder sehe.

Tschö
UHM

Hallo allseits,

leider finde ich die Quellen nicht mehr, sodass was jetzt kommt rein aus dem Gedächtnis und mit Fragezeichen zu sehen ist. Zunächst mal zu einem fast Idealfall. Die Wendelsteinbahn hat mal geäußert, der bergwärts fahrende Triebwagen bezöge 50% seiner Energie aus der generatorischen Bremse des gen Tal fahrenden Zuges, unter den idealen Bedingungen einer Zahnradbahn die einen gut 3/4 stündigen Abstieg hinlegt, und deren Gegenzug sich stets im selben Stromkreis befindet (Natürlich hat die Wendelsteinbahn auch Oberleitungsschaltgruppen, aber sie wird eben von hauseigenen Kraftwerk gespeist und die Gruppen sind während des Betriebs einfach alle an sodass man die Gesamtstrecke denke ich wie einen Unterwerksabschnitt der VAG betrachten kann) ist das durchaus vorstellbar. Interessanterweise hat die jüngere Zugspitzbahn zunächst auf Rückspeisen verzichtet, mit dem Verweis darauf, das früh die Lastrichtung rauf, und abends runter ist, sodass kein Verbraucher da wäre um generatorischen Strom zu verbrauchen (inzwischen hat man es nachgerüstet, Zahlen liegen mir aber nicht vor, aber inzwischen sind ja auch grundsätzlich Züge in beiden Richtungen unterwegs). Aus Ausbildungtagen ist mir die Erzählung eines bergwärts gen Steinbach am Wald fahrenden Intercities bekannt, der einen Speisungsausfall der Strecke gar nicht mitbekommen haben soll, weil eine Reihe talwärts fahrender Güterzuge seine Versorgung sichergestellt haben sollen.

Ebenfalls in der Ausbildung wurde erzählt, warum der E-Bremse ein hoher Stellenwert beigemessen wird: Ich erinnere ich an die Aussage das bei Gefällestrecken wie z.B. der Brennerbahn, wenn dort wegen einer defekten E-Bremse ein Zug mit der Druckluftbremse ins Tal gebracht werden muss, man bereits bei Abfahrt des Zug zum Talbahnhof die Feuerwehr rufen kann, weil die Zugbremsen dann thermisch überbeansprucht werden. Als verschleißminderndes, Fahrzeuge-schonendes Verfahren ist die E-Bremse also definitiv einzustufen, wenngleich die Rückspeisung eher Kollateralnutzen ist.

Jetzt zum Anwendungsfall VAG. Ich meine gelesen zu haben, dass das Unterwerk, welches zusammen mit den Stadtabschnitt Fürth HBF - Stadthalle in Betrieb ging, das erste war, das Pufferbatterien erhalten habe, damit die rückgespeiste Energie nicht sofort verbraucht werden muss, sondern auch später noch benutzt werden kann. Da ich davon aber die Quelle nicht mehr wiederfinde (Ich dachte, es habe im U-Bahnheft jener Eröffnung gestanden, dort finde ich es aber nicht) und auch nicht bekannt ist, ob die anderen früheren nachgerüstet wurden betrachte ich den Fall, der damals in den Werbemedien zur Automatischen U-Bahn beworben wurde: In den Animationen stellte man es so dar, das die Gegenrichtung genau dann am Bahnsteig bremst, wenn der andere Zug abgefertigt hat, und so der energieintensivste Fahrabschnitt - das Anfahren - durch die Bremsenergie des anderen Zuges teils abgedeckt wird. Tatsächlich habe ich dieses Timing zu Beginn des Automatik-Betriebes durchaus beobachten können, sofern nicht blockierte Türen es gestört haben, inzwischen jedoch kaum noch. Da allerdings als Fahrgast nicht unbedingt erkennbar ist, welche Stromschienenabschnitte zu einem Unterwerk gehören, und ob es nicht doch im selben Speisebezirk einen Zug gibt, der die Bremsenergie gerade nutzen kann, könnte nur die Energiewarte der VAG genaue Auskunft geben. Da man im Moment aber mit allem was an Energiesparen erinnert sehr gut werben kann, äußere ich die Behauptung, das wenn der Effekt beim AGT-System so ausnehmend augenfällig wäre, man damit bestimmt mehr werben würde. Mein Eindruck ist: Die zunehmende Anzahl Hilfsbetriebe und Verbraucher in DT3/ DT3F und G1 scheint die Einsparungen durch rückgespeiste Energie wohl aufzuwiegen. Seit wann genau rückgespeist wird, dazu habe ich nur die Aussage "2. Generation" (bezogen auf die U-Bahn) gelesen, ob sich das nun DT2 bezieht oder (wahrscheinlicher) schon die Drehstrom-DT1 meint konnte ich jetzt nicht final verifizieren.

Gruß D. Vielberth
[www.gleistreff.de]
Alles ist wie immer, nur schlimmer... (Bernd das Brot)

Zitat
UHM
Ich würde diesbezüglich gerne mal einen Kollegen befragen, der hat etwas mehr Ahnung davon, aber das kann noch ein paar Tage dauern bis ich den wieder sehe.

So, jetzt hatte ich ein Interview. Das meiste von dem physikalisch/chemischen Vortrag konnte ich mir nun nicht merken, und das würde hier auch keinen so richtig interessieren. Aber mal kurz zusammengefasst:
- Die Firma Tesla hat inzwischen bei den Motoren einen hohen Wirkungsgrad gegenüber anderen Herstellern erreicht. So sollen sie inzwischen 85 % erreicht haben. Dabei wußte der Kollege allerdings gerade nicht, ob das mit oder ohne Batterieverluste galt. In Bezug auf Rekuperieren meinte er, daß ein Motor dabei letztendlich den gleichen Wirkungsgrad erreicht wie im Antriebsmodus. (zum Vergleich: von uns eingesetzte kleine Elektromotoren für einen völlig anderen Zweck könnten einen Wirkungsgrad von ca. 30 % erreichen)
- Bei Lithium-irgendwas-Batterien gilt, daß 99,99 % der Teilchen, die da beim Laden reinwandern auch wieder rauskommen. Ansonsten würde ja die Lebensdauer der Batterie viel kürzer werden wenn die irgendwann voll ist. Für diese Art Wirkungsgrad hatte er irgendeinen besonderen Begriff, den ich mir aber nicht merken konnte. Die 99,99 % sind aber nicht der Wirkungsgrad, den wir suchen.
- Der eigentliche Wirkungsgrad von Batterien wird dadurch bestimmt, wie viel man zusätzliche Energie hineinstecken muß um Barrieren zu überwinden, damit der Ladevorgang vonstatten geht. Dies wird durch Effekte wie Temperatur, Ladegeschwindigkeit und anderem bestimmt. Im idealen Zustand der Batterie bei langsamer Ladung kann ein Wirkungsgrad bis zu 95 % erreicht werden. Im Realbetrieb wird man den aber nicht erreichen, beim Bremsen muß ja meistens schneller geladen werden. Im schlimmsten Fall kann auch Totalverlust auftreten, wenn man zu schnell lädt und dabei so etwas wie ein Kurzschluß entsteht.

Tschö
UHM

Zitat
UHM
Im Realbetrieb wird man den aber nicht erreichen, beim Bremsen muß ja meistens schneller geladen werden. Im schlimmsten Fall kann auch Totalverlust auftreten, wenn man zu schnell lädt und dabei so etwas wie ein Kurzschluß entsteht.

Da sind Supercaps zwischen geschaltet, die können schneller laden/abgeben und stärkere Leistungen vertragen.

Zitat
Stanze
Da sind Supercaps zwischen geschaltet, die können schneller laden/abgeben und stärkere Leistungen vertragen.

Trotzdem wirst Du die 95 % nicht erreichen. Als Beispiel nannte mein Kollege Laden bei minus 30 °C: da kannst Du nur mit ein paar Watt laden. Wenn Du z.B. eine 65 kWh-Batterie bei -30 ° laden willst brauchst Du dazu mehrere Jahre. Da helfen Dir auch nicht mehr die Supercaps, da brauchst Du ganz einfach eine Heizung.

Tschö
UHM

Zitat
UHM

Zitat
Stanze
Da sind Supercaps zwischen geschaltet, die können schneller laden/abgeben und stärkere Leistungen vertragen.

Trotzdem wirst Du die 95 % nicht erreichen. Als Beispiel nannte mein Kollege Laden bei minus 30 °C: da kannst Du nur mit ein paar Watt laden. Wenn Du z.B. eine 65 kWh-Batterie bei -30 ° laden willst brauchst Du dazu mehrere Jahre. Da helfen Dir auch nicht mehr die Supercaps, da brauchst Du ganz einfach eine Heizung.

Es geht doch ums rekuperieren und und nicht laden im Stand, oder?
Ich glaube kaum, dass man mit einer Batterie bei -30 ° rekuperieren kann, weil das Fahrzeug gar nicht fährt, völlig unabhängig, ob die Batterie die Energie verarbeiten könnte.

Das mit den -30 ° ist ja zum einen nur ein Beispiel. Es sollte klar sein, dass wir hier in Deutschland so gut wie nie -30 ° erreichen. Allerdings sollte auch klar sein, dass es allgemein gilt: Je kälter die Batterie, desto geringer die Ladefähigkeit.
Zum anderen lässt sich aber auch bei tiefen Temperaturen mit einem E-Fahrzeug sofort losfahren, auch wenn die Batterien kalt sind. Diese Temperaturproblematik gillt tatsächlich so nur für das Laden, nicht für die Stromentnahme. Ein Vorglühen wie früher beim Diesel braucht man nicht. Insofern könnte es in Sibirien schon so auftreten: das Auto/Bus fährt mit -30 ° und kann trotzdem am Anfang nicht rekuperieren.
Allerdings wird alleine durch die Stromentnahme die Batterie schon wärmer, d.h. mit der Zeit ist auch bei -30 ° C ein stärkeres Rekuperieren möglich.

Tschö
UHM