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NVB

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christian schmidt
@NVB - Der große Nachteil ist doch sicher mehr Gewicht im Fahrzeug, mit allen Kosten die das bedeutet?

Die Supercaps sind relativ leicht und schaffen etwa eine halbe Million Zyklen, also ein Vielfaches der besten Akkus. Der Nachteil der gegenüber dem Akku geringeren Speicherzeit spielt beim ÖPNV keine Rolle: Auf das Laden durch Bremsen folgt kurze Zeit später das Entladen durch das Anfahren. Da die Stromstärke im Gegensatz zum Akku unbegrenzt ist, kann selbst starkes Bremsen rein elektrisch erfolgen.

Mit der Konsequenz, dass nur etwa ein Zehntel bis ein Zwanzigstel des vergleichbaren Akkugewichtes anfällt. Insofern sprechen wirklich alle Vorteile für die Puffer im Fahrzeug. Dazu kommt, dass die Unterwerke massiv entlastet werden und die Fahrleitung/Stromschiene nicht mehr auf die hohen Anfahrströme ausgelegt werden müssen. Ergo, Hamburg könnte mal wieder etwas lernen, wenn man denn wollte: [www.energie-experten.org]

Das hört sich gut an. Wäre der Effekt so groß, dass man ohne neue Unterwerke zu bauen die S6 nach Harburg oder Langzüge auf S3 und S5 einsetzen könnte, wenn alle Fahrzeuge Supercaps hätten?

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BÜ Liliencronstraße
... Das hört sich gut an. Wäre der Effekt so groß, dass man ohne neue Unterwerke zu bauen die S6 nach Harburg oder Langzüge auf S3 und S5 einsetzen könnte, wenn alle Fahrzeuge Supercaps hätten?

Man sagt, dass bei Triebwagen der Anfahrstrom etwa zweieinhalb bis drei Mal so groß werden kann wie bei der Stunden-/Dauerleistung, also der Motoren-Nennleistung. Die beträgt bei der BR 490 rund 1.600 kW. Jetzt kommt es auf den Speiseabschnitt des Unterwerks an. Wenn wir annehmen, dass dort zeitgleich maximal vier Langzüge mit Supercaps verkehren, muss das Unterwerk 1.600 kW x 3 Einheiten x 4 Züge = 19.200 kW leisten können. Hinzu kommen die Zuschläge für die Übertragungsverluste.

Doch wenn in diesem Speiseabschnitt zwei Langzüge ohne Supercaps unterwegs wären und beide würden zufällig zur gleichen Zeit anfahren, würde das schon eine Spitzenleistung von 1600 kW x 3 Einheiten x 2,5 Anfahrbedarf x 2 Züge = 24.000 kW erfordern. Man kann also mit einer einfachen Überschlagsrechnung sehen, wie positiv sich die Supercaps, ganz abgesehen von der Energieeinsparung, hier auswirken könnten.

Die Alternative ohne Supercaps und gleichbleibender Unterwerksleistung wäre die Reduzierung der Anfahrleistung, was mit einem (relativ großen) Fahrzeitverlust einher gehen würde. Zu meiner Kinderzeit durften beispielsweise die DT1 auf der Großhansdorfer Strecke nur mit zwei Dritteln ihrer möglichen Beschleunigung fahren, weil sonst die Unterwerke ausgestiegen wären. Und aus dem gleichen Grund durften die U-Bahnen von den Begegnungshaltestellen nur im 30 Sekunden-Abstand abfahren.

Es wäre also sinnvoll, dieses Supercap-Konzept genauer zu untersuchen. Möglicherweise könnte man hier mit deutlich weniger Aufwand einen Großteil der S-Bahn-Probleme lösen.

Und wann werden die Supercabs nun in die S-Bahnzüge eingebaut?

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NVB

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BÜ Liliencronstraße
... Das hört sich gut an. Wäre der Effekt so groß, dass man ohne neue Unterwerke zu bauen die S6 nach Harburg oder Langzüge auf S3 und S5 einsetzen könnte, wenn alle Fahrzeuge Supercaps hätten?

Man sagt, dass bei Triebwagen der Anfahrstrom etwa zweieinhalb bis drei Mal so groß werden kann wie bei der Stunden-/Dauerleistung, also der Motoren-Nennleistung. Die beträgt bei der BR 490 rund 1.600 kW. Jetzt kommt es auf den Speiseabschnitt des Unterwerks an. Wenn wir annehmen, dass dort zeitgleich maximal vier Langzüge mit Supercaps verkehren, muss das Unterwerk 1.600 kW x 3 Einheiten x 4 Züge = 19.200 kW leisten können. Hinzu kommen die Zuschläge für die Übertragungsverluste.

Doch wenn in diesem Speiseabschnitt zwei Langzüge ohne Supercaps unterwegs wären und beide würden zufällig zur gleichen Zeit anfahren, würde das schon eine Spitzenleistung von 1600 kW x 3 Einheiten x 2,5 Anfahrbedarf x 2 Züge = 24.000 kW erfordern. Man kann also mit einer einfachen Überschlagsrechnung sehen, wie positiv sich die Supercaps, ganz abgesehen von der Energieeinsparung, hier auswirken könnten.

Die Alternative ohne Supercaps und gleichbleibender Unterwerksleistung wäre die Reduzierung der Anfahrleistung, was mit einem (relativ großen) Fahrzeitverlust einher gehen würde. Zu meiner Kinderzeit durften beispielsweise die DT1 auf der Großhansdorfer Strecke nur mit zwei Dritteln ihrer möglichen Beschleunigung fahren, weil sonst die Unterwerke ausgestiegen wären. Und aus dem gleichen Grund durften die U-Bahnen von den Begegnungshaltestellen nur im 30 Sekunden-Abstand abfahren.

Es wäre also sinnvoll, dieses Supercap-Konzept genauer zu untersuchen. Möglicherweise könnte man hier mit deutlich weniger Aufwand einen Großteil der S-Bahn-Probleme lösen.

Das hat tatsächlich viel Potential, sofern die Supercaps die gesamte Differenz zwischen Dauerleistung und Anfahrleistung puffern können.

Zwei Probleme sehe ich aber noch: Die Züge sind jetzt schon voll gestopft mit Technik, es dürfte schwer werden die Supercaps unterzubringen. Und wenn diese mal ausfallen, müsste die Anfahrleistung stark reduziert werden, solange der Zug keine Informationen vom Unterwerk bezüglich der verfügbaren Leistung bekommt.

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BÜ Liliencronstraße
... Das hat tatsächlich viel Potential, sofern die Supercaps die gesamte Differenz zwischen Dauerleistung und Anfahrleistung puffern können. ...

Man spricht von zwei Dritteln, weil man den Bremsstrom zum Aufladen verwendet und ein Drittel Verlust sind realistisch. Das restliche Drittel kommt also über die Fahrleitung/Stromschiene, was dann dem normalen Fahrverbrauch entspricht.

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BÜ Liliencronstraße
... Zwei Probleme sehe ich aber noch: Die Züge sind jetzt schon voll gestopft mit Technik, es dürfte schwer werden die Supercaps unterzubringen. Und wenn diese mal ausfallen, müsste die Anfahrleistung stark reduziert werden, solange der Zug keine Informationen vom Unterwerk bezüglich der verfügbaren Leistung bekommt. ...

Die Supercaps haben eine kaum messbare Ausfallrate. Und sie sind vergleichsweise leicht, passen also aufs Dach. Dagegen wiegt der Trafo zum Betrieb unter Wechselstrom irgendwas zwischen fünf und sechs Tonnen.

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NVB
Die Supercaps haben eine kaum messbare Ausfallrate. Und sie sind vergleichsweise leicht, passen also aufs Dach. Dagegen wiegt der Trafo zum Betrieb unter Wechselstrom irgendwas zwischen fünf und sechs Tonnen.

Auf dem Dach, auf dem ja noch so viel Platz ist beim Hamburger Lichtraumprofil?
Und der Trafo wird ja auch noch weiterhin benötigt, in der genau gleichen Bauform.

Da so ein Supercap nicht nachgerüstet werden kann, werden wir den in frühestens 10 Jahren in einer Baureihe der S-Bahn sehen. Es ergibt aber grundsätzlich Sinn, Unterwerke aufzurüsten, um den Leistungsanforderungen der Zukunft gerecht werden zu können.

Ansonsten werden Supercaps aber wohl eher in klein bei der S-Bahn eingesetzt werden können für die anfänglichen Leistungsspitzen, nicht für den gesamten Anfahrvorgang. Bei der Hochbahn sehe ich die sogar in noch weiterer Ferne, weil man viele Unterwerke mit Schwungradspeichern ausgestattet hat, die die überschüssige Energie aufnehmen können und weniger Verluste aufweisen als Supercaps.

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Olifant
... Ansonsten werden Supercaps aber wohl eher in klein bei der S-Bahn eingesetzt werden können für die anfänglichen Leistungsspitzen, nicht für den gesamten Anfahrvorgang. Bei der Hochbahn sehe ich die sogar in noch weiterer Ferne, weil man viele Unterwerke mit Schwungradspeichern ausgestattet hat, die die überschüssige Energie aufnehmen können und weniger Verluste aufweisen als Supercaps.

Man muss zwischen der Energiedichte und der Leistungsdichte unterscheiden. Beim Anfahren und Bremsen kommt es nur auf die Leistungsdichte an und da sind die Supercaps unschlagbar, weil sie keine beweglichen Teile haben und eine vielfach höhere Lebensdauer. Hier etwas zum Nachlesen, das Thema hier steht auf Seite 7: [www.tugraz.at]

Die Gyrobusse hatten sich nicht bewährt.

Reichen die Supercaps "nur" zum Anfahren oder könnte man mit diesen auch eine Strecke von 1-2 km überwinden?

Ich bin heute mal wieder "digital" nach Bergedorf gefahren. Mit +4 ging es Hbf los, mit +3 kamen wir in Bergedorf an. Manch ein Tf holt auf der Strecke durch offensives fahren und kurze Standzeiten zwei oder sogar drei Minuten auf. Die Standzeiten in den Stationen, wofür ja noch der Tf zuständig ist, waren jetzt weder übermäßig lang noch kurz, aber das Beschleunigen und Abbremsen war auf der heutigen Fahrt, trotz der Verspätung, recht gemächlich. Da ist denke ich noch Luft nach oben.

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LH
Reichen die Supercaps "nur" zum Anfahren oder könnte man mit diesen auch eine Strecke von 1-2 km überwinden?

Das kommt auf die Auslegung an. Die wirtschaftlichste Auslegung ist die Gewinnung der Bremsenergie mit einer gewissen Reservekapazität. Die Dimension der Reserve erfolgt auch unterschiedlich, da hat jeder Hersteller seine eigenen Erfahrungen. Beim elektrischen auf "Null" bremsen muss ja noch "Platz" im Kondensator sein.

Da der Wirkungsgrad nicht hundert Prozent ist, erreicht man mit dem Bremsen nicht den notwendigen Energie-Inhalt, der zum vollständigen Anfahren notwendig ist. Man schafft ungefähr zwei Drittel, was bedeutet, dass der Fahrleitung/Stromschiene auch beim Anfahren nur der zum Fahrerhalt notwendige Strom entnommen wird.

Soll die Fahrt über eine kürzere Fahrstrecke autonom erfolgen, braucht man deutlich mehr – ich denke an die dreifache – Kondensatorkapazität und da die Kondensatorenergie eine hohe Selbstentladung hat, in Kombination mit einem Akku. Üblich wäre im Moment, die Fahrstrecke mit der 1,5- bis zweifachen Akkukapazität zu unterlegen und die Supercaps wie unter der Fahrleitung zum Bremsen und Anfahren zu nutzen.

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Bergedorfer
... aber das Beschleunigen und Abbremsen war auf der heutigen Fahrt, trotz der Verspätung, recht gemächlich. Da ist denke ich noch Luft nach oben.

Würde die (digitale) Bahn ruppig wie ein Formel 1 Auto fahren. Dann würde die Akzeptanz wohl gleich bei null sein.
Vielleicht ist das 'gemächliche' fahren ja aber auch sehr viel Materialschonender?!

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flor!an
... Vielleicht ist das 'gemächliche' fahren ja aber auch sehr viel Materialschonender?!

Im Prinzip ja, doch solange die Räder nicht schleudern (durchdrehen), wird die Lebensdauer nicht merklich verkürzt. Der gewünschte Effekt wird die Kappung des Spitzenstroms sein, das heißt, die begrenzte Leistung der Unterwerke reichen für mehr Züge.