Es ist recht spannend, wenn man aktuelle Entwicklungen in der Straßengüterverkehrsbranche betrachtet. In den USA sind Lkw mit Erdgasantrieb aufgrund der gestiegenen Dieselpreise und verschärften Emissionsrichtlinien auf dem Vormarsch. Unter gewissen Voraussetzungen ist es mit gasbetriebenen Lkw möglich, die Abhängigkeit von Öl sowie den Emissionsausstoß des Straßengüterverkehrs zu mindern.
Durch strukturelle Änderungen der Verteilernetze ist die kürzere Reichweite mit einer Tankfüllung von 350 bis 400 Kilometern kein Problem. Das Interstate Highway-Netz gibt die Struktur des notwendigen Tankstellen-Netzes vor, durch die Veränderung weg von reinen Linienverkehren hin zu Hub-and-Spoke-Netzes sinken die Fahrweiten.
Jedoch ist die Kraftstoffeffizienz von mit Flüssigerdgas betriebenen Fahrzeugen im Vergleich zu dieselbetriebenen Fahrzeugen niedriger. Der Energiegehalt von Flüssigerdgas liegt 23% unter dem Energiegehalt von Diesel. Hinzu kommt ein höheres Fahrzeuggewicht durch die isolierten Tanks, die je etwa 230 Kilogramm zusätzliches Gewicht bedeuten. Nichtsdestotrotz könnten LNG-Trucks insbesondere in Nordamerika an Bedeutung gewinnen.
Elektrifizierung der Lkw-Flotte
Ein weiterer Trend im Lkw-Bereich ist die zunehmende Elektrifizierung der Flotten. Zunehmend werden Hybrid-Versionen auf den Markt gebracht. Alle großen Hersteller haben entsprechende Fahrzeuge mittlerweile in Feldversuchen getestet. Die Wirkungsgrade moderner Motoren sind nur noch in Grenzen steigerbar, strengere Abgasnormen und steigende Anforderungen an die Transporteffizienz stellen die Nutzfahrzeughersteller allerdings weiterhin vor große Herausforderungen. Problematisch ist zurzeit vor allem das Fehlen einer für den Nutzfahrzeug-Bereich tauglichen Batterie. Der Fahrzeugmehrpreis, die erhöhten Wartungskosten und die begrenzte Lebensdauer der Hochleistungskondensatoren (im NFZ-Bereich kommt vorrangig der Parallelhybrid zum Einsatz) lassen die Anschaffung entsprechender Nutzfahrzeuge derzeit noch unattraktiv erscheinen. In der kostensensitiven Transportbranche dürfte der Hybrid-Lkw im Fernverkehr noch einige Jahre auf sich warten lassen.
Andere Konzepte versuchen, auf schwere und teure Batterien zu verzichten. MAN-Vorstandssprecher Georg Pachta-Reyhofen sagte auf dem Nutzfahrzeugsymposium des Verbandes der Automobilindustrie im Jahr 2011, dass eine Batterie für schwere Nutzfahrzeuge etwa sechs Tonnen wiegen und im günstigsten Fall 300.000 Euro kosten würde. Heutige Brennstoffzellen sind für 10.000 bis 15.000 Betriebsstunden ausgelegt, was für den Pkw-Verkehr mit seinen hohen Standanteilen ausreichend sein dürfte. Im Güterverkehr ist die Nutzungsdauer allerdings viel zu gering. Die kontaktlose Stromübertragung mittels Induktion wäre ebenfalls denkbar, allerdings sind die Schutzsysteme vor magnetelektrischer Strahlung sehr aufwendig und der Wirkungsgrad im Vergleich zur direkten Stromabnahme an einem Fahrdraht geringer.
Um den Güterverkehr abseits schwerer Batterien und technisch noch nicht ausgereifter Konzepte dennoch elektrifizieren und dadurch effizienter und umweltfreundlicher gestalten zu können, wurden in jüngster Vergangenheit einige Ansätze vorgestellt, die auf konduktive Übertragungswege setzen.
Den Anfang machten die Unternehmen Swedish Electrical Roads, Volvo Powertrain Corporation AB, Scania CV AB, Balfour Beatty Rail AB, ELFORSK AB, Mälardalen University, BAE Systems Hägglunds AB und das schwedische Verkehrsministerium mit ihrem Vorschlag, in Schweden eine einhundert Kilometer lange Strecke mit Fahrdraht zu versehen und die zum Antrieb notwendige Energie aus der Oberleitung zu beziehen.
SIEMENS eHighway
Siemens folgte mit dem eHighway, dessen Konzept Anfang Mai 2012 auf dem 26. Electric Vehicle Symposium in Los Angeles vorgestellt wurde. Das eHighway-Konzept ist das Ergebnis des Forschungsprojekts “Elektromobilität bei schweren Nutzfahrzeugen zur Umweltentlastung von Ballungsräumen” (kurz: ENUBA), das vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit mit 2,16 Millionen Euro (Gesamtkosten bisher: 5,4 Millionen Euro) gefördert wurde. Das gesamte Konzept inklusive Teststrecke wurde innerhalb von 15 Monaten umgesetzt, der Verwendung von Bahntechnik sei Dank.
Genau wie herkömmliche Lkw verfügt auch der im eHighway-System genutzte Lkw über einen Verbrennungsmotor. Im Dieselbetrieb wird dessen Leistung an einen Generator übertragen, der wiederum den nachgeschalteten Elektromotor und damit die Kardanwelle antreibt. Für Generator und Fahrmotor wurden permanent erregte Drehstrom-Synchronmaschinen gewählt, da der Wirkungsgrad bei selbsterregten Motoren im Vergleich zu elektrisch erregten Motoren höher ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lkw überprüft ein in den eHighway-Fahrzeugen verbauter Laser-Scanner kontinuierlich, ob die Fahrbahn über eine Oberleitung verfügt. Ist diese vorhanden, wird der Pantograph an die Oberleitung angelegt und der Elektromotor direkt mit elektrischer Energie versorgt. Bei Fahrdrahtunterbrechung stellt der eHighway-Lkw automatisch auf den Diesel-Hybridantrieb um.
Neben Diesel können auch Benzin- oder Flüssiggasmotoren eingebaut werden. Ebenso möglich wäre der Einbau von Brennstoffzellen, Gasturbinen und Batterie-Stacks.
Für den Testbetrieb wurden zwei serienmäßige 18-t-Lkw von Mercedes Benz umgerüstet.
Entstehende Bremsenergie kann entweder in Kondensatoren im Fahrzeug gespeichert oder wieder zurück in das Netz gespeist und dort von anderen Lkw in unmittelbarer Nähe genutzt werden. Auf viel befahrenen Autobahnen sollte das Finden eines Abnehmers kein Problem sein. Falls die rekuperierte Energie nicht direkt im Netz gespeichert werden kann, wäre eine Zwischenspeicherung durch Schwungräder, etc. denkbar.
Die Infrastruktur
Der benötigte Traktionsstrom wird mit Transformator und Gleichrichter aus dem öffentlichen Mittelspannungsnetzstromnetz entnommen und der Drehstrom in Gleichstrom mit 650 Volt Spannung umgewandelt. Ein gesteuerter Wechselrichter speist Rekuperationsstrom in das öffentliche Mittelspannungsnetz zurück.
Eine Spannung von 650 Volt wurde als Kompromiss gewählt, um die Anschaffungskosten der Fahrzeuge nicht allzu teuer werden zu lassen. Eine Spannung von 1 kV oder sogar 3 kV wäre fahrleistungstechnisch durchaus denkbar gewesen. Laut Siemens soll die Rentabilitätsschwelle für den Fahrzeugeigentümer bereits nach einigen zehntausend Kilometern Fahrleistung überschritten werden.
Die Straße wird mit zwei parallelen Fahrdrähten im Abstand von 1,35 Meter ausgestattet. Gummibereifte Fahrzeuge benötigen stets ein zweipoliges System mit Hin- und Rückführung des Stroms. Der Fahrdraht selbst ist ein aufgehängtes Kettenwerk mit ein- und auszweigenden Fahrdrähten. Tragseil und Fahrdraht werden für eine verschleißarme Stromübertragung über eine Nachspanneinrichtung im Inneren der Abspannmasten ständig mechanisch nachgespannt. Die Unterwerke sind platzsparend in Containern untergebracht, müssen allerdings aufgrund der geringen Spannung alle 2.000 bis 3.000 Meter installiert werden.
Das System wird derzeit auf eine Teststrecke nahe Berlin ausgiebig getestet. Mehr als 8.500 Kilometer Testfahrten wurden bislang, auch mit Anhänger und 40 Tonnen Gesamtgewicht, durchgeführt:
Der Stromabnehmer
Der Stromabnehmer basiert auf zwei Obus-Stromabnehmern als Tragarm, die über einen Querträger aus Glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) miteinander verbunden sind. Die beiden Peitschen wurden auf sechs Meter eingekürzt. Der Hub des Stromabnehmers beträgt 1,10 Meter.
Die beiden auf dem Querträger befestigten Schleifleisten-Wippen stammen aus der Bahntechnik. Die Position und die Andruckkraft an die Fahrleitung werden mittels mehrerer Sensoren, einem elektrischen Servomotor und pneumatischer Muskeln gesteuert. Dieses System gleicht Fahrbewegungen aus und mindert den Verschleiß.
Um etwaige Kurzschlüsse und andere elektronische Störungen zu vermeiden, sind mehrere Sicherheitsvorkehrungungen getroffen worden. Am Ende der Schleifleisten befindet sich jeweils ein Hörnchen aus nicht-leitendem Material.
Da die Fahrerkabine an allen vier Lagerpunkten mit Luftfedern ausgestattet ist, neigt sich die Kabine insbesondere bei Bremsvorgängen nach vorne. Aus diesem Grund war eine Befestigung des Stromabnehmers direkt auf dem Kabinendach nicht möglich. Der Stromabnehmer und die dazugehörige Elektronik sind nun in einem ein Meter langen Gehäuse untergebracht, das direkt am Grundgestell befestigt ist. Diese Konstruktionsweise verringert den Laderaum um einen Meter.
Der Stromabnehmer wurde in weniger als einem Jahr neu konzipiert. Am 28.08.2010 erging der Auftrag mit dem Arbeitstitel “Invers-Trolley” an die Abteilung in Berlin. Bereits am 22.06.2012 war der in die Lkw integrierte Pantograph überführungsbereit.
Steuerungstechnik
Die Steuerung des Systems wird von zwei Bordrechnern übernommen. Der Pantograph Control Computer (PCC) steuert die Stromabnehmer, der Scanner-Computer ist für die Signalverarbeitung des Laserscanners zuständig. Die Software basiert auf einem speziellen Framework, das plattunabhängig verwendet werden kann. Über ein VPN und eine UMTS-Verbindung kann von außerhalb auf die Steuerrechner zugegriffen werden und beispielsweise Werkstätten die Möglichkeit gegeben werden, über Smartphone-Anwendungen den Systemzustand festzustellen.
Ein Laserscanner, der unterhalb des vorderen Kennzeichens montiert ist, scannt in 30 ms-Abständen ein bestimmtes Winkelsegment und das nachgelagerte Licht. Aus diesen Informationen wird die Geometrie der Oberleitung bestimmt und mit der aktuellen Fahrposition abgeglichen. Bei einem Komplettausfall des Rechnersystems erkennen induktive Sensoren an der Wippe weiterhin die Lage der Oberleitung. Der Stromabnehmer wird dennoch aus Sicherheitsgründen abgebügelt.
Des Weiteren werden durch Sensoren die Winkellage der Seitenarme zur Höhenerkennung und die Seitenlage des Mittelarms überwacht. Ebenfalls verbaut sind Beschleunigungssensoren zur Erkennnung von Brems- und Beschelunigungsvorgängen und Drucksensoren zur Steuerung und Überwachung der pneumatischen Aktorik. Ebenfalls überwacht wird die sichere Verriegelung des Stromabnehmers in der Parkposition.
Vorteile:
- Umweltfreundliches Konzept für Transportaufgaben, die vom Schienengütervekehr nur schlecht oder gar nicht durchgeführt werden können (Eil- und Paketdienste, Punkt-zu-Punkt Verkehre)
- Reduktion von CO2-Emissionen (abhängig von der Stromproduktion), weitere Reduktion von Stickoxiden (Problem bei Euro 6-Motoren weiter verringert, Problem Stickstoffdioxid) und Feinstaub / Dieselruß
- höherer Wirkungsgrad von Elektromotoren (bis zu 97%) gegenüber Verbrennungsmotoren (~ 40 Prozent)
- Mischbetrieb mit herkömmlichen Nutzfahrzeugen möglich
- höhere Energieeffizienz durch Rekuperation von Bremsenergie und dem möglichen Einspeisen in das öffentliche Stromnetz
- Hohe Flexibilität durch Elektro- / Dieselelektrischer / Diesel-Betrieb
- Keine Umstellung für Fahrer und Spediteur dank des hohen Automatisierungsgrads
- höhere Beschleunigungswerte, Vorteil auf Strecken mit extremen Steigungswerten
- Verringerung der Erdölabhängigkeit des Transportsektors
- Verringerung des Gewichts durch Verzicht auf das Schaltgetriebe und bei Einbau von Radnabenmotoren durch Verzicht auf Kardanwelle und Ausgleichsgetriebe
- keine Verminderung von Achslast und Ladekapazität
Nachteile:
Die Neueinführung eines Systems ist immer mit Herausforderungen verbunden, die zunächst natürlich nachtteilig erscheinen. Die Implementierungskosten sollten aber für eine richtige Bewertung allerdings in Kontext zu den Vorteilen gesetzt werden, insbesondere die gesunkenen Gesundheitskosten durch bessere Luftqualität.
- Hohe Investitions- und Implementierungskosten:
Für die Elektrifizierung eines Kilometers Autobahn rechne ich mit Kosten zwischen zwei und drei Millionen Euro je Kilometer (vgl. auch VDI Nachrichten vom 27.04.2012). Die Kosten sind abhängig von den Streckengegebenheiten. So könnten beispielsweise Querungsbauwerke aufgeweitet werden müssen. Bei Brückenbauwerken könnte es nötig sein, den Überbau durch eine Stahlbeton-Fahrbahnwanne zu ersetzen, da die notwendigen Fahrleitungsmasten aus statischen Gründen nicht direkt im Brückenbauwerk verankert werden können. - Ein weitere Problem könnte die Erdung von Oberleitungen bei Unfällen, etc. sein. Hier müssten die Strukturen der Feuerwehren und anderer Hilfskräfte angepasst werden und entsprechende Erdungssätze beschafft werden. Hinzu kommt die flächendeckende Ausbildung der Feuerwehrleute. Für die Übernahme dieser Aufgaben wären die entsprechenden rechtlichen Voraussetzungen zu schaffen.
Interessant wird auch der Abstand der Unterwerke, die Länge des versorgten Leitungsnetzes durch ein Unterwerk und die Ausfallsicherheit bzw. Redundanz (auch im Falle eines Unfalls). - Forschungsbedarf besteht sicherlich auch in Sachen Energiebedarf von schweren Nutzfahrzeugen und der entsprechenden Stromversorgung.
Interstate Highway 710 (I-710) – Die prädestinierte Strecke
Der Zugang zum Hafen von Los Angeles mit rund 30 Quadratkilometer Fläche und 7,8 Millionen TEU Umschlag und der Zugang zum Hafen von Long Beach mit rund 6,3 Millionen TEU Umschlagvolumen liegen ganze fünf Meilen auseinander. Die Hafengebiete grenzen direkt aneinander an. Über beide Häfen kommen rund 40 Prozent aller Importgüter in die USA. Die Häfen in der San Pedro-Bucht sind die größten in Nordamerika und das Umschlagvolumen soll sich von 14 Millionen TEU (2010) auf rund 43 Millionen TEU im Jahr 2035 steigern.
Neben der Schienenanbindung verbindet der I-710 beide Häfen miteinander. Sowohl see- als auch landseitig herrscht Dauerstau, sodass Experten davon ausgehen, dass der Hafenkomplex seine technische Kapazität bereits überschritten habe. Um die Kapazität zu erhöhen sollen neue Terminalanlagen errichtet werden, was eine Anpassung der landseitigen Anbindung ebenfalls notwendig macht.
Zurzeit befahren mehr als 25.000 Lkw am Tag den Interstate 710. Durch eine weitere räumliche Separierung wird der Verkehr noch weiter zunehmen. Um der wachsenden Verkehrsmenge gerecht zu werden, soll der I-710 nun ausgebaut werden.
Mit einer separaten Lkw-Hochstraße sollen Personen- und Güterverkehr entkoppelt und gleichzeitig die Emissionen gesenkt werden. Indem die Interstate 710 zum ersten eHighway weltweit wird, soll der Shuttleverkehr zwischen beiden Terminals besser fließen und gleichzeitig die Luftqualität gesteigert werden.
Warten wir ab, welche Erfahrungen mit der Pilotstrecke und der Strecke zwischen den Häfen Long Beach und Los Angeles entlang der Interstate 710 gemacht werden. Weitere Informationen zum eHighway lassen sich bei Siemens finden.
Eisenerztransporte zwischen Kaunisvaara und Svappavaara
Die eHighway-Technologie könnte auch für den Transport von Eisenerz zwischen den Minen bei Kaunisvaara und dem Verladeterminal in Svappavaara genutzt werden. Siemens und Scania haben gemeinsam einen Lkw entwickelt, der auf der 162 Kilometer langen Strecke zum Einsatz kommen könnte. Weitere Informationen zu dem geplanten Einsatz in Nordschweden finden Sie hier.
Hallo Martin,
vielen Dank für den interessanten Beitrag.
Ich habe mir über die elektrifizierte Autobahn auch schon Gedanken gemacht und bin erfreut, dass es schon angegangen wird. Es birgt großes Potential für den umweltfreundlichen Warentransport: Nachdem die Autobahnen weitestgehend elektrifiziert sind, ist es möglich, die LKW mit reinem Elektroantrieb und Batterien für eine Reichweite von 50 – 100 km auszustatten (kostengünstige Batterietechnologie), so dass auch die Zielorte rein elektrisch angefahren werden können (wichtig vor allem in Innenstädten). Der große Vorteil wäre dann, dass die Batterien während der Fahrt auf der Autobahn aufgeladen werden können, so dass die LKW im Idealfall eine Verfügbarkeit aufweisen, die jener herkömmlicher LKW entspricht. Der Strom kann aus Windkraftanlagen bezogen werden, die in unmittelbarer Nähe der Autobahn stehen und es somit geringe Leitungsverluste gibt. Möglicherweise können dann Hochspannungsleitungen und Umspannwerke vermieden werden. Zudem ließe sich dann eine gewisse Lenkung des Verkehrs über einen Stromtarif erzielen, der sich nach Stromangebot und -nachfrage richtet und so zu einer Vergleichmäßigung des Verkehrsaufkommens führt. Durch eine Anbindung an das im Verbundstromnetz könnten das Autobahnstromnetz und die verbundenen Abnehmer als Speicher für Überkapazitäten dienen, was durch den zunehmenden Anteil an erneuerbaren Energien am Elektrizitätspool und deren schwankende Einspeisung immer wichtiger wird. Gerade Deutschland bietet mit seinem dichten Autobahnnetz ideale Voraussetzungen für dieses Konzept. Ein großer Vorteil ist außerdem, dass eine schrittweise Umsetzung möglich ist, ohne den herkömmlichen Verkehr zu beeinträchtigen. Ich sehe allerdings ein Problem bei den Autobahnbrücken, es erscheint mir, als müssten sie erhöht werden, damit die Oberleitungen durchgeführt werden können.
Es gäbe hier sicherlich einige Modifikationsmöglichkeiten und neue Nutzungsfelder. Bei einer solchen Struktur könnte man sehr langfristig auch über autonome Nutzung auf Autobahnabschnitten nachdenken. Aber das ist noch alles Zukunftsmusik.
Ich bin ja eigentlich ein großer Freund des Schienengüterverkehrs und ich glaube auch, dass die Kapazität dieses Transportmodis durch ein paar richtig gesetzte Investitionen durchaus ausbaubar ist. Durch eine intelligente Verknüpfung ist auch noch einiges möglich. Ich bin mir nicht sicher, ob wir diese Paralellstruktur wirklich brauchen, fürchte aber dass wir mit den heutigen Strukturen einfach leben werden müssen. Wir werden den Straßengüterverkehrsanteil nur sehr schwer und nur in geringem Umfang drücken können, bei einer Ausweitung der Fahrleistung bzw. der gefahrenen Tonnenkilometer werden wir eher noch eine Steigerung erleben. Daher müssen wir uns endlich Gedanken um eine Modernisierung des Straßengüterverkehrs machen. Mir ist die ganze Diskussionen der letzten Jahre zu scheuklappenbehaftet. Wir haben die heutigen Strukturen, ich würde mir wünschen diese zu ändern, glaube aber nicht wirklich daran. Also müssen wir das Bestehende so weit verbessern, dass wir besser damit umgehen können. Und da kann eine Elektrifizierung des Schwerlastverkehrs sicherlich helfen…
Ich glaube die lichte Höhe von Autobahnbrücken in Deutschland dürfte bei 4,50 Meter liegen. Die Maximalhöhe von Lkw beträgt in Deutschland vier Meter, mit Sicherheitsabstand und ein bisschen Platz für Transporte mit Übermaß kommt man allerdings auf die angesetzten 4,50 Meter. Eventuell kann hier ein Straßenverkehrstechniker / Bauingenieur kurz helfen…
“Ingenieurbauwerke über Straßen sollen eine lichte Höhe von mindestens 4,50 m besitzen. Die lichte Höhe ergibt sich aus der zulässigen Fahrzeughöhe einschließlich Ladung von 4 m (§ 32 Abs. 2 StVZO und § 22 Abs. 2 StVO) plus einem Sicherheitsabstand von mindestens 0,50 m.”
Ziffer 1, “Richtlinie für die Kennzeichnung von Ingenieurbauwerken mit beschränkter Durchfahrtshöhe über Straßen (Ausgabe 2000)”
Hinzu kommen gewölbte Öffnungen, etc. pp. Das Ganze ist also nichtso einfach. Wenn ich das richtig erkannt habe, sollen für den eHighway auch Kettenfahrleitungen genutzt werden (bietet sich ja an). Hier müsste man auch noch etwas zugeben. Der Stromabnehmer dürfte etwa bei 4,50 Meter anliegen, man könnte also die Brückenbauwerke auf 5 Meter aufweiten müssen. Und das wird dann richtig teuer. Kommt aber wie gesagt auf die Strecken an.
Möglicherweise müssen die Brücken auch nicht verändert werden, wenn man die Oberleitungen an den Brücken unterbricht. Es ist ja ohnehin sinnvoll, getrennte Abschnitte zu haben, so dass im Störungsfall nicht die Energieversorgung auf der gesamten Strecke ausfällt. Die Stromabnehmer müssten dann mit einem Abweiser unter der Brücke hindurchgedrückt werden, bis auf der anderen Seite wieder der nächste Fahrdrahtabschnitt erreicht wird. Der kurze Abschnitt ohne Stromversorgung lässt sich verschmerzen, beim Überholen auf der linken Spur liegt ja auch keine externe Spannung an. Weiterer Vorteil: Geringere Gefährdung für Personen auf der Brücke.
Ich bin eigentlich auch ein Freund der Schiene, allerdings gibt es leider die klassischen Güterbahnhöfe in den Städten nicht mehr. Ich denke, dass die Schiene für den Internetversandhandel (der sicherlich noch zunehmen wird) zu unflexibel ist. Beim Transport von industriellen Vorprodukten ist das natürlich anders, da macht es aufgrund der transpotierten Mengen Sinn und es gibt weniger Aufwand bei der Zusammenstellung der Züge.
Gut, den Fahrdraht zu unterbrechen wäre natürlich auch eine Möglichkeit. Kommt natürlich drauf an wie schnell sich die beiden Stromabnehmer ab- und anbügeln lassen. Das System scheint sowieso extrem abhängig von der Funktionsweise der Abnehmer zu sein.
Eventuell könnte man diese Stellen auch durch Deckenstromschienen überbrücken. Alles Fragen der Ausgestaltung.
Neben den Brückenbauwerken stellen sich mir auch Fragen der Stromversorgung. Wenn ich das richtig aufgefasst habe, soll der eHighway mit Mittel- und Gleichspannung versorgt werden. Hier wären die genauen Daten der elektrischen Versorgung interessant. Und Gleichstrommotoren können ja maximal mit etwa 1,5 kV betrieben werden. Wegen der relativ niedrigen Spannung des Gleichstromnetzes sind in den Videos ja auch zwei Fahrdrähte zu sehen. Und mich würde der Verbrauch und der Wirkungsgrad des Gesamtsystems interessieren. Die Energieverluste sind ja durchaus eine Hausnummer.
Für die Versorgungssicherheit bzw. Systemstabilität ist wie von Ihnen bereits gesagt, die Anzahl der Unterwerke von essentieller Bedeutung.
Der Schienengüterverkehr hat das große Problem in der Güterfeinverteilung. Die Bahn hat sich auch extrem auf die Montan-, Stahl- und Automobilindustrie fokussiert. Durch die Containerisierung von Gütern hat sich das ein wenig gebessert und die Transporteffizienz wurde erhöht. Auch ist ein leistungsfähiger Nahverkehr im Nachlauf mit Lkw möglich geworden. Aber für den ganzen eCommerce-Bereich ist die Eisenbahn wohl nur sehr schwer nutzbar. Auch wenn es hier durchaus auch Konzepte gibt… ;-)
Super spannender Artikel! Der Zwinker bei deinem Kommentar ging wahrscheinlich in meine Richtung?! Natürlich hast Du recht, wenn Du sagst, dass wir mit den heutigen Strukturen leben müssen und gut daran tun, den Straßengüterverkehr zu optimieren. Ich sehe aber durchaus großes Potential darin, andere bestehende Infrastrukturen nicht zu vernachlässigen. Meiner Meinung nach wird es Zeit, die durch die externen Kosten des Straßenverkehrs entstandende Wettbewerbsverzerrung anzugehen. Das mag uptoisch und wie ein Kampf gegen Windmühlen anmuten – was aber kein Grund sein sollte, solch ein Ziel aus den Augen zu verlieren und den leichteren Weg zu wählen.
Hey Jan,
Ja, der Zwinker ging in deine Richtung. Ich schulde dir übrigens noch eine Mail…hab ich nicht vergessen.
Strukturelle Veränderungen benötigen immer eine gewisse Zeit und sollten keine top-down-Entscheidung sein. Ich denke, die Schweiz hat das in den siebziger und achtziger Jahren recht gut gezeigt, wie es gehen kann. Dafür muss aber ein breiter gesellschaftlicher Konsens entstehen, den ich bisher noch nicht sehe. Hinzu kommt, dass Verkehrspolitik in Deutschland zumeist recht unspektakulär daher kommt. Große Innovationen bzw. Vorschläge kamen in den letzten Jahren eigentlich immer aus gewissen Teilen der Wirtschaft bzw. von jungen Designern.
Eine vollständige und verursachergerechte Internalisierung der externen Kosten wäre sicherlich wichtig. Hier hat sich in den letzten Jahren ja auch einiges getan. Den ganz großen Wurf gab es aber auch hier nicht. Aber ich muss ehrlicherweise zugeben, dass ich selber noch keine wirkliche Idee habe, wie man das gerecht und umfassend umsetzen könnte.
Ich weiß nur, dass wir die bisherige Infrastrukturfinanzierung auf Basis der Kfz- / bzw. Kraftstoffsteuer nicht mehr weiterführen können werden. Da stehen große Investitions- und Instandhaltungsaufwände einer steigenden Kraftstoffeffizienz und der Elektrifizierung von Verkehren entgegen. Bleibt eigentlich nur eine fahrleistungsabhängige Maut. Dieses ganze Gebiet wird in den nächsten Jahren sicherlich äußerst spannend…
Gruß,
Martin
Ich denke auch, dass aufgrund der relativ niedrigen Spannung in regelmäßigen Abständen eine Einspeisung erfolgen muss, um die Verluste gering zu halten, bei U- und S-Bahn ist das ja auch so.
Die O-Busse in Innenstädten haben auch 2 Fahrdrähte, einen Hin- und einen Rückleiter, bei der Bahn sind die Schienen der Rückleiter. Das völlig Neue an dem eHighway-Konzept sind eigentlich nur die Stromabnehmer: Bei O-Bussen werden Schleifer verwendet, die den Fahrdrähten durch mechanische Führungen direkt folgen. Das Problem ist, dass die Schleiferkontakte schnell verschleißen und die Schleifer bei einem Herausspringen manuell eingefädelt werden müssen. Das ist für Autobahnen natürlich nicht praktikabel. Daher kommt die aufwändige Technik mit einem Scanner zum Einsatz, der die Stromabnehmer aktiv zu den Fahrdrähten ausrichtet. Bei der Bahn sind ist der Fahrdraht im Zick-zack Muster gespannt, damit die Schleiffläche des Stromabnehmers gleichmäßig abnutzt. Beim eHighway-Konzept wird diese Pendelbewegung vom Stromabnehmer selbst vorgenommen, weil man dem Fahrer nicht zumuten kann, ständig Schlangenlinien zu fahren.
Eine alternatives Konzept wäre, eine Stromschiene mittig in die Fahrbahn bündig abschließend einzulassen (als Nullleiter). Dann würde ein Fahrdraht ausreichen und man könnte einen herkömmlichen Stromabnehmer wie bei der Bahn verwenden. Wahrscheinlich es aber zu gefährlich, die Stromschiene beim Spurwechsel zu überfahren, da sie gerade bei Nässe sehr rutschig sein wird. Vielleicht würde eine Profilierung der Stromschiene die Rutschfestigkeit erhöhen.
Ich bin mir gerade nicht sicher, ob eine Stromschiene übrhaupt praktikabel wäre. Lkw sind ja wegen ihrer Gummibereifung isoliert und eine isolierte Schienenanlage fehlt ja auch. Deswegen muss man den Stromabnehmer zweipolig ausführen… Oder irgendetwas mit den Oberleitungen anstellen (aber keine Ahnung was)
Aber ich komme hier allmählich an meine Wissensgrenzen was elektrische Bahnen bzw. elektrischen Betrieb angeht. Müsste ich mich nochmal intensiv damit auseinandersetzen, oder jemanden von meinen Kommilitonen mit der Vertiefung “Elektrische Bahnen” fragen. Die können das vermutlich im Schlaf…
Hallo,
auch wenn ich die Technik letztens schon einmal auf internen Seiten gesehen habe, finde ich das Thema ziemlich spannend.
Immerhin kämpft man ja schon länger damit, mehr Güter auf die Schiene zu bringen Die meisten (Politiker) stimmen hier zwar zu, auch wenn entweder niemand etwas dafür tut oder keiner Lösungen parat hat.
Und wenn ich Bahnexperten so anhöre, dann ist die Schiene wohl an der Kapazitätsgrenze angelangt. Es müssten also (viel) mehr Schienen gebaut werden, um mehr Güter zu tranportieren. Das ist aber nicht machbar (siehe Probleme bei neuen Leitungen) und außerdem hat man dann noch das Problem des Umladens.
Was also liegt näher als das: Statt die Güter auf die Schiene zu bringen, bringt man einfach die Schiene unter die Güter! Voila!
Volle Flexibilität, da die LKW das gesamte Straßennetz benutzen können (entweder elektrisch auf der Autobahn oder dieselelektrisch, wenn es keinen Draht gibt),
die Kapazität reicht ebenfalls aus (es wird im Vergleich zu heute dadurch ja nichts eingeschränkt)
und nachdem es wahrscheinlich viel einfacher (sprich: günstiger) ist, genügend starke Motoren zu bauen, sollte es auch weniger Überholvorgänge geben.
Außerdem spart das reine Fahren auf lange Sicht (LKWs haben ja eine sehr große Fahrleistung) sogar Geld.
LKW könnten dann sogar noch auswählen, ob sie Batterien für z.B. 50-100 km an Bord nehmen, damit der Lieferverkehr abseits der Autobahnen ebenfalls großteils elektrisch durchgeführt werden kann. Damit bekommt man z.B. so Probleme wie Lärm, Abgase (Feinstaub), Vibrationen v.a. in der Stadt, in den Griff.
Natürlich wäre so ein System auch geeignet, LKW, die in Deutschland unterwegs sind, zu bevorzugen (diese werden dann mit dem System ausgerüstet sein) ohne sich dem Verdacht des Protektionismus auszusetzen. Dann das ist es ja nicht. Es ist einfach ein Angebot und jeder kann das annehmen oder nicht.
Auch das Problem des Ladens hat man damit umgangen, da das während der Fahrt durchgeführt wird und man auf die Batterien nicht unbedingt angewiesen ist.
Was ich nicht absehen kann ist, wie viel Energie so eine “rollende” Landstraße benötigt. Immerhin wird hier sicherlich mehr Energie benötigt, als es bei den Zügen der Fall ist (es wird ja mehr Masse pro KM oder Zeit bewegt). Also eine Segmentierung ist sicher sinnvoll. Aber auch hier gilt: Wenn das System einmal einige Minuten ausfällt, bricht nichts zusammen, da es ja mit dem Diesel weitergeht. Ob man die Trasse auch als Stromtrasse nutzen kann, um Energie von Norden nach Süden zu befördern, weiß ich nicht. Angeblich soll es hier ja an “Stromautobahnen” mangeln (was ich nicht glaube – das ist eher ein Speicherproblem. Gehört aber nicht hierher).
Das mit den Brücken sehe ich übrigens ebenso entspannt: Die Leitungen kann man ja darunter weglassen. Das System bügelt sich vorher automatisch ab und danach wieder an. Eine Überbrückung von sagen wir mal 10 -100 Sekunden sollte so ein System abkönnen. Das wird ja auch bei Überholvorgängen benötigt, da in diese Zeit der Diesel anspringen muss.
Zu den Kosten habe ich gelesen (sorry – habe gerade den Link nicht): Alle A1-A9 Autobahnen (~5.800km) sollte ca. 14 Mrd Euro kosten. Das klingt jetzt erst einmal ziemlich viel, aber ich glaube mich zu erinnern, dass sich das relativ schnell amortisieren kann. Wenn man bedenkt, wie viel alleine die ICE-Bahnstrecke Nürnberg-München gekostet hat, dann ist das auch wahrlich nicht viel im Vergleich zu dem erheblichen Potential, das man hier hat.
Also man muss sicherlich noch etwas mehr forschen, aber das sollte ja gerade die Stärke des Standortes hier sein.
Mark
Hallo Mark,
generell meine Zustimmung. Das geschlossene System Eisenbahn bzw. Schienengüterverkehr hat einige Vorteile, aber auch einige gravierende Nachteile. Die Güterfeinverteilung lässt sich nur mit relativ großem Aufwand gestalten. Allerdings hat der Container hier schon eine große Verbesserung gebracht und ich gehe davon aus, dass die Containerisierung von Gütern in Zukunft weiter zunehmen wird. Es entstehen ja auch einige kleinere Terminals mit ein, zwei oder drei Reachstakern, die ein relativ kleines Einzugsgebiet abdecken. Aber auch hier spielt der Lkw eine Schlüsselrolle.
In Deutschland reden wir sehr gerne und viel darüber, mehr Güter von der Straße auf die Schiene zu verlagern. Allerdings handelt die Politik nicht entsprechend ihrer Aussagen. In den letzten Jahren wurden keine wirklich großen Investitionsvorhaben für den Schienengüterverkehr durchgeführt. Das ändert sich mittlerweile ein wenig, ich hoffe aber immer noch auf den Bau einer speziellen Trassen nur für den Güterverkehr statt für den Hochgeschwindigkeitsverkehr. Man könnte auch die Kapazität des Schienennetzes für Gütertransporte erhöhen. Dazu müsste man punktuell investieren, Personenverkehr und Güterverkehr entflechten bzw. Züge unterschiedlicher Geschwindigkeiten entflechten, den grenzüberschreitenden Verkehr weiter fördern und weitere grenzüberschreitende Strecken bauen / elektrifizieren, die Hinterlandanbindung des Hamburger Hafens stärken bzw. die Anbindung der ARA-Häfen und das Güterverkehrskorridorkonzept in Angriff nehmen (siehe unteres Drittel dieses Artikels: http://j.mp/oXwBPA
– muss ich vermutlich auch mal entflechten.. ;-))
Die Vorteile des eHighways sehe ich ebenso. Zum Energieverbrauch kann ich sagen, dass dieser pro Tonne sicherlich um ein Vielfaches höher liegt als beim Schienengüterverkehr. Dies ist einfach dem höheren Reinungskoeffizienten zwischen Gummi – Asphalt im Vergleich zu Stahl – Stahl geschuldet. Bei zunehmendem Güterverkehrsvolumen werden wir uns allerdings nicht nur auf die Bahn verlassen können, v.a. wenn man sich bereits heute einmal die Gütermengen betrachtet, die mit Lkw transportiert werden. Hier lässt sich definitiv einiges am Prozess verbessern und effizienter und umweltfreundlicher gestalten.
Einbindung in die Energienetze dürfte recht schwierig werden, da es sich erstens um Gleichstrom handelt mit entsprechendem Ohmschen Widerstand und zweitens die Rekuperationsenergie bremsender Lkw zusätzlich ins Netz gespeist wird und es hier durchaus zu Problemen mit der Laststeuerung kommen kann, wenn nicht genug Abnehmer im selben Streckenabschnitt sind. Aber ich bin kein Elektrotechniker, von daher ist diese Aussage mit Vorsicht zu genießen… ;-)
Gruß,
Martin
Mich interessiert bei diesen Entwicklungen, ob durch die aufwändige Stromabnehmer-Technik die Oberleitung an sich einfacher / billiger wird (gerade bei Abzweigungen und Kreuzungen) und ob das ein Weg ist, den O-Bus als Öffentliche Elektro-Mobilität voranzubringen.
Ich hätte nichts dagegen, wenn die O-Bus-Oberleitung auch von (vielleicht kleineren, stadttauglichen) LKWs mit genutzt werden würde. Damit könnte man dann in der Stadt die Oberleitungen auch besser nutzen und somit wirtschaftlicher machen.
Die Erhöhung der Höchstgeschwindigkeit durch die neue Technik dürfte für den O-Bus im Regionalverkehr nicht so sehr die Rolle spielen, da es sicher kaum Regionalbus-Linien gibt, für die sich eine Oberleitung (auch nicht mit Mitnutzung durch Lkws) lohnen würde.
Hallo,
die Technik bietet auf jeden Fall die Möglichkeit, den Obus-Verkehr effizienter zu gestalten. So könnte beispielsweise auf die aufwendigen Weichen in Kreuzungsbereichen verzichtet werden, da man vor der Kreuzung ab- und dann wieder anbügeln könnte. Hinzu kommt der Vorteil diesen Vorgang während der Fahrt durchführen zu können, was bei heutigen O-Bussen ja nicht der Fall ist.
Die Fahrleitungsinfrastruktur können auch günstiger werden, wenn der Lieferverkehr oder z.B. die Müllabfuhr das Fahrleitungsnetz ebenfalls mitbenutzen würde.
Viele Grüße,
Martin Randelhoff
Das Tirol-Adria-Projekt wurde in den Teilen „C und „D“ durch sehr nützliche und mutige Initiativen ergänzt und wird mit folgenden Inhalten neu vorgelegt:
1. Flussraum-Bewirtschaftungskonzept “River-Room-Recreation”
2 Erneuerbare Energie,
3. E-Mobilität,
4. Strom- und Datenleitungen.
Die eigentliche Innovation des Projektes C ist die Abdeckung – in Form eines Baldachins – von Flussläufen, Autobahnen und Straßen als Grundlage für folgende Nutzungen:
a) die Erzeugung elektrischer Energie mit PV-Überdachungen,
b) die Unterbringung von Strom- und Datenleitungen im Traggerüst der Überdachung von Flüssen, Autobahnen und Straßen, welche als ununterbrochene Korridore dazu besonders geeignet sind.
c) Die Montage von Fahrleitungen zur Elektrifizierung von Fahrspuren für die E-Mobilität (Trolleytruck e Filobus auf Autobahnen, Straßen oder sogar für Schiffe auf Binnenwasserstraßen). Die Antriebsenergie für die elektrisch betriebenen Fahrzeuge wird zeitweise direkt vom darüber liegenden PV- Foliendach bezogen.
Italien könnte so ca. 60.000.000.000 kWh Strom im Jahr produzieren, das sind 20 % des Strombedarfes und entsprechen der Kapazität von etwa 9 AKW’s. Mit dem Bau der PV-Anlagen könnte auf dem gesamten Staatsgebiet begonnen und sofort fossile durch erneuerbare Energie ersetzt werden. Andere Erzeugungsanlagen brauchen Jahre bis mit dem Bauarbeiten begonnen werden kann und wenn diese dann nach einem Jahrzehnt in Betrieb gehen und vielleicht mit Atomkraft oder mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, führt dies zu neuen Abhängigkeiten und Unsicherheiten.
Gerade Italien könnte der Energieabhängigkeit, der Wirtschafts- und Beschäftigungskrise entgegenwirken indem es die südliche Sonne durch PV-Überdachung von unproduktiven Flächen nutzt, oder noch mehr dort, wo ein Photovoltaik-Baldachin sogar Vorteile für die Benutzung und Instandhaltung von Straßen bringt und den Strom direkt für die elektrifizierten Fahrspuren liefert. Beim Kfz mit Radnabenantrieb erreicht man dabei einen Wirkungsgrad von sogar 96 % (Diesel-Pkw 20 %). Beim wasserstoffbetriebenen Fahrzeug erreichen nur 11 % des ursprünglichen Solarstromes – hauptsächlich wegen der unvermeidbaren Umwandlungsverluste – den Asphalt! Dem Wirkungsgrad des elektrischen Antriebes entsprechend ist auch der Anteil der zurückgewinnbaren Bremsenergie.