Energieeffiziente emissionsfreie elektrische Schienenfahrzeuge der Zukunft

Abstract

Zunehmender Bevölkerungswachstum, die Knappheit der natürlichen Ressourcen, zunehmende Energiepreise und immer strengere Anforderungen in ökologischer Hinsicht fordern einen dringenden Handlungsbedarf bei der Reduktion der Emissionen und des Energieverbrauchs der Schienenfahrzeuge.<br />In dieser Arbeit wird der Energieverbrauch von Schienenfahrzeugen systematisch analysiert, vorhandene Potentiale zur Steigerung der Energieeffizienz der Schienenfahrzeuge untersucht und aufgezeigt. Eine Prognose der Entwicklung des Energieverbrauchs der Schienenfahrzeuge in der Zukunft und einige neue Ideen für die Reduktion des Energieverbrauchs werden vorgestellt. Ein besonderes Augenmerk wurde der Nutzung der beim Bremsvorgang freiwerdenden Energie einerseits und anderseits der Nutzung der Abwärme von den Komponenten des Antriebssystems für die Heizung gewidmet.<br />Als methodischer Weg wurde eine ganzheitliche Betrachtung des Produktlebenszyklus eines Schienenfahrzeugs gewählt, unter der Berücksichtigung vieler Randbedingungen wie Energiemärkte, Ecotreding, politische Instrumente, Verkehrszeiten und des wahren Wertes der von einen Schienenfahrzeug aufgenommenen Energie. Eine durchgreifende und vollständige energetische Optimierung der Schienenfahrzeuge die zu vollen Nutzung des energetischen Potentials führt, kann nur auf der Betrachtung des gesamten Lebenslaufs beruhen, nicht auf isolierten Teilaspekten. Das energetische Potential eines Fahrzeugs kann wirksam ausgenutzt werden, wenn das Fahrzeug ganzheitlich betrachtet und bewusst gestaltet wird.<br />Die großen Potentiale für die Senkung der Emissionen und des Energieverbrauchs im Schienenverkehr werden heute noch nicht ausgenutzt.<br />Diese Arbeit illustriert die bestehenden Potenziale und die Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung.<br />

Increasing population growth and energy costs, the scarcity of natural resources and ever stricter ecological requirements, demand an urgent need for action with the reduction of the emissions and the energy consumption of rail vehicles.<br />In this work the energy consumption of rail vehicles was systematically analysed and the potential for the increase of energy efficiency of rolling stock examined and illustrated. A prognosis of the future energy consumption of rail vehicles and some new ideas for the reduction of energy consumption are presented. Special attention was dedicated to the regeneration of brake energy and of heat losses from propulsion system components for heating the passenger area in the rail car.<br />From the methodological perspective, a holistic approach to the life cycle of a rail vehicle was followed, taking into consideration the influence on energy markets, eco-trading, political instruments, traffic times and the true value of the energy consumed by the rail vehicles.<br />A thorough optimisation of energy consumption of rail vehicles can only be achieved by taking into account the entire vehicle life-cycle rather than partial aspects alone. This approach can lead to the comprehensive use of the energy potential.<br />Currently existing, promising potentials for the reduction of emissions and consumption of energy of rail vehicles remain unused. The presented thesis describes the potentials and various approaches to increase the efficiency of energy use.