Energieverbrauch eines Velaro (Grunddaten aus Wikipedia) (Allgemeines Forum)

ICE-T-Fan, Sonntag, 21.12.2008, 00:41 (vor 6295 Tagen) @ mrhuss
bearbeitet von ICE-T-Fan, Sonntag, 21.12.2008, 00:44

Scheint nicht deine Stärke zu sein auf Argumente anderer Menschen einzugehen und stattdessen pauschale Totschlagargumente vorzubringen, wie "Die Rechnung ist stark vereinfacht.". Natürlich ist sie das, sonst würde sie kein Mensch, der nicht 1er-Physik-Abitur oder Physik-Studium hat, nicht mehr durchblicken.

Ok ok, ich war zugegebenermaßen etwas pauschal. Aber um das mal etwas auszuführen, warum Deine Rechnung so nicht stimmt:

Um einen Gegenstand mit einer Masse von einer Tonne von 0 auf 200 zu beschleunigen, brauch ich dafür Energie. Und zwar immer gleich viel, ganz egal, wieviel Leistung der Motor hat, den ich dazu nehme. Von daher hat die Leistungsaufnahme des Antriebs in der Gleichung schon mal nichts verloren. Was sich auf den Energieverbrauch auswirkt ist stattdessen natürlich die Masse, der Rollwiderstand, der Luftwiderstandsbeiwert und der Wirkungsgrad. All das fehlt aber in Deiner Gleichung. Somit ist einfach der Ansatz komplett falsch, sorry.

Die Motorleistung ist aber so dimensioniert, dass sie Luftwiderstand, Rollwiderstand, Zugmasse und Wirkungsgrad kompensiert beziehungsweise beinhaltet.
Natürlich ist die kinetische Energie eines Objektes nur von Masse und Geschwindigkeit abhängig und nicht davon wodurch es seine Geschwindigkeit erlangt hat, jedoch berechnet sich die Energie auch aus Leistung mal Zeit.

Außerdem: Welche kinetische Energie hat der Zug am Ende seiner Fahrt (relativ zur Erde)?
Antwort: 0 (Er steht ja wieder)

Nach deiner Argumentation dürfte er dafür also keine Bewegungsenergie benötigt haben, sofern Start und Ziel auf der gleichen Höhe sind.
(Gut abgesehen davon muss noch der Luft- und Rollwiderstand kompensiert werden und es wird nicht 100% der kinetischen Energie rückgespeist.)

Jetzt nehmen wir mal die Formel für die kinetische Energie:

E = m / 2 v²

und dazu noch die Formel der Energie über die Antriebsleistung:

E = P * t

v lässt sich ausdrücken über:

v = a * t ; t = v /a

a lässt sich ausdrücken über:

s = a/2 t² | a = 2s/t²

-------------------------------

P * t = m/2 v²

P = m/2 v² / t

P = m/2 a²t² / t = m/2 a²t

P = m/2 4s²/t³ = 2ms²t³

Die Antriebsleistung hängt also von Masse, Wegstrecke und Zeit ab.
Was wir aber suchen ist die Energie, also brauchen wir erstmal die Gesamtfahrzeit:

t = Kubikwurzel(2ms²/P)

Wenn man für P 8,8*10^6 J/s, für m 670.000 kg und für s 100.000 m einsetzt:

t = Kubikwurzel(2*670.000 kg * 100.000² m² / 8,8*10^6 (kgm²/s³))

t = 913 Sekunden

d.h. wenn der Velaro auf ebener Fläche vollbesetzt seine gesamte Antriebsleistung benutzt, so braucht er für 100 km 913 Sekunden Fahrzeit.... das ist etwa eine Viertelstunde.
Bedingung: Die Antriebsleistung wird komplett in kinetische Energie umgesetzt und der Zug beschleunigt die ganze Zeit über.

In der Realität ist bei 300 km/h Schluss und es gibt noch Widerstand.... daher rechnete ich mit der doppelten Fahrzeit von 1800 Sekunden (30 min), was einfach ein fahrplantechnischer Erfahrungswert ist.

Theoretisch unter optimalen Bedingungen und ohne Geschwindigkeitslimit und ohne Widerstand würde der Zug mit nur 0,3 Liter pro 100 km pro Person benötigen gegenüber meiner Rechnung von 0,6 und meiner Aufrundung auf 1 auskommen.