Die Motorleistung ist aber so dimensioniert, dass sie Luftwiderstand, Rollwiderstand, Zugmasse und Wirkungsgrad kompensiert beziehungsweise beinhaltet.

Und diese Annahme ist schon mal grundfalsch.

Da wird dir der Hersteller aber was anders erzählen ;)
Ein Gerät wird immer so dimensioniert, dass es den gegeben Anforderung standhält (oder theoretisch halten soll.)

Du wirst mir wohl zustimmen, dass ICE 3 und ICE-T aufgrund der Kopfform einen ähnlichen Luftwiderstandsbeiwert haben. Der siebenteiligee ICE-T ist nur wenig kürzer und leichter als ein ICE 3, trotzdem hat der ICE 3 doppelt so viel Leistung (ca. 8 MW gegenüber 4 MW beim ICE-T).

Wie du im anderen Beitrag schon korrekt schriebst, wächst der Luftwiderstand quadratisch mit der Geschwindigkeit.
Da der ICE3 30% schneller als ein ICE-T ist, also 1,30 mal so schnell, ist der Luftwiderstand 1,7 mal so groß. Somit braucht ein ICE3 1,7 mal soviel Leistung pro Zugmasse als ein ICE-T. In der Realität wurde halt einfach 2,0-fache Leistung genommen, da auch Rollwiderstand ansteigt und der Zug größer und schwerer ist.

Und wie soll der Wirkungsgrad da schon beinhaltet sein? Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von Leistungsaufnahme und der Leistung, die tatsächlich am Rad ankommt. Das taucht aber hier nirgends auf.

Brauch ich auch nicht, weil ich meine theoretische Rechnung bei angenommenen 100% ausgerechnet und den Endwert dann einfach nochmal verdoppelt habe... was dann ca 50% entspricht. (nicht ganz, da nicht alle Variablen linear zueinander sind)

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.

[...]

Jetzt nehmen wir mal die Formel für die kinetische Energie:

[...]

Diese Rechnung ist zwar schön und gut, hat aber mit dem eigentlichen Problem nichts zu tun! Du rechnest nämlich hier nur aus, wie lange ein Zug mit einer bestimmten Leistung bei konstanter Beschleunigung für 100km braucht.

Doch hat sie, diese Rechnung zeigt den Grenzwert, wenn man alle Widerstandswerte weglässt und die Antriebsenergie zu 100% in kinetische Energie umsetzt. Zur Abschätzung des tatsächlichen Verbrauch, muss man erstmal wissen was bei 100% herauskommt. Diese Rechnung habe ich nur zur Verdeutlichung der ersten nachgetragen.

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.

Und wenn jetzt der ICE 3 nur 150 km/h fahren würde, würdest Du dann halt mal mit der vierfachen Fahrzeit rechnen? Dann würde er auf einmal doppelt so viel verbrauchen, obwohl er nur halb so schnell fährt. Kann ja wohl auch nicht sein, oder? ;)

Wenn ich 150 km/h fahre, brauche ich auch nur ein Bruchteil der Gesamtleistung, da kinetische Energie mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zunimmt.
Bei halber Geschwindigkeit habe ich nur ein Viertel für die kinetische Energie.

Fazit:

Genau diese Schätzung, der "fahrplantechnische Erfahrungswert", ist das einzige Element in dieser Gleichung, mit dem Du nachher tatsächlich Rückschlüsse auf den Verbrauch ziehst.

Von daher kannst Du auch gleich den Verbrauch direkt schätzen, das kommt ungefähr aufs gleiche raus.

Nein kommt es nicht, da ich ja Angaben wie Zugmasse, Fahrstrecke, Höchstgeschwindigkeit, Gesamtleistung und Anzahl der Personen vorliegen habe.
Es wäre unsinnig Angaben schätzen zu wollen, ie festliegen ;)

Natürlich halbiert sich nicht immer die Fahrzeit, nur weil man doppelt soviel Antriebsleistung hat, ich denke mal darauf zielt deine Kritik ab.

Nein, die Kritik zielt darauf ab:

Eine Glühbirne mit einer Leistung von sagen wir 60 W verbraucht halt einfach immer gleich viel.

Der ICE braucht aber nicht konstant seine 8 MW, deswegen kann man nur mit der Angabe der maximalen Leistungsaufnahme schlicht und ergreifend den Verbrauch nicht ausrechnen!

Ich habe ja keinen konkreten Energiewert ausgerechnet, sondern nur mithilfe der maximal möglichen Leistung den maximal möglichen Verbrauch pro Zeiteinheit abgeschätzt. Mehr als diese 8 MW plus 10% für Elektronik und Klima kann der Zug nicht verbrauchen, egal wie schlecht die Wirkungsgrade und Widerstandswerte sind, weil mehr die Bordelektrik nicht zulässt ;)

Dazu müsste man schon sehr genau abschätzen, wann wieviel Leistung tatsächlich aufgenommen wird. Und genau da funktioniert Dein Ansatz nicht, weil Du es Dir viel zu einfach machst, wenn Du jetzt sagst, dass der Zug sagen wir die Hälfte der Zeit unter Volllast fährt. Diese Schätzung ist einfach _viel_ zu ungenau!

Diese Schätzung ist für meinen Modellfall sogar recht genau.

Um auszurechnen, wieviel Leistung für den Beschleunigungsvorgang aufgenommen wird, wieviel für ein Beibehalten der Geschwindigkeit und wieviel beim Bremsen zurückgespeist wird, braucht man viel mehr Angaben.

Die wir nicht direkt gegeben haben, warum ich den Umweg über die Leistung genommen habe. Egal wie groß die unbekannten Variablen sinde, die Leistung des Velaro ist immer gleich begrenzt.

Und allein für das Berechnen der Leistungsaufnahme in der Beschleunigungsphase fehlen einfach zu viele Angaben in Deiner Gleichung, wie zum Beispiel die Masse des Zuges und der Windwiderstand, der im übrigen mit der Geschwindigkeit quadratisch wächst und irgendwann nicht mehr zu vernachlässigen ist.

Weil mir diese Werte fehlen, habe ich über die Leistung gerechnet, da egal wie schwer der Zug ist und egal wie stark er durch dne Luftwiderstand gebremst wird, nie über die 8,8 MW kommen wird ;)

Natürlich halbiert sich nicht immer die Fahrzeit, nur weil man doppelt soviel Antriebsleistung hat, ich denke mal darauf zielt deine Kritik ab.

Nein, die Kritik zielt darauf ab:

Eine Glühbirne mit einer Leistung von sagen wir 60 W verbraucht halt einfach immer gleich viel.

Der ICE braucht aber nicht konstant seine 8 MW, deswegen kann man nur mit der Angabe der maximalen Leistungsaufnahme schlicht und ergreifend den Verbrauch nicht ausrechnen!

Dazu müsste man schon sehr genau abschätzen, wann wieviel Leistung tatsächlich aufgenommen wird. Und genau da funktioniert Dein Ansatz nicht, weil Du es Dir viel zu einfach machst, wenn Du jetzt sagst, dass der Zug sagen wir die Hälfte der Zeit unter Volllast fährt. Diese Schätzung ist einfach _viel_ zu ungenau!

Um auszurechnen, wieviel Leistung für den Beschleunigungsvorgang aufgenommen wird, wieviel für ein Beibehalten der Geschwindigkeit und wieviel beim Bremsen zurückgespeist wird, braucht man viel mehr Angaben.

Und allein für das Berechnen der Leistungsaufnahme in der Beschleunigungsphase fehlen einfach zu viele Angaben in Deiner Gleichung, wie zum Beispiel die Masse des Zuges und der Windwiderstand, der im übrigen mit der Geschwindigkeit quadratisch wächst und irgendwann nicht mehr zu vernachlässigen ist.

Die Motorleistung ist aber so dimensioniert, dass sie Luftwiderstand, Rollwiderstand, Zugmasse und Wirkungsgrad kompensiert beziehungsweise beinhaltet.

Und diese Annahme ist schon mal grundfalsch.

Du wirst mir wohl zustimmen, dass ICE 3 und ICE-T aufgrund der Kopfform einen ähnlichen Luftwiderstandsbeiwert haben. Der siebenteiligee ICE-T ist nur wenig kürzer und leichter als ein ICE 3, trotzdem hat der ICE 3 doppelt so viel Leistung (ca. 8 MW gegenüber 4 MW beim ICE-T).

Und wie soll der Wirkungsgrad da schon beinhaltet sein? Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von Leistungsaufnahme und der Leistung, die tatsächlich am Rad ankommt. Das taucht aber hier nirgends auf.

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.

[...]

Jetzt nehmen wir mal die Formel für die kinetische Energie:

[...]

Diese Rechnung ist zwar schön und gut, hat aber mit dem eigentlichen Problem nichts zu tun! Du rechnest nämlich hier nur aus, wie lange ein Zug mit einer bestimmten Leistung bei konstanter Beschleunigung für 100km braucht.

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.

Und wenn jetzt der ICE 3 nur 150 km/h fahren würde, würdest Du dann halt mal mit der vierfachen Fahrzeit rechnen? Dann würde er auf einmal doppelt so viel verbrauchen, obwohl er nur halb so schnell fährt. Kann ja wohl auch nicht sein, oder? ;)

Fazit:

Genau diese Schätzung, der "fahrplantechnische Erfahrungswert", ist das einzige Element in dieser Gleichung, mit dem Du nachher tatsächlich Rückschlüsse auf den Verbrauch ziehst.

Von daher kannst Du auch gleich den Verbrauch direkt schätzen, das kommt ungefähr aufs gleiche raus.

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.

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.

Ich versuche meine Rechnungen so darzustellen, dass sie möglichst alle Leser verstehen. ;)

Da sich nunmal Energie aus Leistung und Zeit errechnet, so bleibt die Energie konstant wenn man die Zeit vergrößert und gleichzeitig die Leistung umgekehrt proportional verkleinert.

Beispiel:

Eine Glühbirne von 60 Watt, welche 30 min brennt, braucht eine Energie von 108 Kilojoule.
Eine Glühbirne von 120 Watt, welche 15 min brennt, braucht eine Energie von 108 Kilojoule.
Eine Glühbirne von 30 Watt, welche eine Stunde brennt, braucht eine Energie von 108 Kilojoule.

Ein ICE der doppelt solange mit halber Antriebsleistung fährt, braucht für die gleiche Strecke genausoviel Energie wie ein ICE der mit doppelter Antriebsleistung in der halben Zeit fährt.
Natürlich halbiert sich nicht immer die Fahrzeit, nur weil man doppelt soviel Antriebsleistung hat, ich denke mal darauf zielt deine Kritik ab.

Allerdings sind die Abweichungen zwischen Theorie und Praxis für besonders lange Strecken minimal, da sich dort die Abweichungen der Einzelstrecken größtenteils ausgleichen. Und selbst wenn Motorleistung und Fahrzeit nicht miteinander korrelieren, so wäre in dem Geschwindigkeitsfenster von 100 bis 200 km/h die Abweichung minmal, da dort Luftwiderstand & co noch nicht so stark zum tragen kommen wie bei 200+ km/h. Und auf deutschen Strecken wird nur auf kurzen Abschnitten wirklich schneller gefahren.

Im Falle des deutschen Bestandsnetzes liegt der Energiebedarf eh noch eine ganze Ecke unter meinen errechneten 1l/100km/Person, da die Maximalleistung fast nie gebraucht wird... eigentlich nur auf der KRM und vielleicht auf besonders steilen Strecken wie Frankenwald oder Geislinger Steige, aber dort ja auch mit extrem reduzierter Geschiwndigkeit.

Die Punkte 1 und 2 werden sich vermutlich gegenseitig herausrechnen

Auch wenn Du das fett schreibst, rechnen sich die Punkte 1 und 2 nie und nimmer gegenseitig auf.

manchmal sind hier schon leute da, die um alles in der welt zeigen müssen, welche paragraphenreiter und korinthenkacker sie sind. hauptsache an der rechnung

Vielen Dank für die Blumen.

Es geht hier nicht um Details der Rechnung. Sie ist einfach zu sehr vereinfacht, und zwar so stark, dass sich die Punkte 1 und 2 auf keinen Fall gegenseitig rausrechnen, auch wenn das ICE-T Fan noch so fett schreibt.

1.) Die Fahrzeit ist gerundet und in der Realität länger
2.) Der Antrieb arbeitet nicht immer unter Vollast
3.) Es gibt neben dem Antrieb noch weitere Verbraucher wie Klimaanlage und Bordelektronik.

Die Punkte 1 und 2 werden sich vermutlich gegenseitig herausrechnen, da längere Fahrzeit weniger Durchschnittsgeschwindigkeit und damit auch weniger genutzte Antriebsleistung bedeutet.
Der Verbrauch von Punkt 3 wird maximal 10% der Gesamtenergiemenge ausmachen.

Grob gerundet verbraucht der Velaro etwa 1 Liter pro Person und 100 km.

Zum anderen rechnet man bei Zügen in dem Fall soweit ich weiß mit einer durchschnittlichen Auslastung von nur 70%.

Nimmt man einen Touran, stopft ihn mit 7 Leuten voll, fährt der bestimmt auch nur mit 6l Diesel auf der Autobahn.

Die Frage ist dann nur, ob es so ein Spaß ist, einen voll beladenen Touran über die Autobahn kriechen zu lassen, denn bei 6l/100km dürftest Du mit dem kleinsten Diesel rechnen (sofern der sich bei der Fahrzeugmasse eines Touran überhaupt mit so wenig zufrieden gibt).

Ansonsten muss man immer mit Verlusten rechnen... ein Auto setzt ja auch nicht die gesamten 40 MJ/l in Vorwärtsbewegung bzw Antriebsleistung um, der Wirkungsgrad eines Otto-Motor liegt ja sowas bei 40-60% wenn ich das noch ausm Physikunterricht richtig mitbekommen habe.

Diesen Wirkungsgrad kriegen allenfalls moderne Diesel her. Die haben dann teilweise das Problem, dass man einen Zusatz-Heizer braucht, um den Innenraum auch dann heizen zu können, wenn der Motor noch kalt ist.

Wirkungsgrad eines Otto-Motor liegt ja sowas bei 40-60%

Geringer, eher so 20-40%

Also ich bin ehrlich gesagt ein wenig "enttäuscht". Ich hätte damit gerechnet, dass die nachbestellten ICE zumindest äußerlich baugleich der ersten und zweiten Variante sein werden...

Also wenn das Ding am Ende wirklich so aussieht fress ich nen Besen mit Stil. Die Velaro E, RUS und CN sehen (bis auf die größere Breite beim RUS) genau aus wie die ICE3. Vermutlich hat man das Bildchen nur gemacht um der Presse was zeigen zu können.

Die Zahl kenne ich nicht. Aber ist 2,x-3,x l/100 km pro Platz nicht ein bisschen viel? Man nehme ein Auto, das mit zwei Personen besetzt ist - das braucht ja dann weniger Energie pro Insasse?

Die Bahn ist doch, so liest man immer, gegenüber dem Auto deutlich umweltfreundlicher, was den Energieverbrauch angeht.

Die von der Bahn veroeffentlichen Vergleichsverbraeuche sind sehr missleitend und koennten falsch gedeutet werden. Wenn zB gesagt wird der Zug verbrauche 2l/ 100km und Fahrgast, dann waere es total falsch zu sagen: Ich nehme mein Auto besetze es mit vier Personen und bin deshalb umweltfreundlicher.... total verkehrt !! wenn diese 4 Personen anstelle des Autos die Bahn fuer ihren Transport waehlen, dann wuerden diese die entsprechenden Liter fossilen, einmalige und unwiederbringbare Energie nicht in Abgase und Laerm umwandeln und diese bliebe der Menscheit fuer bessere Zwecke erhalten. Diese 4 Personen im ICE als Fahrgast Nr. 576, 577, 579 und 579 wuerden energetisch im Verbrauch des ICEs gar nicht messbar sein dh. der Transport dieser 4 Umsteiger vom Auto ist als energieneutral zu betrachten. Der rechnerische Verbrauch/Fahrgast des Zuges wuerde sogar sinken...
Grundsaetzlich gilt wer anstelle eines fossilen Energie verbrauchenden Individualverkehrsmittel auf ein fahrplanmaessig verkehrendes oeffentliches Verkehrsmittel umsteigt, spart die Energie die sein Individualfahrzeug sonst verbraucht haette. Denn die Nichtbenutzung des oeffentlichen Verkehrsmittels verhindert nicht sein Verkehren.

Ein Verkehrsmittel welches mit Strom betrieben wird, wie die Bahn, ist besser als die Energie in tausenden Autos mit tausenden Auspueffen zu verheizen. Hast du schon mal an der Autobahn gestanden und den Laerm von sagen wir 600 vorbeirasenden Autos gehoert? Ein ICE der in wenigen Sekunden mit 600 Fahrgaesten vorbeifaehrt macht dagegen nur Musik die von sehr kurzer Dauer ist. Danach ist wieder Ruhe und die Voegel zwitschern...

Der Strom wird aus verschiedenen Energiequellen erzeugt wie Wasser, abgasfreie Kernenergie,Wind, Kohle, Erdgas. Moderne thermische Kraftwerke betrieben mit Erdgas erreichen schon heute einen Wirkungsgrad von >60%. Der Verlust bis zum Verbraucher Lok ist relativ gering und wird am Ende wohl sogar durch die rueckgewinnbare Bremsenergie wettgemacht.

Außerdem ist ein Auto auch viel langsamer als ein Zug.

Einspruch! GUM nimmt ja immerhin Autos aus Zuffenhausen als Referenz. ;-)

Wenn man den Energiebedarf eines Velaro für 160 km/h nimmt, so kommt man sogar schon unter 0,5 l/100km/Person.

Nimmt man einen Touran, stopft ihn mit 7 Leuten voll, fährt der bestimmt auch nur mit 6l Diesel auf der Autobahn.