Gröna Tåget Låg energianvändning i hög hastighet Evert Andersson

En presentation över ämnet: "Gröna Tåget Låg energianvändning i hög hastighet Evert Andersson"— Presentationens avskrift:

1 Gröna Tåget Låg energianvändning i hög hastighet Evert Andersson
Prof & projektledare

2 Hastighet och energiförbrukning
Vanligt uttalande: “Med ökad hastighet ökar energianvändningen” Detta är sant, med samma tåg och med samma procentuella platsbeläggning i tåget. Men så är det sällan! En mängd tekniska förbättringar brukar införas vilka minskar energianvändningen per plats-km. Dessutom: Med kortare restid ökar erfarenhetsmässigt platsbeläggningen i tåget p g a att tåget är mera attraktivt och konkurrenskraftigt. Detta ger i regel en minskad energianvändning per person-km.

3 Exempel (1) När X 2000 ersatte äldre lokdragna tåg på 1990-talet, ökade tågens maximala hastighet från 160 till 200 km/h. Restiden (Sto-Gbg) minskade från ca 4 timmar till drygt 3 timmar. Då minskade energianvändningen per plats-km med 11 % per person-km 28 % 1990 108 Wh/person-km Wh/person-km

4 Exemplet X 2000 Varför så bra?
El-energi, utagen från allmänna elnätet, alltså inkl förluster i järnvägens elektr matning.

5 Ytterligare förbättring
X SJ har infört ett nytt system för prissättning och biljettförsäljning. Platsbeläggningen på X 2000 har ökat från ca 55 % till ca 70 %. Den specifika energianvändningen (per person-km) har därför från 2004 till 2010 minskat ytterligare ca 20 %. Detta är vårt snabbaste och samtidigt mest energieffektiva tåg. 108 Wh/person-km 1990 Wh/person-km Wh/person-km

6 världens mest energieffektiva tåg.
Exempel (2) Japanska Shinkansen (Serie 300 & 700) är troligen världens mest energieffektiva tåg. Det är samtidigt ett av världens snabbaste tåg med en topphastighet på km/h; Medelhastighet km/h (beroende av antal stopp) Energianvändningen (per person-km) vid 65 % beläggning är ytterligare ca 25 % lägre än på dagens X 2000. 46 Wh/person-km

7 Historiska jämförelser
Specifik energianvändning Inkl förluster i järnvägens elektriska matning El-energi per person-km (Wh)

8 Hur påverkas energianvändningen?
Oförändrat tåg. Ökar (+) /minskar (-) med höjd hastighet Luftmotstånd (aerodynamik) Acceleration Rullmotstånd (hjul-bana) ±0 Komfort och hjälpkraft (värme, ventilation ...) – Stigningar – 1) ______________________________ Tågets större rörelseenergi gör att tåget övervinner ett måttligt stort uppförslut med obetydlig hastighetsförändring. Ofta kan stigningar övervinnas utan extra dragkraft och utan att nämnvärd tid förloras.

9 Varför kan högre hastighet ge lägre energianvändning?
• Alla faktorer ger inte ökad energi – några ger lägre Tåget konstrueras för högre hastigheter (spec aerodyn) - för att ökat luftmotstånd ökar kostnader för högre effekt - för att inte öka energianvändningen. En ny generation tåg drar nytta av den fortgående tekniska utvecklingen, bl a motorvagnståg i stället för loktåg - mindre massa att accelerera - större andel motoriserade axlar medger mera elektrisk bromsning och ökad energiåtermatning. Även minskade förluster i elsystemen (fordon + infra). Strävan mot högre kostnadseffektivitet och kapacitet går oftast hand i hand med ökad energieffektivitet. Exempel: Flera platser per meter tåg ökar kapaciteten samt minskar både kostnader (per plats-km) och energi. ______________________________ Tågets större rörelseenergi gör att tåget övervinner ett måttligt stort uppförslut med obetydlig hastighetsförändring. Ofta kan stigningar övervinnas utan extra dragkraft och utan att nämnvärd tid förloras.

10 Framtida snabbare tåg? Gröna Tåget?
Programmet Gröna Tåget levererar idéer, förslag och möjliga tekniska lösningar för ett framtida snabbtåg som passar svenska och nordiska förhållanden. Vad är tekniskt och ekonomiskt möjligt? Hur tåget slutligen kommer att utformas bestäms av köpare och leverantör.

11 Konceptet Gröna Tåget • Mindre tågenheter med ca 300 sittplatser, som kan multipelkopplas till längre tåg vid behov Detta ger flexibilitet och en högre genomsnittlig beläggning än med långa tåg för maximal kapacitet. • Med “Nordisk bredd” - ca 3.3 m invändigt med en ytterligare komfortabel plats i bredd – ryms ca 300 platser i 4 vagnar. • Med “Kontinental bredd” – ca 2.7 m invändigt - krävs vagnar för 300 platser. 4 motorvagnar Nordisk bredd, längd 108 m, ca 300 platser 5 motorvagnar Kontinental bredd, längd 134 m, ca 300 platser X 2000, längd 165 m, 309 platser Lok + 6 vagnar

12 Gröna Tåget – 250 Huvudalternativ: Nordisk bredd
Topphastighet km/h på befintlig uppgraderad bana Restidsvinst % (Stockholm‒Göteborg: 2t30m direkt) Tågstorlek % 4 vagnar; 50 % 8 vagnar => medeltal 6 vagnar Antal resande st (beläggning 65 % med 430 platser) i komfortabel långdistansversion Inredning klass, bistro, “handikapp”, bagage. Utrymmeseffektiva komfortabla sittplatser. Tekniskt % lägre luftmotstånd än X 2000 för samma hastighet och antal fordon. Permanentmagnetmotorer (mindre förluster) Drivning på 50 % av axlarna. Återmatande elbroms som normal driftbroms. Eco-driving advice system.

13 Gröna Tåget – 250 Energianvändning
inkl förluster i järnvägens elektriska matning Exempel 1: Stockholm – Skövde – Göteborg 4 stationsstopp undervägs El-användning per person-km X 2000 Största hast 200; 3h 07 min 60 % beläggning Wh 65 % beläggning Wh Gröna Tåget Nordisk bredd Kontinental bredd Största hast 250; 2h 48 min 65 % beläggning Wh 54 Wh ” ” eco-driving Wh Wh x 1,5 i medeltal

14 Gröna Tåget – VHST Energianvändning 20 % lägre luftmotstånd
20 % högre effekt Energianvändning Exempel 2: Stockholm – Jönköping – Göteborg (Ostlänken + Götalandsbanan), 5 stationsstopp El-användning per person-km, inkl matningsförluster, inkl ökat luftmotstånd i tunnlar. Gröna Tåget Nordisk bredd Kontinental bredd Största hast 250; 2h 39 min 65 % beläggning, eco-driving Wh 50 Wh Största hast 280; 2h 31 min 65 % beläggning, eco-driving Wh 56 Wh Största hast 320; 2h 23 min 65 % beläggning, eco-driving Wh 65 Wh x 1,5 i medeltal

15 Förändringar energi Gröna Tåget VHST – X 2000 Största hast: 250 200
Restid: 2h 39 min h 07min

16 Energianvändning Inkl förluster i järnvägens elektriska matning, inkl ökat luftmotstånd i tunnlar El-energi per person-km (Wh)

17 Brödtext dajsdf ajpsdf pasjdf asjdf jasdf jasdpfoj sdjof sdjfsjodf pasdjfjoasdp fjp
Rubrik Restiden kan minska (d v s medelhastigheten kan öka) utan att energianvändningen (per person-km) ökar Mest sannolikt är att den kommer att minska. Men: Det viktigaste för att minska energianvändningen i persontransporterna, är att tåget är så snabbt, attraktivt och kostnadseffektivt att flera resande tar tåget.

18 Extra

19 Attraktiv passagerarmiljö
KTH, Konstfack Bekväma, funktionella och utrymmessnåla sittplatser (exempel 1) Prov med totalt 6x8 försökspersoner i attrapp (KTH-Konstfack hösten 2008) Resultat: Tunnare ryggstöd (-6 cm) + avrundning + högre under stolen => ca 15 % flera stolar med samma bekvämlighet, alt bekvämare på samma utrymme

20 Attraktiv passagerarmiljö
KTH, Konstfack Bekväma, funktionella och utrymmessnåla sittplatser (2) Hur bör sittgrupper med 3 i bredd utformas för att bli mycket komfortabla ? Individuella armstöd! Ev något större benutrymme (3-5 cm) Flera undersökningar har visat 2+3 i bredd (utan individuella armstöd) värderas i medeltal nästan lika högt som 2+2. Med individuella armstöd fås en förbättring

21