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

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.

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 2004 78 Wh/person-km

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

Ytterligare förbättring X 2000 2004-2010 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 2010 62 Wh/person-km 2004 78 Wh/person-km

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 270-285 km/h; Medelhastighet 225-260 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

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

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.

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.

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.

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 5 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

Gröna Tåget – 250 Huvudalternativ: Nordisk bredd Topphastighet 250 km/h på befintlig uppgraderad bana Restidsvinst 10 % (Stockholm‒Göteborg: 2t30m direkt) Tågstorlek 50 % 4 vagnar; 50 % 8 vagnar => medeltal 6 vagnar Antal resande 280 st (beläggning 65 % med 430 platser) i komfortabel långdistansversion Inredning 1 + 2 klass, bistro, “handikapp”, bagage. Utrymmeseffektiva komfortabla sittplatser. Tekniskt 10 % 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.

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 72 Wh 65 % beläggning 66 Wh Gröna Tåget Nordisk bredd Kontinental bredd Största hast 250; 2h 48 min 65 % beläggning 49 Wh 54 Wh ” ” eco-driving 45 Wh 50 Wh x 1,5 i medeltal

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 45 Wh 50 Wh Största hast 280; 2h 31 min 65 % beläggning, eco-driving 51 Wh 56 Wh Största hast 320; 2h 23 min 65 % beläggning, eco-driving 59 Wh 65 Wh x 1,5 i medeltal

Förändringar energi Gröna Tåget VHST – X 2000 Största hast: 250 200 Restid: 2h 39 min 3h 07min

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

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. everta@kth.se www.gronataget.se

Extra

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

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