Vergleich: E-Flugzeug vs. Boden-EV-Modi (Auto, Bus, Bahn)

Ich suche (und kämpfe darum), einen Vergleich zwischen E-Flugzeugen und bodengebundenen EV-Modi (Auto, Reisebus, Bahn) mit einer äquivalenten Nutzlast und einer äquivalenten Entfernung zu finden.

Also im Grunde, wenn Sie von London-Edinburgh in einem E-Flugzeug mit 4 Passagieren fliegen ... wie viel elektrische Energie würde das verbrauchen im Vergleich zum Fahren eines Autos mit gleichwertigen Passagieren und Gepäck? also ein kWh/kg-km Vergleich.

Die Darstellung in diesem Artikel zeigt, dass Sie auf einer Emissionsbasis (proportional zum Kraftstoffverbrauch) für Verbrennungsmotoren viel besser fahren (wenn mehrere Passagiere) oder den Bus oder Zug nehmen als einen Inlandsflug. https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-49349566

Ich stelle mir vor, dass dieser Vergleich der relativen Effizienz nur noch schlimmer wird, wenn Sie von reiner Verbrennung auf rein elektrische umschalten, da ich verstehe, dass Flugzeuge durch das Volumen / Gewicht des Batterie- und elektrischen Systems stärker bestraft werden als der Bodentransport ... und die Tatsache, dass Batterien nicht brennen -Off-Masse, wenn Sie Energie gemäß Düsentreibstoff abführen. Ich würde also erwarten, dass sich die relative Effizienzlücke vergrößert .

Auch E-Flugzeuge (ob wasserstoff- oder batterieelektrisch) haben eine sehr begrenzte Reichweite/Nutzlast, so dass sie bei der gleichen Anzahl von Passagieren nicht so weit fliegen können: daher verbringen sie mehr Reisezeit beim Start/ steigen als im Reiseflug und dies wird die Effizienz/kg-km wieder verschlechtern?

Es wäre sehr hilfreich zu verstehen, ob diese Logik fehlerhaft ist - und noch hilfreicher, wenn Sie eine legitime zitierfähige Referenz haben, die ich verwenden kann!

Entwerfen und betreiben Sie zunächst eine Flotte von ausschließlich elektrischen Passagierflugzeugen. Sie können keinen Vergleich mit etwas durchführen, das noch nicht existiert.
Soll der Bau von Start- und Landebahnen und Straßen in den Vergleich einfließen?
@WPNSGuy stimmte zu, obwohl wir sehen, dass viele CEOs von Start-ups riesige Investitionen für E-Flugzeuge gewinnen, von denen sie behaupten, dass sie „das Fliegen dekarbonisieren“ (das werden sie so schnell nicht tun, da sie nicht mit Energiedichte vs Düsentreibstoff) und die Behauptung, kurze Sprünge in kleinen E-Flugzeugen zu fliegen, sei eine umweltfreundliche Art, sich im Vergleich zum Boden fortzubewegen. Diese letztere Behauptung möchte ich also durchdenken: Ohne ein weiteres Jahrzehnt zu warten, um endlich die Produktspezifikation zu sehen.
@Peter Kampf Idealerweise möchten Sie, dass alle Emissionen berücksichtigt werden, aber ich wäre mit nur den Betriebsemissionen des Fahrzeugs als Ausgangspunkt zufrieden. Schienen- und sicherlich Straßennetze sind auf der ganzen Welt bereits ziemlich gut etabliert.
Ein weiteres Problem beim Vergleich von Elektroflugzeugen mit Elektroautos besteht darin, dass ein Flugzeug im Reiseflug einen großen Teil seiner maximalen Leistung verbraucht, während ein Auto bei konstanter Geschwindigkeit in der Ebene nur einen kleinen Teil seiner maximalen Leistung verbraucht. Fast alle Pferdestärken werden nur für kurze Beschleunigungen verwendet – die vielzitierte 0-60-Zeit.
@Green Sky Thinking - "obwohl wir sehen, dass viele CEOs von Start-ups riesige Investitionen für E-Flugzeuge gewinnen " Ja ... viele Behauptungen, PowerPoint-Präsentationen, Boardroom-Bingo, gesprenkelt mit viel Handwavium. Bis wir einige Hintern auf Sitzen in 20.000 Fuß Entfernung von London nach Edinburgh sehen, können wir keinen wirklichen Vergleich anstellen. Es wird nichts veröffentlicht, weil es noch nicht existiert.
@WPNSGuy: Obwohl das die Frage aufwirft, warum jemand kommerziell von London nach Edinburgh fliegen würde, wenn die Zugzeit ungefähr 4 1/2 Stunden beträgt (von King's Cross). Meine letzte Erfahrung mit Heathrow legt nahe, dass es oft so lange dauert, dorthin zu gelangen und durch die Sicherheitskontrolle zu gehen.
@jamesqf - Anscheinend tun die Leute das. EasyJet zeigt einen Zeitplan von Luton nach EDI um 1 Std. 15 Min. an. Fügen Sie bei der Abfahrt etwa eine Stunde hinzu. Ich dachte nur, das OP hat diese Orte als bekannte Orte mit Flughäfen verwendet. Hätte Washington nach Boston oder LAX nach SFO sein können. Oder Paris-Berlin.
@WPNSGuy: Oh, ich weiß, dass Leute fliegen, ich verstehe nur nicht, warum sie es tun. Es sei denn, sie haben eine geheime Karte, mit der sie alle Sicherheitsvorkehrungen umgehen können. IIRC, als ich das letzte Mal durch Heathrow (zurück in die USA) gefahren bin, dauerte es über eine Stunde, um von St. Albans mit Zug und U-Bahn dorthin zu gelangen, noch ein paar Stunden für Sicherheit und Boarding, dann Wartezeit auf das Taxi ...

Antworten (2)

Der Zug gewinnt jedes Mal. Null induzierter Widerstand .

Dank der Magie der Rollenlager von Timken (in Wahrheit funktionierten Gleitlager sogar noch besser, wenn sie schnell genug rollten, damit sich die hydrodynamische Schicht etablieren konnte: Rollenlager sind nur besser beim Anfahren), ist der Rollwiderstand des Zuges im Vergleich zu allen anderen praktisch gleich null Beförderungsart.

Und Elektrifizierung ist einfach und Technik des 19. Jahrhunderts.

Denn die feste Führungsbahn ermöglicht eine feste Stromabnahme *, wodurch Sie das Batterieproblem nicht lösen müssen .

Das bedeutet auch, dass der Eisenbahnbestand sehr einfach ist und keine aufwändigen und schwierig herzustellenden Batteriepakete mit exotischen Metallen benötigt. Einfacher alter Stahl und Kupfer reichen aus. Das ist wichtig, weil der Abbau und die Raffination exotischer Metalle und die Herstellung von Batterien ihre eigenen CO2-Kosten verursachen. Außerdem halten Triebwagen 50 Jahre – länger als Batterien.

Tatsächlich gibt es in einem elektrischen Zug nichts, was brennen kann, außer Gepäck und Einrichtungsgegenständen, wenn sie schlecht ausgewählt sind. Das wiederum macht den erweiterten Tunnelbau praktikabler.

Mit der Schiene ist der Rollwiderstand praktisch gleich null, was die „Gewichtsstrafe“ sehr gering macht. Außerdem muss es keine Gummireifen biegen (und abplatzen) - ein weiteres kohlenstoffreiches Verbrauchsmaterial wird nicht benötigt.

Leider hat diese Effizienz die Schiene ineffizient gemacht. Da geringe Gewichtskosten anfallen, werden wenig Anstrengungen unternommen, Züge leichtgewichtig zu machen. In der Tat ist Schwere für die Überlebensfähigkeit bei Unfällen wünschenswert. Diese Masse hat Beschleunigungs-/Verzögerungskosten. Es ist möglich, dass kleinere Landfahrzeuge Züge in kWh/ Personenkilometer schlagen . (Aber Ihr Kriterium ist kWh/t-km).

Aber die Schwere schwingt in beide Richtungen: Er kann mühelos riesige Mengen an Fracht bewegen.

Vollständige Offenlegung: Es gibt ein effizienteres Mittel in kWh-Tonnen-km: Frachtschiff . Aber die eignen sich nicht für die Elektrifizierung, weil sie sich so weit von der Unterstützung wagen. Außerdem haben sie ernsthafte Geschwindigkeitsprobleme und müssen umgeladen werden: Sie können die Fracht nicht direkt zum Verwendungsort bringen, wie es Züge können.

In einem Mad-Max-No-Oil-Szenario ist es sicherlich möglich, die Schiffe mit massiven Solaranlagen zu betreiben. Aber das wird sie nur noch viel mehr verlangsamen, als sie es ohnehin schon sind. Wind hat einen jahrtausendealten Stand der Technik, aber er lässt sich nicht gut skalieren (teilweise aufgrund von Problemen mit dem Quadratwürfelgesetz, die sich auch auf die Sonne auswirken) ... daher könnte er für große moderne Schiffe wie Ever Given nicht viel beitragen .

* Einfaches Aufhängen eines Stahloberleitungsdrahts über dem Gleis, der einen 4/0-Kupferfahrdraht (20 USD/Meter bei Cu-Mangel) aufhängt, wobei die Aufhänger so eingestellt sind, dass der Kupferdraht eben ist. Dies wird an Stangen und abgespannten Seitenarmen aufgehängt (wieder einfache Sache). Für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb wird es etwa alle km durch Riemenscheiben und Gewichte gespannt. Bonuspunkte, wenn Sie 1750 ACSR-Aluminiumdraht mit Stahlkern als Oberleitung verwenden, der dann als Zuleitung mit niedrigem Widerstand dient.

Tatsächlich schlägt, wo es praktisch ist, ein Ozeanschiff besser als ein Zug besser als ein LKW/Lastwagen besser als ein kleineres Auto als fast alle Flugzeuge in Bezug auf die Energieeffizienz, gemessen in der Nutzlastentfernung pro Joule (oder jeder anderen Messung, die die Energie pro Nutzlastmasse und -entfernung vergleicht).
Eingeräumt, aber die menschlichen Kosten beginnen zu sinken. Nehmen Sie die Thomas W. Lawson , eine 18-köpfige Besatzung, nennen Sie sie 750 TEU und die beste Windgeschwindigkeit 16 Knoten. Sagen Sie die Hälfte davon in der Praxis. Shenzhen-Long Beach ist über einen Monat lang unterwegs.
Ja, wenn Langstreckenfracht am besten ist, ist eindeutig ein Schiff. Vielen Dank für diesen unglaublich detaillierten Überblick über die Effizienz von Zügen! Das Problem ist natürlich, dass viele Orte nur über eine begrenzte Schieneninfrastruktur verfügen - daher wäre es großartig, eine ähnlich detaillierte Beschreibung für Flugzeuge vs. Reisebusse vs. (Mehrfachbelegungs-) Autos zu erhalten.

Für Flugzeuge und Autos könnte ein Ansatz darin bestehen, sie für jedes Beförderungsmittel in Watt pro Sitzmeile herunterzubrechen. Autos brauchen nur etwa 20-30 PS, um auf der Autobahn zu cruisen; sagen wir 22 kW. Ein Flugzeug braucht etwa 120 kW (ca. 160 PS), um mit 4 Erwachsenen und etwas Gepäck eine ordentliche Start- und Steigleistung zu haben, und kann zwischen 50 und 75 % davon im Reiseflug verbrauchen.

Sagen wir 50% Leistung bei einer Fluggeschwindigkeit mit hohem Wirkungsgrad (ziemlich langsam), also 60-70 kW für die Fahrt von A nach B, etwa das Dreifache dessen, was das Auto benötigt. Vielleicht 2-mal schneller als das Auto bei seiner effizientesten Reisegeschwindigkeit, so dass der dreifache Stromverbrauch durch die doppelte Geschwindigkeit gemildert wird, aber das Auto gewinnt immer noch auf reiner Effizienz-Sitzmeilenbasis.

Dies setzt natürlich voraus, dass Sie eine Batterie haben, die die Leistungsdichte von Benzin erreicht, was weit davon entfernt ist. Derzeit erhalten Sie ungefähr 1/3 der Reichweite von Benzin, Pfund für Pfund, mit der aktuellen elektrischen Li-Ionen-Batterieleistung.

Überlegen Sie jedoch, was erreicht werden könnte: Ein Eta-Segelflugzeug wiegt 8 kN und hat eine Sinkrate von 0,4 m/s bei 100 km/h, also 3200 W, was im Vergleich beispielsweise mit einem 100-ccm-Motorrad, das die gleiche Geschwindigkeit mit etwa der doppelten Leistung erreicht, günstig ist. Natürlich wandelt das Segelflugzeug potenzielle Energie in Form von Höhe um und trägt keine zusätzliche Energiequelle oder ein zusätzliches Antriebssystem, und die für Etas als Personentransport benötigte Infrastruktur wäre nicht trivial, aber es zeigt, dass es schwerer als Luft ist Flug ist nicht a priori weniger effizient als andere Methoden.
Vergleich: E-Flugzeug vs. Boden-EV-Modi (Auto, Bus, Bahn)
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