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Schwindel erregende Transrapid-Leistungen?

Von / 4. Juli 2019 / 23 Kommentare
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ScienceBlogs.de-Leser Andreas hatte diese Frage eigentlich zu einem Beitrag gestellt, dessen Kommentarstrang längst geschlossen ist. Aber vielleicht findet er ja in diesem Forum hier eine Antwort:

Guten Tag,
ist ja schon ein bisschen länger her hier die Diskussion, aber um es auf den Punkt zu bringen:
Mir (uns) wurde in der Schule immer gesagt, der Transrapid ließe sich mit der Energie einer Glühbirne auf Höchstgeschwindigkeit betreiben.

Dem ist also nicht so, wie ich verstanden habe?! Warum existiert dann diese Mär, die uns gar der Physik-Lehrer erklärt hat?!

Grüße

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Kommentare (23)

  1. #1 tomtoo
    4. Juli 2019

    Dein Physiklehrer hies nicht zufälligerweise @Robert? ; )

  2. #2 RPGNo1
    4. Juli 2019

    @tomtoo

    Oh, Wirkungstreffer und Knockout. 😀

  3. #3 roel
    4. Juli 2019

    Ich denke der Lehrer heißt: Cedric.

    @Andreas Ich konnte “diese Mär” nicht finden.

  4. #4 rolak
    4. Juli 2019

    1.7kW/tFahrgewicht bzw gut 300kW bei 15t Nutzlast – da kannste lange und weit mit leuchten. Leuchtmittel sind mir allerdings nur bis in den zweistelligen kW-Bereich hinein bekannt (Kino:..30kW) – doch vielleicht gibt es ja noch Spezialglühbirnen extra für diesen Vergleich…

  5. #5 MartinB
    4. Juli 2019

    Habe gerade überlegt, ob es vielleicht pro Person gemeint war, 15t Nutzlast sind so etwa 200 Leute, das wären also 1,5kW, immer noch zu viel.
    Aber wenn man rolaks 1.7kW/t nimmt und das mit der Nutzlast ignoriert, dann kommt man auf 120W/70kg, das passt schon halbwegs. Vielleicht kommt es daher?

  6. #6 rolak
    4. Juli 2019

    Das wäre immerhin der erste brauchbare Ansatz, wo diese durch stille Post oder ähnliche Tradierungen arg verzerrte Aussage herrühren könnte, MartinB.
    Schön gemutmaßt!

  7. #7 bote19
    5. Juli 2019

    Andreas,
    Bei Glühbirnen gibt man die Leistung an, z.B. 100 Watt.
    Das ist die elektrische Energie pro Sekunde, die eine Glühbirne aufnimmt.
    Übrigens beträgt die menschliche Dauerleistung auch ungefähr 100 Watt.
    Der Transrapid ist also dem Menschen gar nicht überlegen, wie ja unser Kommentatorfreund Martin B schon umgerechnet hat. Wenn wir statt Beine Räder hätten, bräuchten wir den Transrapid gar nicht. Stell dir mal ein Multitandem mit 200 Personen vor, gut verkleidet, das kommt dann auch locker auf 200 km/h.

  8. #8 schlappohr
    5. Juli 2019

    Was bedeutet “Energie einer Glühbirne”, wenn man keine Zeitangabe hat? Eine Glühlampe setzt im Betrieb eine Leistung um, sagen wir mal 100W. Wenn man einen Transrapid unter Idealbedingen beschleunigt (d.h. vollständig ohne Reibung und ohne Luftwiderstand), dann kann man ihn mit einer beliebig geringen Leistung auf beliebig hohe Geschwindigkeiten beschleunigen (das geht aber auch bei einem ICE, einer Dampflok, und einer Draisine). Allerdings wird das bei 100W ein Weilchen dauern, bis er seine Höchstgeschwindigkeit erreicht hat (Tage? Wochen?). Und während dieser ganzen Zeit muss man die 100W permanent “reinpumpen”. (Wenn man diese Leistung genauso lange stattdessen in eine Glühbirne reinpumpt, dann hat dein Phyisklehrer recht)
    Worauf dein Lehrer vermutlich hinaus wollte: Linearmotoren haben prinzipbedingt keine Höchstgeschwindigkeit, da sich darin nichts dreht und aufgrund von Radialbeschleunigungen zerreißen kann. Ein idealer Linearmotor wird immer schneller. Dummerweise sind die Bedingungen niemals ideal, und so braucht man deutlich mehr als 100W, um den TR auch nur einen Millimeter anzuschieben. Soweit ich weiß, ist der TR auch irgendwo mit Rollen verankert, die einen Rollwiderstand haben, dazu kommt die Luftreibung und die elektrischen Verluste in den Wanderfeldgeneratoren. Fazit: Nix Glühbirne. Ein Transrapid braucht Strom, viel Strom, und umso mehr, je schneller er vom Münchener Bahnhof zum Flughafen fährt 🙂

  9. #9 Hobbes
    5. Juli 2019

    Ich schätze mal, dass da etwas falsch verstanden wurde. Höchst wahrscheinlich ging es um die Tatsache, dass man keine Energie verbraucht wenn man einen Körper in einem Sytem mit gleicher potentieller Energie bewegt. (Also nicht “nach oben” sondern nur auf gleicher Höhe.) So ein Beispiel benutzen manche in der Schule wenn es darum geht die Lageengie auszurechnen. Das ignoriert natürlich Luftwiederstand und Reibung.
    Physiklehrer haben die harte Aufgabe den Schülern zu vermitteln, dass Geschwindigkeit keine Energie verbraucht sondern jede Energieänderung eine Beschleunigung darstellt.

    Eine kleine persönliche Geschichte zum Transrapid.
    Ich habe damals als Zivi meine Ausbildung zum Rettungssanitäter gemacht und war gerade zum Glück bei meinen Prüfungen. Wäre der Unfall ein paar Wochen später gewesen wäre es einer meiner ersten Einsätze gewesen, da ich dort in der Nähe wohne.

  10. #10 PatrickN
    5. Juli 2019

    Die Aussage in der Frage ist doch:
    “…der Transrapid ließe sich mit der Energie einer Glühbirne auf Höchstgeschwindigkeit betreiben.”

    Also auf Höchstgeschwidigkeit halten. Dann ist das gar nicht so abwegig gegenüber z.B. einem ICE. Ob dazu die Enegie einer Glühbirne reicht kann ich nicht sagen.

    @Hobbes.
    Du hast natürlich vollkommen recht. Es ärgert mich auch heute noch dass ich angeblich keine Arbeit leiste wenn ich einen Zementsack nur in der Horizontalen bewege.

    Wenn ich beim Transrapid den Luftwiederstand nicht ignoriere, Reibung gibt es ja keine, muß ich den Wagen ständig beschleunigen weil er eben durch diesen abgebremst wird. Genau dieser Energieaufwand ist gemeint.

  11. #11 bote19
    5. Juli 2019

    PatrickN,
    bei der Beurteilung eines technischen Systems kommt man an dem Begriff “Wirkungsgrad” nicht vorbei.
    Der Transrapid hat einen Linearmotor und das ist ein in die Länge gezogener Elektromoter. Der hat einen Wrkungsgrad von etwa 60 %. Darin unterscheidet sich ein Transrapid nicht von einer herkömmlichen Elektrolok.
    Der Unterschied liegt im Wegfall des Rollwiderstandes.
    Deswegen kann man einen Transrapid mit höherer Geschwindigkeit fahren.
    Dass der Transrapid bei vollkommen horizontaler Bewegung kaum Leistung braucht, dürfte ein Märchen sein. Das Magnetfeld muss aufrechterhalten werden und die Spulen erwärmen sich. Da fließt schon mal Energie ab. Dazu kommt die Phasenverschiebung des Stromes, der Blindstrom, der fließt , ohne eine Wirkung zu haben.
    Für mich ist der Transrapid ein Prestigeobjekt, dass sich praktisch nur eingeschränkt verwenden lässt.

  12. #12 PatrickN
    5. Juli 2019

    @bote19

    Naja,
    Wieviel Glühbirnen man wohl braucht um ein gutverkleidetes 200-sitziges Tandem bei 200 km/h zu halten …?

    Ich habe weder von Magnetfeldern, Wirkungsgrad, Linearmotoren, höheren Geschwindigkeiten, Spulenverlusten, Phasenverschiebung, Blindstrom noch von Prestigeobjekten geschrieben.

    Den wahren Kern hast du ja offenbar erkannt – den Rollwiderstand!
    So erklärt ein Physiklehrer die Auswirkung des Fehlens einer jahrhunderte Jahre dem Menschen allzu bekannte Kraft.
    Einfach nochmal lesen.

  13. #13 Christian Berger
    5. Juli 2019

    Naja, eine Glühlampe hat so ca 20g Masse. Das macht fast 500 GWh an Energie. Ein Transrapid kann bis zu 4,5 MW leisten. Somit kann man dem mit der Energie einer Glühlampe fast 13 Jahre auf Volllast betreiben. Da so ein Transrapid aber nur relativ selten auf Volllast läuft kann man durchaus von einigen Jahrzehnten ausgehen.

    Somit halte ich es durchaus für realistisch an, dass ein Transrapid über seine Lebenszeit komplett mit der Energiemenge einer Glühlampe laufen könnte.

  14. #14 rolak
    5. Juli 2019

    so ca 20g

    ooookeh, bei als korrekt angenommenen Umrechnungen ist das der völlig unerwartete und damit erste DirektlösungsAnsatz. Ist das jetzt ne schicke Nebenlösung für ein durch die Zeiten verschliffenes Histörchen oder doch ein beabsichtigtes Frage/Antwort-Paar?

    Haste jetzt echt ne Glühbirne gewogen, Christian?

  15. #15 bot1e19
    5. Juli 2019

    PatrickN,
    der Fragesteller Andreas spricht von einer Mär, gemeint sind 100 Watt Leistung pro Person.
    Martin B hat doch in #5 genau erklärt, dass dies möglich ist.
    Und ich habe dazu den physikalischen Hintergrund geliefert, nämlich der Wirkungsgrad, und der ist bei dem Transrapid besser, weil der mechanische Wirkungsgrad besser ist.
    Anmerkung: Ohne den Wirkungsgrad kannst du keine Vergleiche anstellen.

  16. #16 PatrickN
    5. Juli 2019

    Den Hintergrund zu #5.
    Das erklärt alles.
    Das machine learning von facebook.

  17. #17 bote19
    5. Juli 2019

    PatrickN,
    die Behauptung des Physiklehrers hatte entweder die Absicht, den Transrapid als besonders stromsparend hinzustellen, weil er keine Räder hat, oder er wollte nur provozieren, damit seine Schüler über die Zusammenhänge nachdenken.
    Die Erklärung von 100 Watt pro Person ist natürlich unvollständig, weil ja das Gewicht des Transrapid mit einbezogen werden muss. Und wenn man dann die Nutzlast des Transrapid mit der Nutzlast einer herkömmlichen E-Lok vergleicht, dann merkt man, das die herkömmliche Lösung mit Rad und Schiene die bessere Lösung ist.
    Ein ganz anderes argument sind die Kosten.
    https://www.faz.net/aktuell/gesellschaft/magnetschwebebahn-theoretisch-perfekt-praktisch-umstritten-1351466.html

  18. #18 Uli Schoppe
    7. Juli 2019

    Jetzt würde ich gerne eine Rechnung sehen Robert.

  19. #19 bote19
    7. Juli 2019

    Uli Sch.
    wenn es nur um den Personenverkehr geht, dann ist der transrapid dem ICE überlegen. In der Geschwindigkeit und im Energieverbrauch. ICE = 44 Wh/km
    Transrapid 28 Wh/km.
    https://de.wikipedia.org/wiki/Transrapid
    Beim Güterverkehr ist ein Vergleich als wenn man einen Formel 1 mit einem Kleinbus vergleicht.
    Der Transrapid kann 150 t transprotieren, bei 10 Sektionen.
    Ein Güterzug kann 2500 t transportieren . Der Transrapid ist also für den Güterverkehr ungeeignet.

  20. #20 Laie
    7. Juli 2019

    Das sieht nach einer schwer zu beantwortenden Frage aus, wie man den Wirkungsgrad so hochschauben kann, um mit der Glühbirnenenergie den Transrapid zu betreiben. Im Beitrag von 2008 steht ja irgendwas von etwas unter 50Wh/Pkm, könnte meinen 50Watt x 1 Stund / (PersonenxKilometer). Bei 450 Leuten, wenn man also mehr reinstopft, schaut’s schon wieder besser aus.

    Sollte der folgende Beitrag https://diepresse.com/home/science/dissertation/5193677/Die-Metamorphose-des-Stroms#kommentare wahr sein, so bräuchte man auch nur noch etwas Oberschwingungen beim Gleichrichten wegtun, weil diese ja (dort steht es) mit 48% Anteil wohl das Zuleitungssystem – oberschwingungsmässig – aufheizen. Der Gesamtwirkungsgrad, von der Energieerzeugeung, Übertragung und Umsetzung, was also ankommt, ist immer etwas kleiner.

    Fundierte Elektro und Eletronikerexperten sind also gefordert, dies in ihre Wirkungsgradberechnungen einfliessen zu lassen.

  21. #21 Laie
    7. Juli 2019

    Steht auch so im Link:
    “Es gibt natürlich auch Gleichrichtersysteme, die in der Lage sind, Oberschwingungsanteile – nicht nutzbare Störströme – zu minimieren …”

  22. #22 Laie
    7. Juli 2019

    Der Strom der nicht nutzbar ist, ist dann der Strom der nicht geflossen ist, er ist gar nicht vorhanden, er müsste sich im Gleichrichter aufgestaut haben – hinter der great Wall! 😉

  23. #23 bote19
    8. Juli 2019

    Laie,
    die Glühbirnenenergie, das ist doch ein Werbegag.
    Wenn du den Zeitraum verkürzt, kommst du auch mit 100 Wattsekunden Energie aus.