Dette «evighetstoget» skal aldri trenge å lade

[NERVI]

Simen1 skrev (1 time siden):

Jernbane er ikke spesielt vektsensitivt så jeg regner med de bruker LFP-batterier. Disse råstoffene er det så god tilgang på at det neppe vil påvirke batteriprisen med hverken dagens produksjon eller 10 eller 100 ganger så mye. Det er i motsetning til en del andre batterikjemier som gjerne brukes i mer vektsensitive og mindre kostnadssensitive ting.

Jeg ser at lasteevnen er 34 000 tonn, og antar man tomvekten å være ca. 12 000 tonn som skal fraktes motbakke på batterier som også veier 2-3 000 tonn som skal fraktes motbakk (ref. billig batterikjemi, Tesla mm.), så blir vekt et poeng. Så taper man 2-3 00å tonn i  nyttelast. Jeg ville nok brukt penger på kjøreledning og et stasjonært batteri, delt toget i to og pendlet med. Fleksibelt, og med back-up alle veier.

[Simen1]

NERVI skrev (58 minutter siden):

Så taper man 2-3 00å tonn i  nyttelast.

2-3000 tonn a 160 US$/tonn = 0,32 til 0,48 M US$. Siden omsetning ikke er det samme som overskudd så skal det kanskje ikke så mye til før det blir lønnsomt med tanke på diesel-kostnaden. Dessuten virker det ikke som jernbanen har kapasitetsproblemer. De kan nok fylle på med det antallet vogner og lokomotiver de trenger for å fylle opp en skipslast raskest mulig uten å ha noe gigantisk mellomlager i havna.

Ellers så oppdaget jeg at dette selskapet satt verdensrekord for både lengste og tyngste tog: 7,29 km og 99 734 tonn totalvekt, derav 82 000 tonn malm, fordelt på 682 togvogner og drevet av 8 lokomotiver.

https://www.youtube.com/watch?v=9LsuNWjRaAo

Endret 4. april 2022 av Simen1

[RJohannesen]

NERVI skrev (1 time siden):

Jeg ser at lasteevnen er 34 000 tonn, og antar man tomvekten å være ca. 12 000 tonn som skal fraktes motbakke på batterier som også veier 2-3 000 tonn som skal fraktes motbakk (ref. billig batterikjemi, Tesla mm.), så blir vekt et poeng. Så taper man 2-3 00å tonn i  nyttelast. Jeg ville nok brukt penger på kjøreledning og et stasjonært batteri, delt toget i to og pendlet med. Fleksibelt, og med back-up alle veier.

Spørsmålet blir da hvor mange tonn kjøreledning, master, fundamenter, omformere ol man må bruke kontra hvor mange tonn batterier. Beste løsning avhenger av distanse og antall avganger.

[NERVI]

Simen1 skrev (47 minutter siden):

2-3000 tonn a 160 US$/tonn = 0,32 til 0,48 M US$. Siden omsetning ikke er det samme som overskudd så skal det kanskje ikke så mye til før det blir lønnsomt med tanke på diesel-kostnaden. Dessuten virker det ikke som jernbanen har kapasitetsproblemer. De kan nok fylle på med det antallet vogner og lokomotiver de trenger for å fylle opp en skipslast raskest mulig uten å ha noe gigantisk mellomlager i havna.

Ellers så oppdaget jeg at dette selskapet satt verdensrekord for både lengste og tyngste tog: 7,29 km og 99 734 tonn totalvekt, derav 82 000 tonn malm, fordelt på 682 togvogner og drevet av 8 lokomotiver.

https://www.youtube.com/watch?v=9LsuNWjRaAo

Nå blir det ingen dieselutgifter om man bruker et stasjonært batteri og kjøreledning ISF å frakte et par tusen tonn batterier begge veier. Har for lite info til å regne lønnsomhet, og da blir det å regne ressursbruk over tid. Så er jeg sikker på at det blir mer sømløs lossing og lasting ved å fordele transporten bedre i forhold til laste/lossekapasitet. Men de bruker kanskje et halvt døgn på å losse dette mellomlagret av et toget. Her var tema uansett fremdriften på toget.

[Simen1]

Ja, det har du helt rett i. Beklager at jeg tentke batteri vs diesel der et øyeblikk.

Hydridløsninger kan også vurdres for å redusere både batteri og antall km kjøreledninger. Nå vet jeg ikke topografien langs linja ut over høyeste og laveste punkt, men det kan godt tenkes at man ikke tregner kjøreledninger på store deler av strekningen (både for tur og retur). Jeg har ikke googlet tilgangen på strøm i området.

[Simen1]

Jeg slang inn et lite regnestykke her: Bidrag fra solceller. Dersom det 2,8 km lange toget utstyres med et tak/lokk bestående av solceller, 2,8 km i lengde og 3m i bredde, så kan det få en effekt (Wp) på ca 1,85 MW. Sola står ganske bratt over nordlige deler av Australia så det kan godt tenkes at man får opp mot det ca 4 timer om dagen og ca halvparten av det i ytterligere 4 timer. Så total netto ca 11 MWh per dag.

Stillingsenergien fra ca 42 000 tonn totalvekt ved H= 544 moh er ca 62 MWh.

Ser vi bort fra luftmotstand så trenger toget en friksjonskoeffisient på 544/452000 = 0,0012 for å akkurat klare å trille hele veien ned. Dersom det tomme toget skal ha nok energi til å drives opp igjen må friksjonskoeffisienten være under 0,0010, forutsatt null tap i regenererings-systemet. Poenget er at det kan gå hårfint, men mest sannsynlig trenger de nok en liten dytt fra andre energikilder også.

[Snowleopard]

NERVI skrev (4 timer siden):

Jeg ser at lasteevnen er 34 000 tonn, og antar man tomvekten å være ca. 12 000 tonn som skal fraktes motbakke på batterier som også veier 2-3 000 tonn som skal fraktes motbakk (ref. billig batterikjemi, Tesla mm.), så blir vekt et poeng. Så taper man 2-3 00å tonn i  nyttelast. Jeg ville nok brukt penger på kjøreledning og et stasjonært batteri, delt toget i to og pendlet med. Fleksibelt, og med back-up alle veier.

Er denne vekten på tomt togsett med eller uten batterier?

Ellers, hele vognsettet med last og batterier skal regenerere strøm på vei nedover. For å gå i null, skal altså togsettet generere like mye strøm på vei nedover, som det trengs for å løfte et tomt togsett opp igjen. Da kommer det selvsagt an på både vektforskjellen, høydeforskjellen og luftmotstanden.

En forutsetning er jo at eventuelle stigninger eller flate terreng kan forseres med fulle vogner kun basert på farten den oppnår på vei til disse hindringene, og samtidig slik at totalen i regenerert energi = energien som trengs for et komplett løft.

Dersom det produseres mer energi enn det trengs for å løfte vognsettet tilbake, kan man bruke av dette til å enten gi strøm til gruvelandsbyen, til stasjonen og industrien ved havna eller gjerne begge. Selvsagt avhengig av behov og overskudd man får. Uansett, i Australia vil uansett forholdene være gunstige for solcelledrift, og kanskje og vindkraft.

Er dog veldig i tvil om solcellepaneler på taket til slike vogner er mye poeng i. Kull og malm vil gi mye støv, som fort legger seg oppå panelene, og det vil kreve mye vann for å holde disse rene, og dermed panelene virksomme eller effektive.

Om man skal bruke batterier ombord i togsettet eller i form av stasjonære batterier og kjøreledninger, vil jo komme an på både kostnader og ikke minst tap i overførselen. Vil gå ut fra at det er bedre at mest mulig lagres lokalt i ombordbatterier, og så forbrukes fra de samme batteriene, men om man kan vise til at det er smartere, billigere og mer effektivt å kjøre alt gjennom infrastrukturen langs sporet.

[Simen1]

Stillingsenergien for et fullastet tog er ca 62 MWh. Det tomme toget veier ca 18% av totalvekta av det fullastedet toget. Da trengs det ca 11 MWh stillingsenergi å løfte det opp igjen. Tilfeldigvis kan et heldekkende solcelleanlegg på toget i teorien produsere det samme tallet, 11 MWh i løpet av en dag. Hvis togene triller energiløst ned til kysten om natta, uten regenerering, så kan solcelleanlegget trekke det opp igjen i løpt av en dag. Bildet i artikkelen har dobbeltspor så det burde være mulig å sende alle togene fortløpende nedover på natta og opp på dagtid. Solcellene må fungere som støv-lokk for å hindre støv på panelene, og blåses av med tørr trykkluft etter lasting og lossing.

Rullemotstanden er ukjent, men for at regnestykket skal gå opp må den være i underkant av 0,001 som er i tetsjiktet av rullemotstand for jernbane. Da vil toget tape ca 44 MWh i rullemotstand på vei ned og kunne regenerere 18 MWh som kan brukes til 11 MWh stillingsenergi + 7 MWh til rullemotstand.

Luftmotstanden er mest sannsynlig mye mindre enn rullemotstanden pga vekt, togets langstrakte form og lave hastighet. aka neglisjerbar i regnestykket.

[Federico Zenith]

On 4/4/2022 at 11:07 AM, Simen1 said:

En Crr på 0,0010-0,0024 (tredje øverste linje) kan direkte oversettes til en energinøytral stigningsgrad på 0,0010 - 0,0024. Dvs. at tog klarer å holde konstant fart uten energitilførsel ved 1 - 2,4 meter fall per km.

Den gruva som ligger lengst unna kysten er Newman mine, som ligger ved 544 moh. Jernbanen er 452 km dit så det blir 1,2 meter fall per km. Det er altså mulig å kunne rulle energiløst hele veien. Akkurat hvor stor friksjonskoeffisienten er kommer an på valg av stål i både skinne og hjul, evnetuelt støv på skinnene, børsting av støvet, luftmotstand osv.

Neida - det er ikke i nærheten til å være mulig. 1 promille kan ikke på noen måte være tilstrekkelig for å rulle ned i akseptabel fart, og sikkert ikke tunge malmtog. Du regner ikke med at motstanden øker med fart, både på grunn av luftmotstanden og at selve friksjonskoeffisienten øker med fart. Se denne rapporten for detaljer og beregningseksempler.

Uansett, er det ikke mulig å utføre det selskapet lover - altså å regenerere nok energi for å ta toget tilbake opp til gruven.

[Simen1]

Federico Zenith skrev (40 minutter siden):

Neida - det er ikke i nærheten til å være mulig. 1 promille kan ikke på noen måte være tilstrekkelig for å rulle ned i akseptabel fart,

Joooda. Fart har ingenting med saken å gjøre. Vekta er så høy at loftmotstanden blir neglisjerbar i forhold til rullemotstanden. Farta er også så lav (35 km/t sto det i teksten på en av videoene om denne banen) at luftmotstanden er liten. Husk at toget ha en aspekt-ratio i som er lagt større enn et spyd eller flaggstang.

Så over til rullemotstand. Ja, rullemotstanden (newton) øker lineært med hastigheten. Men husk at varigheten også er omvendt proporsjonal med hastigheten. Energien som brukes til dette er kraft ganger varighet. Altså samme mengde energi forsvinner i rullemotstand for å tilbakelegge hele strekninga, uansett hastighet.

[mosedotten]

Fest et svinghjul litt over gruven. Trekk en wire fra gruva, rundt svinghjul, og ned til ankomststed. Heng et vognsett i hver ende av wireen. (Ett vognsett der malmen brytes, og ett vognsett ved ankomststedet.) (Dobbeltspor). Fyll malm i vognene ved gruva. Release brake..... Tyngdekraften trekker malmvognene ned og malmvognene drar de tomme vognene opp...osv osv. Perpetuum mobile...

[Simen1]

@mosedotten Hehe, jeg liker idéen og ser den for meg. Det blir kanskje litt langt med et slikt sammenhengende 900 km langt tog og det kan bli drøyt å dimmensjonere det for strekk og kompressjons-krefter i lengderetninga.

Rekord-toget nevnt lengre opp her hadde 8 lokomotiver fordelt på 5 steder i det 7,29 km lange toget for å redusere strekk og kompressjons-kreftene.

[Snowleopard]

Simen1 skrev (4 timer siden):

@mosedotten Hehe, jeg liker idéen og ser den for meg. Det blir kanskje litt langt med et slikt sammenhengende 900 km langt tog og det kan bli drøyt å dimmensjonere det for strekk og kompressjons-krefter i lengderetninga.

Rekord-toget nevnt lengre opp her hadde 8 lokomotiver fordelt på 5 steder i det 7,29 km lange toget for å redusere strekk og kompressjons-kreftene.

Det prinsippet er gammelt, og brukt før. Men det egner seg stort sett bare over begrensede avstander, av de grunner du nevner.