Leistungsgewicht

Das Leistungsgewicht (auch Masse-Leistungs-Verhältnis) ist der Quotient der Masse und der Leistung eines Fahrzeugs, eines Motors, eines Akkus, einer Maschine oder bei Mensch und Tier. Es wird meistens in Kilogramm pro Kilowatt angegeben.

Der Kehrwert ist die Leistungsdichte, auch „spezifische Leistung“ genannt, in Kilowatt pro Kilogramm. Beide Begriffe werden teils auch auf Fläche oder Volumen statt auf das Gewicht bezogen. Im Eisenbahnwesen wird auch der Begriff Leistungskennziffer verwendet und meist in Kilowatt pro Tonne angegeben.

Bei Antrieben wird im Allgemeinen ein geringes Leistungsgewicht angestrebt, da eine kleinere Masse oder eine höhere Leistung eine höhere Beschleunigung und damit Gegenwirkung zu hinderlichen Naturkräften wie Massenträgheit, Schwerkraft oder dem Trägheitsmoment ermöglicht. So erlaubt ein geringeres Leistungsgewicht eines Fahrzeuges zum Beispiel eine höhere Geschwindigkeit an Steigungen.

Auch bei Akkumulatoren für Traktion oder für transportable Geräte wird ein geringes Masse-Leistungs-Verhältnis angestrebt; hier spielt jedoch meist die gespeicherte Energie pro Masse (Joule je Kilogramm) eine Rolle, die möglichst hoch sein sollte. Siehe hierzu auch Energiedichte.

Ceteris paribus ist das Leistungsgewicht bei Fahrzeugen, welche keinen Treibstoff mitführen müssen (also z. B. Antrieb über Oberleitung), geringer, als bei solchen, welche ihre Antriebsenergie in Form von Kraftstoff, Batterien o. ä. mitführen müssen.

Beispiele und Bedeutung an Fahrzeugen

Kraftfahrzeuge

Die bei Kraftfahrzeugen typischerweise angegebene Beschleunigung, etwa in „X Sekunden von 0 auf 100 km/h“, ist von einer Reihe von Parametern (etwa Drehmomentverlauf, Schaltung, Traktion, Luftwiderstand) abhängig und kann daher nicht direkt anhand des Leistungsgewichts abgeleitet werden. Grundsätzlich aber gilt hier: Ein niedrigeres Leistungsgewicht ermöglicht eine größere Beschleunigung.

Für Lastkraftwagen, Omnibusse und ähnliche Fahrzeuge sind nach deutschem Recht Mindest-Motorleistungen bezogen auf das Gewicht vorgeschrieben, folglich ein maximales Leistungsgewicht.^[1]

Typische Leistungsgewichte bei Kraftfahrzeugen:

• Formel-1-Wagen: 1 kg/kW
• MotoGP-Motorrad: 0,8 kg/kW (mit Fahrer, Stand 2012)
• Sportmotorrad: 1,3 kg/kW (mit Fahrer, Stand 2019)
• Sportwagen: 4,2 kg/kW (Porsche 911 Turbo S, 2009)
• Gängiger PKW: 14,7 kg/kW^[2]
• Panzer Leopard 2: 56 kg/kW
• Lastendreirad Goliath Goli, voll beladen: 164 kg/kW

Auswahl einiger Fahrzeuge

Fahrzeug	Leergewicht in kg	Leistung in PS (bhp)	Leistungsgewicht in kg/PS (bhp)
Keating Bolt[3]	990	2534,6 (2500)	0,39 (0,40)
Keating TKR[4]	995	2027,7 (2000)	0,49 (0,50)
F1 Benetton B186 BMW (1986)[5]	540	900	0,67
F1 Red Bull Racing RB8 Renault (2012)[6]	640	750+80	0,89
Motorrad Ducati 1299 Superleggera	162	220	0,76
Porsche 956 C (1984)[7]	820	620	1,32
Toyota GR Yaris[8]	1280	261	4,90
VW Golf VII GTI[9]	1351	220	6,28
VW Golf I GTI	810	110	7,36
VW Polo V	1100	105	10,48
Motorrad MZ ETZ 125	120	10,2	12
Opel Corsa D 1.2 ecoFLEX[10]	1120	70	16
Kleinkraftrad Simson S 51	78,5	3,7	21
Snow Cruiser	34.000	4×75	113,33

Bei leichten Fahrzeugen gewinnt das Gewicht der transportierten Personen an Bedeutung.

Schienenfahrzeuge

Die bei Schienenfahrzeugen typischerweise angegebene Zugkraft in kN oder Beschleunigung in m/s² ist von einer Reihe von Parametern (etwa Drehmomentverlauf, Schienenbedingungen (Schlupf), Traktion, Luftwiderstand) abhängig und kann daher nicht direkt anhand des Leistungsgewichts abgeleitet werden. Grundsätzlich aber gilt hier: Ein niedrigeres Leistungsgewicht ermöglicht eine größere Anfahrtbeschleunigung, einen größeren Zugkraftüberschuss bei Steigungen und eine höhere Endgeschwindigkeit.

Besonders steile Bahnstrecken (Gebirgsbahnen aber auch einige Neubaustrecken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr) erfordern besonders große Leistungen pro Gewicht. So ist auf der Neubaustrecke Köln-Frankfurt fahrplanmäßig nur der Einsatz des ICE3 vorgesehen, da andere Baureihen die Steigungen bis zu 40 ‰ nicht in sämtlichen Umständen sicher überwinden können. Aus diesem Grund schreiben die TSI der EU für Neubaustrecken inzwischen eine maximale Steigung von 35 ‰ vor, um auch schwereren oder schwächer motorisierten Zügen die Benutzung dieser Strecken zu ermöglichen. Auch in einigen S-Bahn Netzen finden sich (Tunnel-)Strecken mit Steigungen bis zu 40 ‰, was – neben der besonders großen Bedeutung guter Beschleunigung aufgrund geringer Stationsabstände – auch erklärt, warum S-Bahn-Baureihen oft besonders stark im Verhältnis zu ihrem Gewicht motorisiert sind.

Insbesondere bei Lokomotiven, die nicht-angetriebene Waggons ziehen sollen, ist jedoch ein hohes Gewicht notwendig, damit die Lokomotive eine hohe Haftreibung auf der Schiene hat. Hohe Leistung bei geringem Gewicht würde hier nur zu durchdrehenden Rädern führen.

Beispiele Elektrotriebwagen (Deutschland)

Fernverkehr

Fahrzeug	Masse a in kg	Leistung b in kW	Leistungsgewicht in kg/kW	Leistungskennziffer in kW/t
ICE 4 (kurz)	469.000	4950	94,75	10,55
ICE T	273.000 – 368.000	3000 – 4000	91,00 – 92,00	10,87 – 10,99
ICE 1 (lang)	849.000	9600	88,44	11,31
ICE 2	412.000	4800	85,83	11,65
ICE 4 (lang)	819.000–893.000	9900–11.550	77,32–82,73	12,09–12,93
ICE 1 (kurz)	645.000	9600	67,19	14,88
ICE 3	409.000 – 454.000	8000	51,13 – 56,75	17,62 – 19,56

Regionalverkehr

Fahrzeug	Masse a in kg	Leistung b in kW	Leistungsgewicht in kg/kW	Leistungskennziffer in kW/t
Stadler Kiss	170.100 – 305.000 c	2000 – 4500	56,70 – 68,60	14,58 – 17,64
Stadler Flirt	100.000 – 170.000	1300 – 2600	38,46 – 65,38	15,29 – 26,00
Siemens Desiro HC	200.000	3290 d>	60,79	16,45
Alstom Coradia Continental	141.000 – 168.000	2160 – 2880 d	48,96 – 58,33	17,14 – 20,43
Bombardier Talent 2	85.000 – 173.000< c	2020 – 3030 d	42,08 – 57,10	17,51 – 23,76
Siemens Desiro ML	132.000	2600 d	50,77	19,70

S-Bahn

Fahrzeug	Masse a in kg	Leistung b in kW	Leistungsgewicht in kg/kW	Leistungskennziffer in kW/t
DB-Baureihe 481 (2-teilig) (S-Bahn Berlin)	59.000	594 d	99,33	10,07
DB-Baureihe 472 (3-teilig) (S-Bahn Hamburg)	114.400	1500 d	76,27	13,11
DB-Baureihe 420 (3-teilig) (S-Bahn München alt)	129.000	2400 d	53,75	18,60
DB-Baureihe 430 (4-teilig) (S-Bahn Stuttgart)	118.800	2350 d	50,55	19,78
DB-Baureihe 425 (4-teilig) (S-Bahn Hannover)	114.000	2350 d	48,51	20,61
DB-Baureihe 423 (4-teilig) (S-Bahn München neu)	105.000	2350 d	44,68	22,38

^a 

soweit nicht anders angegeben, die Leermasse ohne Fahrgäste

^b 

soweit nicht anders angegeben, die maximale Traktionsleistung

^c 

Dienstmasse

^d 

Stundenleistung

Verbrennungsmotortriebwagen (Deutschland)

Fahrzeug	Masse a in kg	Leistung b in kW	Leistungsgewicht in kg/kW	Leistungskennziffer in kW/t
Regioswinger (611)	116.000 c	1080	107,41	9,31
Regioswinger (612)	116.000 c	1120	103,57	9,66
Pendolino (610)	95.350 c	970	98,30	10,17
ICE TD	219.000	2240	97,77	10,23

^a 

soweit nicht anders angegeben, die Leermasse ohne Fahrgäste

^b 

soweit nicht anders angegeben, die maximale Traktionsleistung

^c 

Dienstmasse

Flugzeuge

Bei Flugzeugen bedeutet ein geringes Masse-Leistungs-Verhältnis bzw. hohes Schub-Gewicht-Verhältnis eine höhere Steigleistung sowie eine kürzere Startrollstrecke.
Ebenso können Flugzeuge mit geringem Leistungsgewicht, insbesondere Kampfflugzeuge, langanhaltend enge Kurven mit hohen g-Kräften fliegen, da dem durch den hohen Auftrieb (der zur Überwindung der Zentrifugalkraft nötig ist) verursachten Luftwiderstand eine große Schubkraft gegenübersteht (Kurvenkampf). Aus diesem Grund besitzen Flugzeuge ein besonders geringes Leistungsgewicht; Kampfflugzeuge sind häufig auch noch mit Nachbrennern, Boostertriebwerken oder Startraketen ausgerüstet, um kurzzeitig den Schub erhöhen zu können. Ein Schub-Gewicht-Verhältnis, welches größer als 1 ist, ermöglicht so das Beschleunigen im vertikalen Steigflug.

Beispiele und Bedeutung an Motoren

Bei Motoren wird das Leistungsgewicht mit und ohne Getriebe, Kupplung, Kühler etc. angegeben. Bei Kolbenmotoren oft auch das gerechnete Leistungsgewicht pro Zylinder. Auswahl einiger Verbrennungsmotoren mit großem Leistungsspektrum:

Kolbenmotoren

Motor	Funktionsprinzip	Drehfrequenz in 1/min	Masse	Leistung in kW	Leistungsdichte in kW/kg	Leistungsgewicht in kg/kW	Zylinder	Leistung pro Zylinder in kW
G95ME-C9	Zweitakt-Diesel	70–80	2400 t	82440	0,034	29,1	12	6870
G40ME-C9	Zweitakt-Diesel	125	173 t	8800	0,051	19,7	8	1100
S30ME-B9	Zweitakt-Diesel	150	86 t	5120	0,060	16,8	8	640
V48/60B	Viertakt-Diesel	500	250 t	20700	0,083	12,1	18	1150
L21/31	Viertakt-Diesel	1000	20 t	2000	0,100	10,0	9	222
DENQBAR	Viertakt-Diesel	–	25 kg	3,1	0,12	8,1	1	3,1
EL 308 (alt)	Zweitakt-Otto	3000	30 kg	4,5	0,15	6,66	1	4,5
DENQBAR	Viertakt-Otto	–	17 kg	4,8	0,28	3,5	1	4,8
Delta Hawk V	Zweitakt-Diesel	2650	142 kg	135	0,95	1,05	4	33,75
Hirt 3702	Zweitakt-Otto	5000	45 kg	65	1,44	0,7	3	21,66
FE (3,46 cm³)	Zweitakt-Glühzünder	32000	0,45 kg	1,4	3,1	0,32	1	1,4

Siehe auch

Portal: Transport und Verkehr/Themenliste Straßenverkehr – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Transport und Verkehr/Themenliste Straßenverkehr

• Energiedichte

Literatur

• Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert: Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik. 2. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 2001, ISBN 3-528-13114-4.