بهره وری انرژی در حمل و نقل
وسایل حمل و نقل زمینی > قطارها

قطارها به‌طور کلی یکی از کارآمدترین وسایل حمل و نقل برای بار و مسافر هستند. از مزایای قطارها می‌توان به اصطکاک کم بین چرخ‌های فولادی روی ریل‌های فولادی و همچنین نرخ اشغال صندلی بالای آن‌ها اشاره کرد. خطوط قطار معمولاً برای خدمات رسانی به برنامه‌های حمل و نقل شهری یا بین شهری استفاده می‌شود که در آن استفاده از ظرفیت آن‌ها به حداکثر می‌رسد.
بازدهی حمل نقل با قطار به‌طور قابل توجهی با بار مسافر و تلفات متحمل شده در تولید و تأمین برق (برای سیستم‌های برقی)، و مهم‌تر از آن، تحویل انتها به انتها، که در آن ایستگاه‌های آخر، مقصد نهایی سفر نیستند، متفاوت است. در حالی که موتورهای الکتریکی مورد استفاده در اکثر قطارهای مسافربری کارایی بیشتری نسبت به موتورهای احتراق داخلی دارند، تولید برق در نیروگاه‌های حرارتی (در بهترین حالت) به درصد راندمان کارنو محدود می‌شود ضمن این که در مسیر نیروگاه تا قطار، تلفات انتقال برق هم وجود دارد.
سوئیس، که تقریباً کل شبکه راه‌آهن خود را برقی سازی کرده‌است، بیشتر برق مورد استفاده قطارها را از نیروگاه‌های برق آبی، از جمله نیروگاه‌های تلمبه ذخیره ای، تأمین می‌کند. در حالی که راندمان مکانیکی توربین‌ها نسبتاً بالا است، اما سیال پمپ شده دارای تلفات انرژی است و فقط به این دلیل مقرون به صرفه است چون که می‌تواند انرژی را در زمان‌های تولید بیش از حد نیاز، مصرف کند و دوباره انرژی را در زمان تقاضای مصرف بالا، آزاد کند. گفته می‌شود نرخ بازدهی در این روش ذخیره‌سازی انرژی تا ۸۷ درصد است.
مصرف واقعی به تغییرات و حداکثر سرعت و الگوهای بارگذاری و توقف قطار، بستگی دارد. داده‌های تولید شده برای پروژه MEET اروپایی (Methodologies for Estimating Air Pollutant Emissions) الگوهای مصرف مختلفی را برای بخش‌های مختلف مسیر نشان می‌دهد. این نتایج نشان می‌دهد که مصرف برای قطار سریع‌السیر ICE آلمان از حدود ۱۹ تا ۳۳ کیلووات-ساعت بر کیلومتر (۶۸–۱۱۹ مگاژول بر کیلومتر؛ ۳۱–۵۳ کیلووات-ساعت بر مایل) متغیر بوده‌است. قطارهای زیمنس Velaro D نوع ICE، دارای ۴۶۰ صندلی (که ۱۶ مورد آن در واگن غذاخوری است) در نسخه ۲۰۰ متری خود که دو عدد از آن‌ها را می‌توان با هم جفت کرد. بر اساس محاسبات دویچه بان، انرژی مصرف شده در هر ۱۰۰ کیلومتر-صندلی، معادل ۰٫۳۳ لیتر (۰٫۰۷۳ گالون بریتانیایی؛ ۰٫۰۸۷ گالون آمریکایی) بنزین بر ۱۰۰ کیلومتر است. این داده‌ها همچنین وزن قطار به ازای هر مسافر را دربردارند. به عنوان مثال، قطارهای دوطبقه TGV از مواد سبک‌وزن استفاده می‌کنند که بار محور را پایین نگه می‌دارد و آسیب به مسیر ریلی را کاهش می‌دهد و همچنین در مصرف انرژی صرفه جویی می‌کند. این قطارها (TGV) بیشتر با برق نیروگاه‌های شکافت هسته ای فرانسه کار می‌کند که باز هم مانند همه نیروگاه‌های حرارتی به راندمان کارنو محدود شده‌اند. با توجه به اینکه فرایند بازیافت هسته‌ای یک روش استاندارد است، سهم بیشتری از انرژی موجود در اورانیوم اصلی در فرانسه نسبت به ایالات متحده با چرخه سوخت یک بار مصرف تأمین می‌شود.
مصرف انرژی ویژه قطارها در سراسر جهان حدود ۱۵۰ کیلوژول بر کیلومتر (کیلوژول در هر مسافر-کیلومتر) و ۱۵۰ کیلوژول در تن-کیلومتر (کیلوژول در هر تن-کیلومتر) (حدود ۴٫۲ کیلووات ساعت در ۱۰۰ مسافر-کیلومتر و ۴٫۲ کیلووات ساعت در هر ۱۰۰ تن-کیلومتر) است. انرژی نهایی حمل و نقل مسافر توسط سیستم‌های ریلی به انرژی کمتری نسبت به ماشین یا هواپیما نیاز دارد (یک هفتم انرژی مورد نیاز برای جابجایی یک فرد با ماشین در یک بافت شهری). به همین دلیل است که در سال ۲۰۱۵، از حدود ۹ درصد از حمل و نقل مسافری در جهان (بر حسب pkm)، خدمات مسافری ریلی تنها ۱ درصد از تقاضای انرژی نهایی را در حمل و نقل مسافر تشکیل می‌دهد.