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Feuer und Flamme

Auf der Dampflokomotive regieren Feuer und Flamme. Das wissen Sie, denn sonst würde die Lokomotive ja gar nicht rauchen. Ist dem wirklich so? Gut, ich gebe mich geschlagen, es regieren auf der Dampflokomotive Feuer und Flamme. Oh, Schreck, wenn ich jetzt nicht davon abrücke, kann ich mich vor Mitteilungen nicht mehr um die Seite kümmern. Natürlich gibt es Dampflokomotiven, auf denen es weder ein Feuer noch sonst eine heisse Quelle zur Erzeugung des Wasserdampfes gibt.
Diese Lokomotiven fahren einfach so herum und es gibt keinen Rauch zu sehen. Wer nun meint, dass es sich um elektrische Lokomotiven handeln müsse, irrt sich wirklich. Diese Lokomotiven werden mit Dampf betrieben und besitzen eine Dampfmaschine, wie jede andere Dampflokomotive auch. Einzig das Feuer und damit die Flammen fehlen bei diesen Lokomotiven. Sie speichern daher den Dampf im Kessel und werden deshalb entsprechend genannt.
Die Dampfspeicherlokomotive: Diese speziellen Lokomotiven, die mit getankten Dampf fahren, nennt man Dampfspeicherlokomotiven. Sie erzeugen den für den Betrieb notwendigen Dampf nicht vollständig selber. Diese Lokomotiven gehen wie Sie mit Ihrem Auto an eine Tankstelle und tanken dort Dampf, ähnlich wie Sie Ihr Benzin beziehen. Die Lokomotive musste somit regelmässig betankt werden.
Trotzdem darf man sie nicht mit Diesellokomotiven verwechseln, denn der Antrieb erfolgte weiterhin mit Dampf. Der Dampf wird in einer Fabrik erzeugt und nachher auch gleich für die Dampflokomotive benutzt.
Das war praktisch, weil man so kein Feuer in der Fabrik hatte. Bei Firmen, die sich um die Herstellung von Brennstoffen oder explosiven Stoffen kümmerten, eine gute Alternative zum Pferd. Die Lokomotive löste so keine Explosionen aus.
Dampf war früher in Fabriken genug vorhanden, denn man nutzte ihn zum Heizen der Gebäude, der Gerätschaften oder für die Dampfmaschinen der Fabrik.
Solche Dampfspeicherlokomotiven verkehrten oft in grossen Fabriken, denn der dort schon vorhandene Dampf, konnte auch gleich für die Lokomotiven benutzt werden. So kam es, das es Dampflokomotiven gab, die zur Tankstelle fuhren, nur, Sie tanken dort nicht nur Dampf.
In den Kessel der Dampfspeicherlokomotive gab man neben dem Dampf auch kaltes Wasser. Die Hitze im Dampf sorgte nun dafür, dass das Wasser verdampfte. So konnte die Lokomotive einen Teil des Dampfes selber erzeugen. Deshalb galten Dampfspeicherlokomotiven als sehr effizient arbeitende Fahrzeuge, die sich jedoch nicht durchsetzen konnten. Die Lokomotiven mit Feuer und Flamme waren einfach zu gut geraten.
Doch gehen wir wieder zu den normalen Dampflokomotiven, wo Feuer und Flamme regieren. Nun, jedes Feuer braucht einen passenden Brennstoff. Das kennen Sie, Sie kaufen sich ja auch Holzkohle um den Grill im Sommer zu betrieben. Im Winter heizen Sie vielleicht mit Gas oder Öl. Aber bei einer Dampflokomotive? Ich weiss nicht, ob das die richtigen Brennstoffe sind. Schauen wir uns doch die möglichen Brennstoffe für ein Feuer einmal genauer an. Dabei betrachten wir deren Eignung und deren Heizwert.
Das Holz: Ein bekannter Werkstoff ist Holz. Mit Holz baut man Häuser, Brücken und man benutzt es um Feuer anzufachen. Zudem gilt Holz als umweltfreundlicher Brennstoff. Daher kann man Holz für Dampflokomotiven verwendet. Ähnliches gilt für die von Ihnen verwendete Holzkohle, die schliesslich aus Holz entstanden ist. Daher sollten wir diesen Werkstoff genauer ansehen, wir werden dabei überraschende Hinweise erhalten.
Holz ist ein natürlicher Werkstoff, der von selber wächst. Die Bäume, die oft in Wäldern anzutreffen sind, werden daher regelmässig geschnitten.
So gewinnt man Holz als Werkstoff und ermöglicht der nächsten Produktion ein ungehindertes Wachstum.
Korrekt bewirtschaftete Wälder können über viele Jahrhunderte Holz an die Abnehmer liefern. So gesehen ist es ein Rohstoff, der nicht versiegen kann. Holz hat man daher immer zur Verfügung.
Holz ist ein neutraler Brennstoff, der aber auch anderweitig gut genutzt werden kann. Als Brennstoff setzt Holz zwar viel Kohlendioxyd frei, ist aber trotzdem noch neutral. Die Bäume hatten dieses Kohlendioxyd vorher der Luft entzogen und zum Aufbau genutzt. So entsteht ein ausgeglichener Kreislauf, denn schliesslich nutzen die neuen Bäume das freigesetzte Kohlendioxyd und wachsen so. Bessere Werte beim Kohlendioxyd kann ein Brennstoff gar nicht mehr haben.
Da Holz aber sehr viel Feuchtigkeit enthält, verbrennt es nicht so gut, wie andere Brennstoffe. Man benötigt deshalb viel mehr Holz um eine Dampflokomotive zu betreiben. Die Vorratsbehälter würden daher bei Holz riesig. Diese Methode kam hauptsächlich bei Waldbahnen in Osteuropa und Amerika zum Einsatz. Warum sollte man lange Transportwege für Brennstoff in Kauf nehmen, wenn dieser schon neben der Bahn wächst und zudem noch in grossen Mengen anfällt.
In der Schweiz wurden in den Kriegsjahren des ersten Weltkrieges viele Dampflokomotiven notgedrungen mit Holz befeuert. Das Holz musste auf den für diesen Zweck viel zu kleinen Tendern verladen werden. Kunstvolle Stapel waren die Folge davon. Gerade das benötigte Holz war letztlich der entscheidende Faktor und läutete in der Schweiz den Untergang der Dampflokomotive ein. Doch damit waren die Nachteile von Holz nicht restlos geklärt worden.
Der Heizwert von Holz soll uns nun als Vergleichsmöglichkeit zwischen den einzelnen Brennstoffen dienen. Der Heizwert wird dabei mit kJ/Kg angegeben. Damit es einen für Sie etwas besser verständlichen Wert gibt, verwende ich auch die Angaben in kcal/kg. Mit Kalorien rechnen Sie schliesslich bei jeder Mahlzeit. Was jetzt noch fehlt, ist der Heizwert von Holz. Dazu wählte ich Buchenholz, dass einen Heizwert von 13‘400 kJ/Kg (3‘200 kcal/kg) hat.
Die Verbrennungsrückstände von Holz enthalten Schwebeteile. Diese Schwebeteile lagern sich in den Bauteilen der Lokomotive ab. Dadurch müssen diese Bauteile öfters gereinigt werden. Hinzu kommt, dass die Asche nur schwer gesäubert werden konnte. So gesehen, war Holz kein guter Brennstoff für Lokomotiven. Wobei Holz allgemein gesehen zu wertvoll ist um verbrannt zu werden. Daher lohnt es sich, wenn wir uns nach alternativen Brennstoffen umsehen.
Die Steinkohle: Steinkohle ist vor Urzeiten aus biologischen Stoffen entstanden. Die Farne und Gräser der Urzeit wurden unter Druck gepresst. Daraus entstand schliesslich die Steinkohle. Gewonnen wird diese Steinkohle im Bergbau. Dort holt man den schwarzen Brennstoff aus den Tiefen hervor. Gerade der Bergbau bietet grosse Gefahren für das Personal, da in den Stollen arbeiten muss.
Landläufig wird Steinkohle einfach nur Kohle genannt. Das ist so nicht ganz richtig, denn neben der Steinkohle gibt es die Braunkohle, welche im Tagebau abgebaut werden kann.
Jedoch verfügt Braunkohle nicht über so gute Heizwerte, wie die wesentlich härtere Steinkohle. In Zukunft werde ich den Begriff Kohle verwenden, dabei meine ich sowohl die Stein- als auch die Braunkohle, denn beide Arten kamen bei Dampflokomotiven zum Einsatz.
Im industriellen Bereich erkannte man früh, dass Kohle gute Heizwerte erbringt. Besonders gut, war da die Steinkohle, die einen Heizwert von 31‘000 kJ/Kg (7‘400 kcal/kg) hat.
Diese Kohle, die im Bergbau gewonnen wurde, konnte auch für Dampflokomotiven verwendet werden. Sie war gegenüber dem Holz viel kompakter und erst noch ergiebiger.
Ein Brennstoff, der wie geschaffen für die Dampflokomotive war. In der Folge wurden die Tender der Dampflokomotiven seit Beginn mit Kohlen beladen.
Gerade die Tatsache, dass man diese Kohlen schon für die Heizung benötigte, begünstigte die Kohlefeuerung der Dampflokomotive. Diese Art der Befeuerung war so verbreitet, dass Sie kaum ein Bild von einer anders betriebenen Dampflokomotive sehen. Kohlen gehören nun einfach zur Dampflokomotive, obwohl es nicht die einzige Variante der Befeuerung ist. Es war die einfache Lagerung und die gute Handhabung, die für die Kohle sprach.
Der beim Abbau Braunkohle entstehende Staub wird in den Bergbauwerken gepresst. Dadurch entstanden spezielle Brikett. Diese Briketts hatten zwar mit 20‘100 kJ/kg (4‘800 kcal/kg), nicht den genau gleichen Heizwert, wie die Steinkohle. Trotzdem kamen bei Dampflokomotiven immer wieder Briketts zur Anwendung. Der Grund war simpel, denn die Briketts waren billiger, als die Steinkohle. Gerade bei Bahnen, wo man sparen musste, kamen daher Briketts zur Anwendung.
Bei der Verbrennung von Kohlen, in welcher Form auch immer, entsteht viel Kohlenmonoxyd und Schwefeldioxyd. Dabei bildet das Kohlenmonoxyd die grösste Gefahr. Das Gas wirkt auf den Menschen einschläfernd und erstickend. Da es geruchlos ist, ist es sehr gefährlich. Besonders bei Fahrten durch Tunnel war das ein Problem. Zusammen mit dem Schwefeldioxyd kann so in einem Tunnel ein tödlicher Cocktail entstehen.
Schliesslich passierte das, was nicht passieren durfte. Ein Zug kam im Rickentunnel zwischen Uznach und Wattwil wegen Problemen mit der Haftreibung zum Stehen, ohne dass man dies auf der Lokomotive bemerkte. Die Leute erstickten in der Folge im Tunnel an den giftigen Stoffen im Rauch. Auch bekannt wurden Probleme mit dem Rauch im 15 Kilometer langen Gotthardtunnel, so dass dieser zeitweise wegen zu viel Rauch im Tunnel gesperrt werden musste. Trotzdem es gab nicht viel Besseres für Dampflokomotiven.
Da Kohle aus dem Boden gewonnen wird, gilt sie als umweltbelastend. Kohle hat deshalb einen schlechten Wert für die Ökologie und setzt Treibhausgase frei. Kohle ist deshalb kein guter Brennstoff. Was man heute weiss, war vor mehr als 100 Jahren nicht bekannt und niemand dachte an Klimaerwärmung und gefährliche Gase. Man war froh, dass man einen passenden Brennstoff hatte. Die Dampflokomotiven fuhren daher auf fast der ganzen Welt mit Kohlen. Doch es gab weitere Alternativen.
Das Erdöl: Entstanden ist das Erdöl aus den Tieren dieser Erde. Genau genommen aus den letzten Dinosaurier. Als diese Tiere in einer gigantischen Umweltkatastrophe ausgelöscht wurden, wurden die Opfer schnell mit Erde überdeckt und konnten nicht von den Überlebenden gefressen werden. Ob das Erdrutsche waren oder Niederschlag, lassen wir so stehen. Die Tiere wurden begraben und unter hohem Druck im Lauf der Jahre zu Erdöl gepresst.
Erdöl wird durch Bohrungen im tiefen Boden gewonnen. Die Anlagen befinden sich überall auf der Erde und auch auf den Meeren dieser Welt. Wenn man eine Quelle gefunden hat, spritzt das Erdöl eigenständig aus den Löchern.
Verantwortlich ist dabei der hohe Druck, der bei den Lagerstätten herrscht. Das so gewonnene Erdöl ist jedoch nur bedingt brauchbar und muss noch in speziellen Werken aufbereitet werden. Wobei es Dampflokomotiven gab, die mit Erdöl betrieben werden konnten.
Landläufig bezeichnet man Erdöl einfach nur als Öl. Heute funktioniert die Welt mit diesem Öl und viele Leute machen sich grosse Sorgen, was passiert, wenn die Quellen versiegen und es kein Öl, beziehungsweise kein Erdöl mehr gibt.
Die Welt ist daher abhängig von diesem Rohstoff. Es lohnt sich deshalb, wenn wir uns das Erdöl oder eben das Öl genauer ansehen. Es muss einen Grund geben, warum es die Welt regiert.
Wobei der Begriff Öl dabei nicht genau genug ist. Diese verschiedensten Öle werden jedoch zu einem grossen Teil aus dem Erdöl gewonnen.
In speziellen Fabriken, die Raffinerien genannt werden, wird das Erdöl durch Wärme in mehrere Produkte zerlegt. Darunter befinden sich neben den schweren Stoffen, wie Schmieröle oder Teer auch Produkte wie Benzin oder Diesel. Spätestens jetzt wissen Sie, warum Erdöl die Welt regiert, denn der Strassenverkehr funktioniert damit.
Das Produkt aus der Raffinerie, das uns nun interessiert ist das Heizöl. Heizöle dienen der Erzeugung von Wärme und sie kennen vielleicht auch den LKW, der Ihnen mit Hilfe von Diesel das Heizöl in den Keller bringt. Damit haben Sie einen warmen Winter. Grundsätzlich ist der Stoff Heizöl extraleicht und der Diesel, der den LKW antreibt nahezu ein und derselbe Stoff. Wenn man jedoch damit heizt, ist auf dem Produkt keine Verkehrssteuer erhoben worden. Dampflokomotiven arbeiten entweder mit Heizöl oder mit Erdöl.
Natürlich will ich Ihnen den Heizwert von Heizöl nicht vorenthalten. Diesen kennen Sie vermutlich, denn damit berechnen Sie doch, wie viel Öl Sie für die Heizung benötigen. Ach, Sie rechnen gar nicht, sondern füllen einfach den Tank. Damit Sie in Zukunft etwas besser rechnen können, liefere ich Ihnen hier den Heizwert von Heizöl. Heizöl weisst einen Heizwert von 44‘444 kJ/kg (10‘600 kcal/kg). Damit liegen wir höher als bei der Steinkohle (31‘000 kJ/kg) und beim Buchenholz (13‘400 kJ/kg).
Jedoch wurde Heizöl bei den Dampflokomotiven erst eingeführt, als es galt die Lokomotiven wirtschaftlicher zu betreiben. Die Lokomotiven erhielten, wie Sie in Ihrem Keller einen Tank, wo das Heizöl mitgeführt wurde. Nur konnte das Heizöl in der Form von Diesel auch zum Betrieb von Motoren genutzt werden, so dass die Dampflokomotiven durch Diesellokomotiven abgelöst wurden. Trotzdem gibt es immer noch Dampflokomotiven, die mit Heizöl geheizt werden.
Dass das Erdöl als Klimakiller verschrien ist, geht auch an den Bahnen nicht spurlos vorbei und kann hier nicht weggelassen werden. Man setzt es deshalb nach Möglichkeit nur dort ein, wo es unbedingt benötigt wird. Das heisst bei Diesellokomotiven. Für die Umwelt ist das sicherlich von Vorteil, denn eine mit Öl gefeuerte Dampflokomotive produziert neben dem Kohlendioxyd aus der Verbrennung auch Wasserdampf, der das Klima ebenfalls anheizt. Trotzdem kann Öl als guter Brennstoff bezeichnet werden. Doch kommen wir nun zu den Gasen.
Das Gas: Angeblich soll Gas der Energieträger der Zukunft sein. Gase gibt es aus den verschiedensten Quellen. So kommen Erdgase aus der Erde und Biogase werden aus biologischen Abfällen erzeugt. All diese brennbaren Gase können für die Feuerung benutzt werden. Vielleicht haben Sie zu Hause eine Heizung, die mit Gas arbeitet. Daher ist es eigentlich nur logisch, dass man Gas auch bei den Dampflokomotiven verwendet. Die Antwort hier ist einfach, denn sie lautet NEIN!
Eigentlich würde nichts gegen einen Einsatz von Gas auf Dampflokomotiven sprechen, wäre da nicht… Ja, wäre da nicht dieses Verbot. Gas ist auf schienengebundenen Fahrzeugen in der Schweiz schlicht verboten. Das heisst, obwohl man technisch eine Gasheizung in eine Dampflokomotive einbauen könnte, man bekäme nie eine Bewilligung für den Betrieb einer solchen Lokomotive. Es wäre also möglich, ist aber einfach nur verboten.
Verboten wurde Gas bei den Eisenbahnen in der Schweiz im Jahre 1924, also zu einer Zeit, wo man noch nicht so gute Massnahmen zum Schutz kannte. Trotzdem ein Verbot ist ein Verbot und sei es noch so alt. Doch warum denn ein so klares Verbot? Ganz einfach, Gas ist leicht flüchtig und kann sich unbemerkt mit der Luft mischen. Kommt ein Funke hinzu, kommt es zur grossen Explosion. Gerade die Unsichtbarkeit des Gases macht es so gefährlich. Darum sind dem Gas Geruchstoffe zugesetzt worden.
Der grösste Vorteil beim Gas liegt beim Heizwert, denn Gas wird unsere bisher bekannten Werte noch einmal übertreffen. Dazu wähle ich zwei Gase, die deutlich zeigen, wir gut, aber auch wie gefährlich Gase sein können. Erdgas hat mit 48‘600 kJ/kg (11‘600 kcal/kg) einen deutlich tieferen Heizwert, als der hochgefährliche Wasserstoff, der einen Heizwert von sagenhaften 138‘600 kJ/kg (33‘100 kcal/kg) hat. Nur, Wasserstoff ist leicht flüchtig und hochexplosiv, was ihn sehr gefährlich macht.
Gas kann aus den verschiedensten Stoffen erzeugt werden. Besonders das aus Abfällen hergestellte Biogas ist nicht so Umweltbelastend und kann mit dem Holz bei der Bilanz des Kohlendioxydes mithalten. Sehr gut ist da der Wasserstoff. Dieses Gas verbrennt als einziger hier vorgestellte Brennstoff keinen Kohlenstoff. Bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht daher H2O. Wir kennen dieses Abgas besser unter der üblichen Bezeichnung Wasser.
Nur, was bringt es sich über Gas, dessen Erzeugung und dessen Umweltbelastung lange Gedanken zu machen, denn wie schon gesagt, es wird bei der Eisenbahn in der Schweiz schlicht nicht verwendet. Es kommt nicht auf Lokomotiven und auch nicht in Wagen zum Einsatz, was aber nicht heisst, dass Gasfeuerungen technisch nicht möglich wären. Heizungen von Gebäuden oder mit Wasserstoff betriebene Autos zeigen das jeden Tag.
Mit den Gasen haben wir alle Brennstoffe behandelt. Damit könnte letztlich der Teil über die Betriebsstoffe einer Dampflokomotive abgeschlossen werden. Dass das nicht möglich ist, hängt davon ab, dass man die Wärme auch auf eine andere Weise erzeugen kann und die ist sogar schon angewendet worden. Ich spreche von der Wärmeerzeugung mit der Hilfe von Elektrizität. Sie haben richtig gelesen, man kann Dampflokomotiven mit Elektrizität betreiben.
Die Elektroheizung: Man kann Wasser auch durch elektrische Heizungen erwärmen. Das machen Sie doch zu Hause auch. Sie stellen den Topf auf die Herdplatte und heizen das Wasser darin mit Strom. Später geniessen Sie dann den heissen Tee damit auf. Es gibt deshalb genug Gründe, auch Dampflokomotiven mit Strom zu beheizen. Oh Entschuldigung, Sie haben einen Gasherd. Dann sollten Sie wissen, dass es die auch in der elektrischen Ausführung gibt und dass die so funktionieren.
Strom ist ja bei modernen Bahnen fast überall vorhanden. Da ist es nur logisch, dass man diesen zum heizen von Dampflokomotiven nutzt.
So abwegig dieser Gedanke auch sein mag, Dampflokomotiven wurden und werden mit Elektrizität beheizt.
Der beste Beweis ist das Bild neben diesem Text. Diese Lokomotive konnte elektrisch geheizt werden. Dank dem Antrieb mit Dampf, konnte sie aber auch dort arbeiten, wo es keine Fahrleitung gab. Die elektrische Wärmeerzeugung war also möglich.
In der Vergangenheit wurde diese Lösung zwar aus der Not heraus, aber doch mit einigem Erfolg verwirklicht.
Feuer und Flammen gab es hier natürlich nicht mehr, aber es ist ein Betriebsstoff für eine Dampflokomotive. Es spricht nichts dagegen, das auch in Zukunft zu wiederholen.
Bei modernen Dampflokomotiven wird Strom ebenfalls zur Heizung genutzt. Steht die Lokomotive in einer Remise und wartet auf den erneuten Einsatz, benötigt eine Dampflokomotive immer relativ lange, bis das Wasser genug heiss ist. Die Folge ist, dass immer ein Feuer brennen muss. Doch auch bei der Eisenbahn gilt, Feuer darf nie unbeaufsichtigt gelassen werden. Deshalb kann man diese Lokomotiven im Depot mit der Hilfe von elektrischem Strom vorwärmen. Die Lokomotive ist schneller einsatzbereit.
Nachdem wir uns mit den möglichen Betriebsstoffen befasst haben, haben wir erfahren, dass es praktisch nur mit einer Feuerung sinnvoll ist, eine Dampflokomotive zu beheizen. Ich kann deshalb einfach sagen, dass Dampflokomotiven immer mit Feuer und Flamme beheizt werden. Das gilt auch für die Lokomotiven mit Elektroheizung, denn diese können weiterhin mit Kohlen oder Öl beheizt werden. Nur Gas wird in der Schweiz sicher nicht verwendet.
Im nun folgenden Abschnitt wollen wir uns den Ort, wo das Feuer lodert, genauer ansehen. Ziel ist es, das Feuer in einem beschränkten Raum zu halten, denn so kann man es besser kontrollieren. Schliesslich will man ein Feuer, aber keinen Brand. Diese Feuerstelle auf der Dampflokomotive hat einen ganz speziellen Namen bekommen. Sehen wir uns deshalb diese Feuerbüchse etwas genauer an. Schliesslich sind Sie nun Feuer und Flamme für dieses Thema.
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