Auf der Dampflokomotive regieren Feuer und Flamme. Das wissen Sie, denn sonst würde die Lokomotive ja gar nicht rauchen. Alleine mit dem Titel dieses Kapitels bin auch ich der Sache sicher. Nur ist das wirklich so? Um aus Wasser Dampf zu machen, muss dieses erhitzt werden. Von den Kraftwerken für die Elektrizität wissen Sie vielleicht, dass auch durch die Spaltung von Atomen eine sehr grosse Hitze erzeugt werden kann.

Keine Angst, so irrsinnig war nun wirklich niemand und baute einen Reaktor auf eine Lokomotive. Es war wirklich viel zu gefährlich und selbst mit Feuer und Flamme war es eine kritische Angelegenheit.

Jedoch will ich bei den Kraftwerken bleiben, denn alle anderen erwähnten Lösungen der Kraftwerke um Wasser zu erhitzen wurden auf den Lokomotiven umgesetzt. Für jene, die sich nicht damit befassten, eine kurze Zu-sammenfassung der Lösungen.

Wasser wird mit Feuer und Flamme erwärmt. Unter-schiedlich ist nur der Weg, wie dieses erzeugt wird. Ausser dem Atom kann alles auf der Lokomotive benutzt werden.

Auf die Idee mit den Atomen kam man nur nicht, weil damals bereits die Lokomotiven bekannt waren, die mit der im Kraftwerk erzeugten Elektrizität betrieben werden konnten. Diese waren so gut, dass niemand ein Atom-kraftwerk in eine Lokomotive baut.

Der Ausgangstoff mit dem das Feuer zur Erzeugung von Wärme entsteht, nennt man Brennstoff. Wie es der Name schon sagt, handelt es sich um ein Stoff, der brennen kann. Das kann eigentlich jeder, aber wir können nur jene nutzen, die bei den auf der Erde üblichen Werten verbrennen. Wir werden die dabei üblichen Stoffe noch ansehen. Selbst Elektrizität kann zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt werden.

Bevor wir jedoch dazu kommen, sehen wir uns zuerst eine Lokomotive an, die den Dampf gar nicht selber erzeugen kann. Sie und die elektrische Lösung sind der Grund, warum wir mit Feuer und Flamme nicht jede Dampflokomotive nehmen können. Hier könnte der Dampf sogar durch ein Atomkraftwerk erzeugt werden. Diese Bauart tankt einfach den Wasserdampf, den sie anschliessend direkt für den Antrieb der Dampfmaschinen nutzt.

Bei einer Lokomotive nach dieser Bauart wird der Wasserdampf, wie es der Name schon sagt, gespeichert. Damit sie das kann, muss sie an eine Tankstelle fahren. Wie Sie mit Ihrem kleinen roten Flitzer, muss auch hier regelmässig für Nachschub gesorgt werden. Das ist wirklich so und die erforderlichen Dampftankstellen sind nun wirklich nur dort vorhanden, wo auch diese speziellen Dampfspeicherlokomotiven eingesetzt werden.

Trotzdem darf man sie nicht mit Diesellokomotiven verwechseln, denn der Antrieb erfolgte weiterhin mit Dampf. Der Wasserdampf wird in einer Fabrik erzeugt und nachher auch gleich für die Dampflokomotive benutzt.

In grösseren Firmen, wurde Wasserdampf auch für andere Zwecke benötigt und daher nutzt man diesen auch gleich für die im Betrieb eingesetzten Lokomotiven. Nur warum nahm man den Aufwand auf sich?

Bei Firmen, die sich um die Erzeugung von Brennstoffen und anderen ex-plosiven Stoffen kümmern, können immer wieder Gase entweichen. Bei einer normalen Dampflokomotive würde das Feuer zu einer Explosion führen.

Um das zu verhindern, nutzte man den Wasserdampf, den man sonst schon im Werk hatte und betrieb damit die Dampflokomotive. Dieser Dampf kann nun auch von einem nahen Atomkraftwerk stammen.

Mit der Nutzung des Dampfes aus dem Werk konnten so sehr wirtschaftliche Lösungen für die in der Firma anstehenden Rangierarbeiten geschaffen werden. In der Schweiz waren sie jedoch so selten, dass wir dafür über die Grenze blicken müssen, denn in den Werken konnten dank der frühen Elektrifizierung schnell diese Maschinen eingesetzt werden. Selbst in Fabriken, wo Sprengstoffe erzeugt wurden, konnten sie verkehren.

Jedoch war der Tankvorgang nicht so einfach wie beim Automobil. Daher müssen wir den Besuch einer Dampfspeicherlokomotive an der speziellen Tankstelle ansehen. Wie beim Automobil wurde der Wasserdampf über eine Leitung in den speziellen Tank geführt. Nur damit war es noch nicht getan, denn es sollte nicht so schnell die Tankstelle aufgesucht werden, denn während der Zeit konnte ja nicht damit gearbeitet werden.

In den Kessel der Dampfspeicherlokomotive gab man neben dem Dampf auch kaltes Wasser. Die Hitze im Dampf sorgte nun dafür, dass das Wasser verdampfte. Dadurch konnte die Reichweite erhöht werden.

Möglich wurde das jedoch nur, weil in den Anlagen der Werke deutlich höhere Temperaturen vorhan-den waren, als auf der Lokomotive für den Antrieb benötigt wurden. Die Maschine erzeugte daher einen Teil des Dampfes selber.

Deshalb galten Dampfspeicherlokomotiven als sehr effizient arbeitende Fahrzeuge, die sich jedoch nicht durchsetzen konnten. Die Gründe dafür waren vielseitig, aber viele Firmen hatten schlicht den Wasserdampf nicht zur Verfügung.

Daher ging diese Lösung auch nicht mehr. Die Dampfspeicherlokomotive machte nur Sinn, wenn man auch Wasserdampf in ausreichender Menge zur Verfügung hatte und das war oft nicht der Fall.

Es war die schnelle Elektrifizierung der Bahnen und der Firmen in der Schweiz, die eine Verbreitung für Dampfspeicherlokomotiven verhinderten. In anderen Ländern sah es jedoch anders aus. Dort kamen diese Maschinen in grösserer Anzahl zum Einsatz, auch wenn sie wirklich oft nur dort verkehrten, wo nicht mit normalen Dampflokomotiven gearbeitet werden konnte. Es gab bei der Betankung einfach zu viele Verluste.

Auch fehlte es an den Einsätzen auf Strecken, denn auf diesen hätte man regelmässig die entsprechenden Möglichkeiten schaffen müssen. Daher waren auch nur kleinere Modelle vorhanden, die als Rangierlokomotiven benutzt wurden und dort kam dann früh die Lösung mit den Dieselmotoren, die wirklich sehr einfach betankt werden konnten. Nützlich waren diese Lokomotiven für Firmen, die Dampf hatten und die kein Feuer im Werk wollten.

Kommen wir nun zu den Modellen, bei denen der Wasserdampf mit Hilfe eines auf dem Fahrzeug erzeugten Feuers entsteht. Es ist schlicht die grösste Anzahl von Lokomotiven mit Dampfmaschine. Dabei können auch unterschiedliche Brennstoffe benutzt werden. Diese wollen wir nun ansehen und auch deren Nutzen vorsehen und dazu müssen wir wissen, was denn für Stoffe zur Verfügung stehen. Ob diese benutzt werden, schauen wir danach an.

Die gängigen Brennstoffe sind allgemein bekannt. So wird für den Grill im Garten Holz, Kohle und Gas benutzt. Das Haus kann mit Öl beheizt werden. Es sind also vier mög-liche Brennstoffe vorhanden.

Lediglich bei der Kohle gibt es den grossen Unterschied zum Grill. Dampflokomotiven arbeiten schlicht nicht mit Holzkohle, da sie zu teuer ist. Alleine wegen der be-nötigten Menge muss auf die Kosten für den Brennstoff ge-achtet werden.

Bei der anschliessend benutzten Reihenfolge der Vor-stellung wird auf den sehr wichtigen Heizwert geachtet. Mit diesem Begriff wird angegeben, wie viel von dem Brennstoff für ein definiertes Ergebnis benötigt wird.

Das hat durchaus auf den Transport und den Aufbau des Fahrzeuges Auswirkungen. Bei diesen Modellen muss ein Vorrat mitgeführt werden und je nach Heizwert muss mehr oder weniger Platz dazu vorgesehen werden.

Auch wenn sich hier Unterschiede zeigen, gerade der Stoff mit den besten Werten für den Heizwert kam bei Dampflokomotiven schlicht nicht zum Einsatz. Dabei war nicht die Feuerung, sondern der Transport das Problem.

Doch dazu später mehr, denn wir sollten mit den Brenn-stoffen beginnen und der Anfang macht ein natürlicher Stoff, der sich selber erzeugen konnte. Ich spreche von Holz, das hier durchaus benutzt wurde.

Das Holz: Mit dem Holz haben wir einen vielseitigen Werkstoff erhalten. So kann man diesen Rohstoff für den Bau von Gebäuden benutzen und man kann ihn auch für die Feuerung nutzen. Sie haben ein modernes Haus, das mit Holz gebaut wurde und für die Heizung benutzen sie ebenfalls Holz, denn hier haben wir einen Brennstoff erhalten, der gute Ergebnisse bei den Auswirkungen auf die Umwelt aufweisen kann.

Holz ist ein natürlicher Werkstoff, der von selber wächst. Die Bäume, die oft in Wäldern anzutreffen sind, werden daher regelmässig geschnitten. So ge-winnt man Holz als Werkstoff und ermöglicht der nächsten Produktion ein ungehindertes Wachstum.

Korrekt bewirtschaftete Wälder kön-nen 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.

Als Brennstoff setzt Holz zwar viel Kohlendioxyd frei, ist aber trotzdem noch neutral. Die Bäume hatten dieses 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 bei diesem Punkt kann ein Brennstoff gar nicht mehr haben. Jedoch verhindert das eingelagerte Wasser, dass Holz gut brennt.

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 den 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.

Auch wenn in der Schweiz dieser Brennstoff nur selten benutzt wurde, an anderen Orten kam Holz durchaus bei Dampflokomotiven vor. Es waren Bahnen, die gerade der Gewinnung von Holz dienten. Von den Bäumen konnte nicht alles dem Verkauf zugeführt werden. Daher wurde diese gleich in den Dampflokomotiven verbrannt und so auch noch genutzt. Jedoch gab es damit in trockenen Gebieten auch Nachteile, die gefährlich werden konnten.

Holz neigt zu Funkenflug. Dabei wird Glut aus dem Feuer durch die Sogwirkung mitgerissen und die noch glühenden Teilchen fielen anschliessend auf den Boden. Dieser Effekt wird Funkenflug genannt.

Wegen diesem konnte das Gebiet entlang von Bahnen in Brand geraden. Damit das nicht passiert, ergriff man Gegenmassnahmen und das waren grosse Schutzgitter. Daher haben diese Kamine eine deutlich erkennbare Ver-grösserung.

Gerade an den Massnahmen zur Verhinderung des Funken-fluges können die Modelle für die Feuerung mit Holz sehr gut erkannt werden. Bei der in der Schweiz aber üblichen Anwendung als Brennstoff im Notfall wurden die Kamine nicht angepasst.

Der Funkenflug kann auch bei den anderen benutzen festen Brennstoffen entstehen. Jedoch ist in diesem Punkt das Holz wirklich sehr gefürchtet und der Funkenflug kann zu Verboten führen.

Waldbahnen und damit Bahnen in Wäldern sind die ein-zigen, die mit dem Holz planmässig arbeiteten. Der Rohstoff war vor Ort vorhanden und daher nutzte man diesen.

Wir sehen, dass hier auf einen kurzen Transport geachtet wurde. Der Grund ist, dass dieser die Kosten für den Brennstoff negativ beeinflussen konnte und daher wurde bei den anderen Brennstoff auf die Vorkommen geachtet. Zumindest dort wo man welche hatte.

Die Kohle: Mit der Kohle haben wir einen sehr oft benutzen Brennstoff für Dampflokomotiven erhalten. Dabei entstand Kohle aus Pflanzen, die im Boden versanken und so zu Kohle wurden. Die meisten Vorkommen entstanden zur Zeit der Dinosaurier und je nach Art der anschliessend erfolgten Überdeckung und dem damit entstandenen Druck im Boden, entstanden unterschiedliche Arten von Kohle, die benutzt wurden.

Braunkohle ist eine oft vorhandene Form der Kohle. Der Vorteil bei diesem Brennstoff ist, dass er nahe der Ober-fläche gefunden werden kann. Das erlaubt einen leichten Abbau und sorgt für geringe Kosten für diese bräunliche Kohle.

Alleine die Farbe ist für die Bezeichnung der Braunkohle verantwortlich und dabei ist nur das grosse Vorkommen ein Vorteil, denn bereits mit dem Brennwert kommt die grosse Überraschung.

Der Heizwert liegt wegen der hohen Feuchtigkeit mit 8 000 kJ/kg unter jenem von Holz. Es ist ein eher schlecht geeigneter Stoff, der aber wegen dem leichten Abbau und dem Vorkommen vor Ort sehr oft für die Dampfloko-motiven benutzt wurde.

Dabei gibt es zwischen den Vorkommen grosse Unter-schiede beim Anteil von Schwefel. Allein die Kosten für die Beschaffung der grossen Mengen sprachen für die Braunkohle. Wer keine hatte, nutzte Alternativen.

Mit der Steinkohle kommen wir zu jener Sorte Kohlen, die meistens dort genutzt wurde, wo man keine eigenen Vorkommen bei der Kohle hatte. Wenn man diese schon zuführen muss, dann nimmt man jene mit dem deutlich höheren Heizwerk, denn dieser liegt bei der Steinkohle bei von 31 000 kJ/Kg (7 400 kcal/kg) und ist damit deutlich höher, als das bei der billigeren Braunkohle der Fall gewesen ist.

Steinkohle liegt tiefer im Boden und muss bergmännisch abgebaut werden. Allein das macht die Kohle teurer, als das bei der Braunkohle der Fall ist. Spannend ist, dass in den Nationen mit beiden Vorkommen, bei den Dampflokomotiven oft die nicht so gute Braunkohle benutzt wurde. Entscheidend war dabei der Preis und die Nachteile nahm man in Kauf. Die gute Steinkohle kam bei der Verhüttung zur Anwendung und nicht beim Verkehr.

Die Arbeit mit Kohle ist schmutzig, denn es entsteht Staub. Dieser ist jedoch nicht verloren. Aus dem Kohlenstaub kann ebenfalls ein Brennstoff erzeugt werden.

Je nach der benutzten Kohle werden aus dem Staub Lösungen mit Braunkohle, oder mit Steinkohle er-zeugt.

Dabei wird der Staub in einem speziellen Verfahren so stark gepresst, dass ein Produkt entsteht, das man sehr leicht handhaben und auch leicht transportieren kann.

Der beim Abbau von Braun- aber auch von Steinkohle entstehende Staub wird in den Bergbauwerken ge-presst. 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.

Da die Schweiz keine ausreichenden Vorkommen bei der Kohle hatte, musste diese eingeführt werden. Dabei wurde in vielen Fällen auf dem Markt Steinkohle erworben. Eine Ausnahme bildete da lediglich die Gotthardbahngesellschaft, die an deren Stelle Briketts aus Ruhrkohle verwendete. Dabei hatte die Steinkohle aus dem Gebiet der Ruhr grosse Vorteile, denn der Gehalt von Schwefel war für die Dampflokomotiven ideal.

Das Erdöl: Viele Jahre war die Förderung von Erdöl nicht so leicht. Wie schon bei der Kohle entstammt dieser Brennstoff aus der Zeit der Dinosaurier. Nun waren aber diese selber der Ursprung und nicht die Pflanzen. Im Gegensatz zu den bisherigen Brennstoffen ist Erdöl verflüssigt. Das in grossen tiefen lagernde Erdöl wird mit Pumpen gefördert und kühlt aus. Damit entsteht eine zähflüssige Masse, die kaum gehandhabt werden kann.

Nicht aufbereitetes Erdöl wird auch als Rohöl bezeichnet. Es ist ein Stoff, der durchaus auch bei Dampflokomotiven benutzt werden konnte. Jedoch musste ein Teil des Dampfes dazu be-nutzt werden, das Rohöl zu erwärmen.

Der Vorteil lag dabei nur beim Preis, denn wegen der noch nicht erfolgten Raffinierung ist Rohöl auf dem Markt billig zu be-ziehen. Wegen den noch vorhandenen Verunreinigungen, ist Rohöl schlicht keine Katastrophe bei der Verbrennung.

Landläufig bezeichnet man Erdöl einfach nur als Öl. Diese Kurzform kommt allgemein zur Anwendung und ist daher nicht sehr genau. In den meisten Fällen wird Rohöl aber in speziellen Fabriken zerlegt.

In dem Fall spricht man von raffiniertem Öl und dieses ist durch-aus bei der Verbrennung besser, als das bei Rohöl der Fall ist und Sie kennen diese Ergebnisse. An den Tankstellen beziehen Sie Diesel, oder das bessere Benzin.

Mit den Stoffen Diesel und Benzin sind wir bei den Fahrzeugen und diese können auch bei den Dampflokomotiven benutzt werden.

Nur wird es nun spannend. Während Benzin für die Feuerung ungeeignet ist, kann Dieselöl benutzt werden. Das ist aber schlicht zu teuer und wir betreiben damit keinen Motor, sondern nutzen den Brennstoff zur Erzeugung von Wärme. Genutzt wird der damit erzeugte Dampf und nicht der Treibstoff.

Das Produkt aus der Raffinerie, das uns nun interessiert ist das Heizöl. Sie kennen dieses vielleicht von zu Hause, wenn sie es für die Heizung benutzen. Dabei wird Ihnen vermutlich Heizöl extraleicht verkauft. Da nun keine Verkehrssteuer erhoben wird, ist der Preis geringer. Das soll nicht heissen, dass es besser als Dieselöl ist, denn es ist eigentlich der gleiche Brennstoff, der nun einfach für die Heizung genutzt wird.

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 extraleicht weisst einen Heizwert von 44 444 kJ/kg (10 600 kcal/kg) auf und schlägt damit die Steinkohle.

Sollten Sie sich fragen, warum ich hier von Heizöl spreche. Spannend wird es erst mit den Dampflokomotiven. Obwohl wir hier ein Fahrzeug haben, arbeiten diese mit dem Heizöl und nicht mit Dieselöl. Der Grund liegt in der Tatsache, dass hier geheizt und nicht angetrieben wird. Eine rechtliche Geschichte, die aber den Aufbau der hier vorgestellten Lokomotive berücksichtigt. Um Wasser zu kochen, wird Heizöl benutzt und dabei auch die schwerere Version.

Mit Öl wurde bei den Dampflokomotiven erst gearbeitet, als die grossen Kessel nicht mehr mit ausreichend Kohle versorgt werden konnten. Ausser einer umgebauten Lokomotive für Versuche gab es diese in der Schweiz nicht. Der Grund war, dass auch hier die eigenen Vorkommen fehlten. Zudem waren zu diesem Zeitpunkt die Züge bereits mit elektrischen Lokomotiven bespannt worden. Daher setzte sich diese Lösung hier nicht durch.

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 Stoffe 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 dieses auch bei den Dampflokomotiven verwendet.

Die Antwort hier ist einfach, denn sie lautet NEIN! Für die Verbrennung und für die Erzeugung von Dampf wäre es ideal. Jedoch ist der Transport das grosse Problem, denn Gase sind leicht flüchtig und daher können sie bei einem Schaden am Behälter explosionsartig verbrennen. Auch wenn man das heute wollte, seit 1924 besteht in der Schweiz sogar ein Verbot und daher können wir gleich aufhören, denn es gab kein Modell.

Auch wenn wir weiter blicken, eine Dampflokomotive mit Gasfeuerung findet sich nicht so leicht. Allgemein liess man davon die die Finger und dabei sind die Gase auch nicht unschuldig. Wenn wir nun den Heizwert von 48 600 kJ/kg (11 600 kcal/kg) für Erdgas haben, dann sind wir nur unwesentlich über den Werten von Heizöl und daher lohnt sich der aufwendige Transport schlicht nicht mehr. Gase sind wirklich ein Problem.

Es gibt ein Gas, das beim Heizwert mit sagenhaften Werten von 138 600 kJ/kg (33 100 kcal/kg) aufwarten kann. Mit wenig Vorrat kann daher eine grosse Wärme genutzt werden. Für die Feuerung der Lokomotiven wäre das gut und was noch spannender ist, wir haben hier einen Brennstoff, der bei der Ökobilanz sogar das Holz schlägt. Die hier entstehenden Abgase kennen wir alle sehr gut, denn hier entsteht schlicht Wasser.

Ich spreche von Wasserstoff. Das Zeug ist so instabil, dass es explosionsartig verbrennt und das schon beim geringsten Funken. Nur ein kleiner Schaden und die teure Lokomotive fliegt schlicht in die Luft und das will man nicht. Nur was wäre, wenn wir das Wasser mit der Hilfe von Elektrizität erwärmen. Das machen Sie eventuell zu Hause am Herd und das klappt doch sehr gut. Warum solle es dann hier nicht gehen?