Moderne Dampfmaschinen

Es ist ein kleiner Traum von mir gewesen, daß dereinst wieder Dampflokomotiven gebaut werden und tagtäglich im Einsatz sind. Da dachte ich wie bei Wasserrädern.

SAR Typ 26 NC Lokomitve, genannt RedDevil
Quelle: Red Devil an other tales from the Age of Steam, Erlaubnis durch David Wardale>

Man muß sagen, daß es in Argentinien und Süd-Afrika erste Erfolge gab, mit Dampfmaschinen auf Schienen. Der Ingenieur Livio Porta baute hier die ersten Dampflokomotiven nach neuen Baugrundsätzen. Er verbesserte den Saugzug, die Kolben und Schieber, verbesserte Dampfzuührung und auch die Rauchgaszüge, auch entwickelte er das Gas Erzeugende Verbrennungssystem für kohlegefeurte Maschinen. In Süd-Afrika entwickelte David Wardale daraufhin eine Umbaudampflokomotiove. Die aus der von Henschel gelieferten Type 25 Non-Condensor entstanden Lokomotive mit dem Namen L.D. Porta wurde als Serie 26 bekannt. Diese wurde in den Salt River Workshops umgebaut, nach allen Baugrundsätzen von Livio Porta. Die Lokomitive, oben im Bild, erfüllte alle Erwartungen und schaffte Leitungen von über 3500 kW bei Gesamtwirkungsgraden von über 15% am Zughaken, mehr als die Diesellokomotiven von General Motors oder anderen Herstellern.

David Wardale und seine Crew
Bild aus D. Wardales Buch, zeigt David Wardale und seine Crew. Mit Genehmigung von David Wardale.

 
In Europa war das alles undenkbar. Doch es hat bis 1992 gedauert. Da erst benütigte die Brienzer Rothorn Bahn einen Ersatz für Ihre alte, in die Jahre gekommene Dampflokomotive. Da seit Jahrzehnten neimand mehr eine Dampflokomotive gebaut hatte, und die Schweiz war das erste Land, welches völlig Dampffrei Eisenbahnen betrieb, erschwerte dies die Lage. Doch Fahrgastumfragen an der Rothornbahn ließen kaum eine andere Möglichkeit zu, die Touristenbahn befürchtete Umsatzeinbußen wenn keine Dampflok aufzutreiben war.
So schrieb man damals aus, daß die Lok Einmannbetrieb ermöglichen sollte, kurze Auf- und abrüstzeiten haben sollte und letzendlich auch die hohen Anforderungen der Abgasvorschriften einhalten müsse. Mit dem Dampfteam der Lokomotiv- und Maschinenbaufabrik Winterthur fand sich dann unter der Sulzer und Winpro AG unter Leitung von Dipl.-Ing. Roger Waller ein Konstrukteur, der bereit war, nach über 50 Jahren wieder eine Dampflok zu bauen UND auch Diesellokomotiven ebenbürtig in Leistung auszugestalten. Die inzwischen Renomierte Dampflok- und Maschinenbau AG (DLM) in Winterthur wurde gegründet und das Dampfteam konnte im Jahre 1992 die erste Dampfzahnradlokomotive im DLM-Programm ´modern steam´ vorstellen.
Was nun vor über 10 Jahren belächelt wurde, ist inzwischen ein eigenständiges Programm geworden und tagtäglich beweisen über ein halbes Dutzend dieser Neubauzahnradloks Ihre Leistung. Doch später mehr dazu. Moderne Dampfloks sind ja keine Illusion, sondern nur eine Weiterentwicklung der alten Technik.
Schon Anfang des 20. Jahrhunderts war es Stand der Technik, Dampf mehrfach zu entspannen und die Drei- ja vierfach Expansionsdampfmaschinen erschlossen den Markt der Antriebsmaschinen, gerade im Schiffsbau. Kleine, zweifach Expansionsdampfmaschinen mit Schnelllaufeigenschaften trieben Schnellboote und Schlepper an, Kreuzer und Zerstörer setzen auf mittelschnell drehende Dreifach-Expansionsmaschinen, in Gruben machten die stationären Zweifach Expansionsmaschinen im Tandemprinzip den Arbeitsdienst an Förderschächten und später auch in der Energieerzeugung.
Auch der Schiene bauten die großen Firmen, wie Maffei in München, Hartmann in Chemnitz und auch Hannomag in Hannover großartige Dampflokomotiven in Verbundtriebwerksausführung.
Stationäre Dampfmaschinen hingegen profitierten auch davon, Neuerungen in der Kesselanlage zu erhalten und davon zu profitieren, was den Wirkungsgrad zum Teil nicht unerheblich steigerte, auch im Schiffsbau fanden viele dieser Neuerungen Einzug.
Dreifach-VerbundDampfmaschine in Hattersheim
Dreifach VerbundDampfmaschine- Stationär im Pumpwerk Hattersheim

 
Doch noch Mitte des 19. Jahrunderts konnte sich keine Neuerung im Lokomotiv-Kesselbau wirklich durchsetzen, insbesondere in Deutschland. Man versuchte hier, Studien aus den USA und anderen Ländern zum Trotz, mit längeren Kesseln und langen Kesselrohren die Konvektionsverdampfungsfläche zu steigern, anstelle wie Kesselbauer schon wußten, die höchst wirksame Strahlungsheizfläche zu vergrößern. Erst nach dem 2. Weltkrieg setzte sich hier ein Umdenken durch, und die modernen Neubaukessel der Bundesbahn erhielten alle die sogenannte Verbrennungskammer, eine Erweiterung der Feuerbüchse.
Diese Verbrennungskammer sorgte nicht nur für eine optimalere Nachverbrennung der feinen Flugstaubanteile, sondern vergrößerte auch die Strahlungsheizfläche und das Verhältnis von Strahlungs- zu Konvenktionsheizfläche wurde damit optimiert, die Kessel erzeugten leichter, sparsamer und wirklungsvoller Dampf, als die älteren Kessel.
Gegen die ausgehende Mitte des 20. Jahrhunderts baute man daher auch Dampflokomotiven mit Kugel und anderen Wälzlagern, um den Reibungs- und Rollwiderstand zu senken und moderne Speisewasservorwärmungsanlagen wurden in die Kessel eingebaut.
Diese Neuerungen gipfelten dann im Bau der Baureihen 10 und Baureihen 66, wobei letzte wohl die modernste Dampflokkonstruktion ist, die man je in Deutschland entwickelt und gebaut hat.
Doch auch andere, Richtungsweisende Ideen kamen aus Deutschland, wie die Henschel-Patent-Kondenslokomotive. Einst zu Kriegszwecken für den Russland Feldzug entwickelt wurde das Patent nach dem Krieg zu einem Exportschlager für Dampflokomotiven in Südafrika, die Henschel lieferte. Neben einer optimierten Verbrennung und Speisewasservorwärmung waren die Maschinen zu aussergewöhnlichen Langläufen fähig, was diese gerade für diese trockenen Wasserarmen Länder optimal erscheinen ließ.
Auch im Nachbarland Tschechien baute man hervorragende Lokomotiven, die mit mechanischer Rostbeschickung, Hochlleistungsverdampfungsrohren in der Feuerbüchse und excelleten Mischvorwärmeranlagen und hervorragenden Triebwerkskonstruktionen glänzten. Die bei der französischen Staatsbahn entwickelten Verbesserungen am Saugzug, maßgeblich durch den Konstrukteur Chapelon, der für Europa neue Maßstäbe setzte, die sich aber in Deutschland kaum durchsetzen konnten.
Als in Deutschland die Dampflokotiventwirklung in der Baureihe 66 gipfelte, doch sich das Ende der Dampftraktion abzeichnete, machte sich in Argentinien Livio D. Porta daran, die modernste Dampflok der Welt zu bauen. Auch er scheiterte wie Chapelon daran, einen kompletten Neubau zu schaffen, sondern mußte mit einem Umbau einer vorhandenen Lokomotive vorlieb nehmen. Doch sein Gasproduzierendes Kohlefeuerbett mit Gasverbrennung steigerte erheblich dne Kesselwirkungsgrad.
Gaserzeugendes Feuerbett von Aussen
Das Gaserzeugende Feuerungssystem der Typ 26, Dampfleitungen kühlen den Rost und lösen die Verbrennungsgase
Bild aus David Wardales Buch, mit freundlicher Erlaubnis
 
Porta entwickelte die verbesserte Lempor Saugzuanlage, die sozusagen eine Mischung aus dem Giesl Ejektor und Kylchap Ejektor darstellte, steigte diesen Effekt der thermodynamischen Verbesserung weiter. Optimierte Dampfströumung, verbsserte Speisewasservorwärmung und Verminderung des Lager und Rollwiderstandes von Lokomotive und Triebwerk ließen die Lokomotive zu Leistungen und Wirkungsgraden aufsteigen, die einigen Diesellokomotiven das Fürchten lehrte. Trotzdem konnte sich eine moderne Dampflokomotive nicht durchsetzen.
Auch bei den stationären Maschinen, als auch im Schiffsbau wurde konsequent auf Diesel beziehungsweise Elektromotorische Antriebe umgestellt, die Dampfmaschine ging in Vergessenheit, und starb, bis auf wenige Museal erhaltene Relikte aus.
Doch Porta ruhte nicht, nein, er begründete eine Welle. Angegriffen von dieser Welle machte sich der Brite David Wardale auf, die Porta Maschine zu ergründen und wurde einer der würdigsten Schüler von Livio Porta. Wardale selbst war es ebenso wie seinem Lehrmeister vergönnt, einen Neubau einer Dampflokomotive in die Wege zu leiten und mußte sich daher auch mit einem Umbau einer bereits in Betrieb befindlichen Dampflokomoitive begnügen. David Wardale tat dies in Südafrika, wo er seit 1974 Chefingeneur für die Dampftraktion bei der South African Railways Cooperation war. Er nahm eine der bekannten 2´D 2´ Maschinen der Reihe 25 NC. Diese Maschinen ohne Kondesationstender wurden durch David Wardale 1981 umgebaut und Testfahrten unterzogen. Dabei stellte sich im Vergleich zur nicht umgebauten Klasse 25 ein um rund 15% bis 25% niedrigerer Kohleverbrauch, im Test erreicht man sogar maximale 60% Kohleersparnis.
Mit einer maximalen Wasserersparnis von runden 40% im Test und 25% im Normalen Dienst lag die Maschine sehr günstig und erreichte Werte nahe schlecht gepflegter Kondensationslokomotiven.
Die Leistung der Maschine stieg um mehr als 50% und erreichte mit über 3500 kW für eine Schmalspurlokomotive weltrekordverdächtige Höhen in den Testfahrten. Die Maschine kann damit als eine der stärksten Dampflokomotiven der Welt angesehen werden.
Ingenieur Roger Waller, der neben Livio D. Porta auch David Wardale in Südafrika besuchte machte sich all diese Dinge bei der Konstruktion seiner Neubauzahnraddampflokomotive zu nutze. So ist er der Erste, dem es gelang, eine komplette Neukonstruktion zu errichten, für die in Europa gebräuchlichen Spurweiten ohne Zahnradantrieb ist es Ihm aber leider auch bisher vergönnt, dieses Wissen und die Erfahrung in den Neubau einer modernen Dampflokomotive zu stecken, obwohl bisher alle Tests und Erfahrungen das Potential der Dampflokomotive zeigen. Denn im Vergleich zu Diesellokomotiven schneiden die Dampflokomotiven oft mit einem höheren Wirkungsgrad ab, liegen im Verbrauch geringer, haben eine etwas höhere Leistung und bessere Abgaswerte in den Bereichen Stickoxide, Schwefeloxide und Kohlenmonoxid.

Hier fehlt der Mut.

Überblickt man gerade diese Effekte, und schaut sich im modernen Dampfkesselbau um, stellt man fest, daß es auch hier Stellen und Einsatzgebiete gibt, wo eine moderne Dampfmaschine sicherlich Einsatz finden könnte.
So gibt es genügend Stellen, wo mittels Biomasse, also z.B. Holzabfällen in Sägewerken, Kleie und Mehlstäube in Mühlen, Biogas aus Kläranlagen und Güllesilos, Energie erzeugt wird. Oft sind es umgebaute Benzin oder Dieselmotoren, deren Abgase dann noch Heißwasser für Heizzwecke erwärmen.
Dies sind aber Stellen, wo ein moderner Kessel höhere Wirkungsgrade in Ausnutzung des Brennstoffes erbringen könnte, und mit einer modernen, kompakten Mehrstufigen Dampfmaschine könnte man optimale Wellenleistungen in einer weiten Spanne von Dampfdrücken erbringen, zugleich Warmwasser und Dampf führ Heizzwecke auskoppeln, also modernste Kraftwerkstechnik in Klein bauen, doch scheinbar will dies niemand. Ja, man könnte sogar mit einer Gasturbine, nachgeschaltetem Abhitzekessel und einem Mehrfach Expansionsdampfmotor modernster Bauart, wie dies einige Firmen, z.B. Fa. Spilling, herstellen eine moderne und kleinst-KWK Lösung realiosieren, die mit niedrigen Dampfdrücken und Temperaturen ebenso funktioniert, wie bei Höchstdruck und Höchstdampftemperatur, weil eben die Dampfmaschine im Gegensatz zur Dampfturbine hier unempfindlicher ist.
Auch im Schiffbau könnte man mit modernen Dampfkessel und modernen Dampfmaschinen in Dampfmotorbauweise sicherlich einges mehr erreichen. Denn die meisten Schiffe benötigen für Heiz- und Klimatisierungszwecke sowieso Dampf, so daß man hier das Verfahren umkehren könnte, und mit einer modernen Dampfkraftwerksanlage sicherlich erstaunliches im Vergleich zum herkömmlichen Diesel oder reinen Gasturbinenantrieb erreichen könnte.
Doch scheinbar ist die Welt dafür noch nicht reif, und ich bewundere das Duchhaltevermögen der Modernen Dampf Enthusiasten, wie David Wardale und Roger Waller.
Für mich steht es ausser Frage, das eine moderne Dampflokomotive nicht mehr wie eine Dampflok alter Bauweise aussieht, sondern eher wie eine Diesellokomotive.
Daher würde ich mich mal zu einer Fiktion hinreissen lassen, wie ich mir solche eine Lokomotive vorstelle. Ich würde dazu das aktuelle Design der Deutschen Bahn wählen und eine kleine Zeichnung anfertigen und hier beschreiben.
Auch fehlen mir für die Moderne Dampflok leider noch die nötigen Bilder, so daß diese Seite eben nur Text enthält und simple Abzüge der Bilderseiten von David Wardale, die er mir freundlicherweise gestattet hat zu verwenden.
Ich kann jedem nur empfehlen, sein Buch ´Red Devil and other Tales from the age of Steam´ zu lesen.

Schon deshalb war es für mich wichtig, diese moderne Dampfkraft mal live zu erleben, weshalb ich eine zweite Seite für diese Neubaudampflokomotiven und weitere Informationen angelegt habe!
Eine Vision, wie eine Moderne Dampflok endgültig aussehen könnte, wenn man von Grund auf neu plant, anstelle nur zu modernisieren, soll das Projekt Blauer Phönix zeigen.

Und hier dann noch ein paar interessante Links:
 

  • - Auf den Seiten des britischen Neubauprojektes geht es um den Neubau einer 2´C Maschine, die dank moderner Verkleidung, Feuerungs, Dampf- und Lagerungstechnik touristische Züge ziehen soll, zum Teil mit Geschwindigkeiten von 200 km/h. Ein ehrgeiziges Projekt, leider ist noch keine Schraube gedreht, kein Metall geschnitten... Es ist bisher bloß eine Idee
  • - Einen Überblick über die Entwicklung neuer Dampflokomotiven gibt die Seiten der Modern Steam Group. Nicht nur Loks werden vorgestellt, auch neue Ideen und Verbesserungen, denn das es die Dampfkraft ins 212. Jahrhundert geschafft hat, zeigt deren Potential. Erstaunlich, was sich zum Teil in anderen Ländern tut.
  • - The Ultimate Steam Page behandelt nicht nur moderne Dampfloks, nein Dampfloks allgemein. Wartet aber mit interessanten Informationen auch zum Thema auf, ist immer einen Besuch wert.

 
 
 

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