Karl Brodowskys Blog – Seite 42 – Ukraine, Männerrechte, Bahnverkehr, Umwelt- und Energie, Sprachen, diverse Themen….

Celitement

Im KIT (früher Universität Karlsruhe und Kernforschungszentrum Karlsruhe) wurde ein Celitement genannter Stoff entwickelt, der das Potential haben soll, den heutigen Portlandzement zumindest teilweise zu ersetzen.

Warum ist das interessant? Die Herstellung von Zement ist ein großer $\mathrm{CO_2}$ -Emittent. Man muß den gemahlenen Rohstoff (hauptsächlich Mergel und Kalkstein) in diesem Drehofen auf gut 1400°C (ca. 1700 K) erhitzen, um daraus Klinker zu gewinnen, der wiederum mit gemahlen wird, um daraus Zement zu gewinnen. Nun wird diese Hitze durch eine Feuerung erzeugt, die natürlich schon zu den $\mathrm{CO_2}$ -Emissionen beiträgt, aber bei dem Prozess wird auch Kalk in gebrannten Kalk und $\mathrm{CO_2}$ umgewandelt, also $\mathrm{CaCO_3 \longrightarrow CaO + CO_2}$ , was noch viel mehr Kohlendioxid freisetzt. Nun haben die Zementfabriken einiges getan, um die Emissionen an Staub und Schadstoffen zu verringern und sie setzen in manchen Ländern bis zu 50% brennbare Abfälle wie Reifen ein, um die Hitze zu erzeugen. Was passiert mit der dabei anfallenden Asche? Die muß wohl im Zement landen, dessen chemische Zusammensetzung am Ende vorgegeben ist, weil die Zementsorten genormt sind. Man muß also die Zusammensetzung kontinuierlich überwachen und gegebenfalls von den Stoffen, die man vor und nach dem Brennen hinzufügt, kleinere und größere Mengen verwenden, um die richtige Zementsorte herzustellen. Das sind alles Prozesse, die die Zementwerke heute gut beherrschen, deshalb können sie dazu beitragen, sonst schlecht entsorgbaren, aber brennbaren Müll zu entsorgen.

Dieser Celitement soll nun mit nur mit ca. 500°C (ca. 770 K) gebrannt werden, was zumindest den Energieeinsatz und die dadurch bedingten Emissionen verringert. Da die $\mathrm{CO_2}$ -Emissionen gegenüber dem herkömmlichen Zement (sogenannter „Portlandzement“) aber halbiert werden sollen, muß wohl auch der aus dem Brennen des Kalks resultierende $\mathrm{CO_2}$ -Ausstoß verringert worden sein. Wir werden sehen, ob dieses Verfahren seinen Platz einnehmen kann und das halten kann, was es verspricht.

Eine andere Technologie ist übrigens Biorock. Bei diesem Verfahren entzieht man dem Meereswasser durch Elektrolyse Mineralien und kann daraus Bauelemente gewinnen, die ähnliche Eigenschaften wie Stahlbeton haben. Man kann das also mit Solar-, Wind- oder Wasserkraft betreiben, während die heutigen Zementwerke auf die Verwendung von Brennstoffen angewiesen sind, um die Hitze im Drehofen zu erzeugen. Und mit Solarenergie erzeugter Wasserstoff ist keine Alternative, solange auf dem Weltmarkt Zement mit wesentlich billigeren Produktionsverfahren in gleicher Qualtität erhältlich ist.

Video über Alternativen zu Stuttgart 21

youtube.com: Video über Alternativen zu S21

Was ist in Elektroloks drin

Man kennt die heutigen Elektroloks: Sie sind meist vierachsig, etwa 85 Tonnen schwer und knapp 19 Meter lang, mit zwei Führerständen und dazwischen ein großer Block, der wahrscheinlich ganz vollgestopft, aber natürlich für Fahrgäste unsichtbar ist. Vielleicht vollgestopft mit den Motoren?

Das stimmt nicht, denn die Motoren sind in den Drehgestellen. Zwischen den beiden Führerständen befindet sich nur die Elektrik „drumherum“, vor allem Trafos. Gerade die Bahnen in Deutschland, Schweden, Norwegen, Österreich und der Schweiz, die mit 15000V und 16.7 Hz fahren, brauchen recht große und schwere Trafos und man hat in Deutschland schon suboptimale Trafowirkungsgrade in Kauf genommen, um nicht so einen schweren Trafo herumfahren zu müssen. Deshalb wird überall, wo Bahnstrecken elektrifiziert werden, 25000V und 50Hz oder sogar 50000V und 50Hz verwendet, außer man befindet sich in einem größeren Streckennetz, das schon weitgehend mit einem anderen System elektrifiziert ist. Die hohe Spannung macht zwar auch den Trafo aufwendiger, ist aber wichtig, um die Oberleitungen und deren Aufhängungen nicht zu schwer werden zu lassen. In vielen europäischen Ländern hat man Strecken mit 1500V oder 3000V Gleichstrom elektrifiziert, aber diese übermäßig schweren Oberleitungen sind für Hochgeschwindigkeitszüge und für schwere Güterzüge so unattraktiv, dass man dort anfängt, einzelne Strecken mit 25000V/50Hz zu elektrifizieren und Zweisystemtriebfahrzeuge einsetzt. Die Verwendung eines gängigen und zukunftsträchtigen Elektrifizierungssystems erleichtert auch den Einkauf von Triebfahrzeugen und Streckenausrüstung. Diese 16 2/3 Hz (oder 16.7 Hz) stammen vom Ende des 19. Jahrhunderts, als die fünf Länder, die heute noch dieses System einsetzen, sehr früh die Technologie der Bahnelektrifizierung eingesetzt haben, als man große Elektromotoren für 50 Hz noch nicht im Griff hatte.

Heute ist ein gängiger Ansatz, dass die Spannung erst mit einem Trafo herunter transformiert wird, dann folgt ein Gleichrichter und danach ein Wechselrichter, der die gewünschte Frequenz erzeugen kann sowie ein zweiter Trafo, der die Spannung für die Fahrmotoren bereitstellt. Dies sind häufig Asynchron-Elektromotoren. Dazu kommt noch einiges an Steuerungselektrik und es muss z.B. auch noch die Stromversorgung des Zugs dort angeschlossen werden können sowie Luftdruck für die Bremsen erzeugt werden. Durch eine geeignete Konstruktion lassen sich auch Elektroloks bauen, die mit verschiedenen Stromsystemen fahren können, wobei der Fahrmotor immer die benötigte Spannung und Frequenz erhält.

Was man bei diesen nordamerikanischen Dieselloks sieht, die einen großen Block hinter dem Führerstand haben, der etwas schmaler als die Lok ist und auf beiden Seiten Gänge, ist bei Diesel- und Elektroloks in Europa auch nicht anders, sind dort meistens diese Gänge in der Lok drin. So kommt man auch an die Bauteile ran, wenn das nötig ist.

Bei Triebzügen werden häufig alle Achsen oder zumindest ein großer Teil der Achsen angetrieben, was die einzelnen Motoren in den Drehgestellen kleiner und leichter macht. Die Trafos und die Elektrik müssen auf dem Dach oder unter dem Wagenboden oder in solchen „Schränken“, die sich im Zug irgendwo breitmachen, untergebracht werden.

Siehe auch: Was ist in Dieselloks drin.

Entdeckt Dänemark die Bahn?

Wer die dänische Bahn kennt, hat sicher eine Zweiteilung des Landes festgestellt. In Ostdänemark, also hauptsächlich auf der größten Insel Seeland mit Kopenhagen gibt es recht guten Bahnverkehr mit einem S-Bahn-Netz und elektrisch betriebenen Zügen in die weitere Umgebung, sogar nach Malmö in Schweden. Kopenhagen mit seinen Vororten hat etwa die Form einer Hand. Die dicht besiedelten Gebiete dehnen sich wie Finger ins Umland aus und dazwischen liegt dünner besiedeltes Land mit Landwirtschaft, was die Erschließung durch die S-Bahn sehr erleichtert.

In Westdänemark sieht es ganz anders aus. Man hat dort ein Autobahnnetz gebaut, von dem jeder Autofan der Welt nur träumen könnte und erweitert dies noch munter. Der Autobahnanschluss für jedes Dorf in maximal 30 km Entfernung ist dort fast vollständig umgesetzt oder zumindest in Bau. Dabei ist Jütland ein Gebiet, das verglichen mit großen deutschsprachigen Ländern in Mitteleuropa deutlich dünner besiedelt ist. Eine kleine dänische Besonderheit ist noch, dass es zwischen Ost- und Westdänemark keine Straßenverbindung ohne Fahrradverbote gibt.

Die Bahn fährt auch in Westdänemark, meist sogar stündlich. Aber das Streckennetz ist völlig heruntergekommen und auch noch im 19. Jahrhundert ungünstig mit vielen Umwegen trassiert worden. Beim Umsteigen sind die Anschlüsse nicht gut, man muss also für die Fahrt durch Jütland oft umsteigen und hat entweder dabei lange Wartezeiten oder legt große Teile der Strecke mit Regionalzügen zurück. Aber die sogenannten IC-Züge sind auch nicht viel schneller. So kommt man heute als Bahnreisender auf dem Weg von Hirtshals im Norden Jütlands nach Flensburg gegenüber der Luftlinienentfernung nur auf einen 50er-Schnitt, was im Hochgebirge sicher akzeptabel ist, aber in einem mehr oder weniger flachen Land mit niedrigen Hügeln doch ziemlich armselig ist. Reisende mit Fahrrädern müssen sich übrigens auf mehrere Züge aufteilen, sobald die Gruppe mehr als 3-4 Personen umfasst, was die Reise für alle noch einmal um eine Stunde verlängert. Außerdem muss man für die Weiterfahrt nach Deutschland und Norwegen mit chronischen Verspätungen der dänischen Bahn rechnen und deshalb beim Umsteigen in Hamburg und in Hirtshals noch eine Stunde zusätzlich einplanen. Aus diesen Gründen empfehle ich für Reisen mit Bahn und Schiff nach Westnorwegen eher die Route über Oslo, obwohl doch die Strecke mit der Fähre von Hirtshals nach Stavanger und Bergen so verlockend aussieht.

Zur Zeit ist die Bahn auch noch seit etwa einem Jahr unterbrochen, weil ein Frachtschiff gegen die Limfordbrücke zwischen Ålborg und Norresundby gefahren ist und diese schwer beschädigt hat. Heute, 2013-03-03, zeigt eine Fahrplanabfrage bei SBB.ch, dass immer noch Busse für einen Teil der Strecke genutzt werden müssen, weil die wichtige Brücke fehlt.

Nun hat eine kleine Bahngesellschaft wie die DSB ein Problem bei der Bestellung von Triebfahrzeugen, weil man nur bei einer großen Bestellung überhaupt gute Preise angeboten bekommt. Das sollte nicht durch Zusammenarbeit mit anderen Bahnen gelöst werden, sondern dadurch, dass man möglichst einen großen Teil der Züge in einer Bestellung ersetzt. So stellte sich Ende der 80er Jahre die Frage, ob man nun Diesel- oder Elektroloks und -triebzüge bestellt. Man entschied sich für eine große Zahl von Dieseltriebzügen und es wurde nur die Transitroute Flensburg – Kolding/Fredericia – Odense – Korsør – Ringsted – Kopenhagen – Malmö mit den Querungen des Großen Belts und des Öresunds sowie Strecken auf Seeland elektrifiziert. Da die meisten Züge reine Dieseltriebzüge sind, werden auch die elektrifizierten Strecken zu einem großen Teil von Dieselzügen befahren, die auf Jütland über das elektrifizierte Streckennetz hinausfahren. Eine recht große Zahl von Elektrotriebwagen, die den Dieseltriebwagen in der Bauart ähnelten, wurde für den Verkehr auf Seeland, über den Öresund nach Schweden und die Strecke in Richtung Flensburg beschafft. Diese dänischen Elektrotriebwagen fahren auf den gut ausgebauten schwedischen Strecken mit 180 km/h, aber kaum im eigenen Land.

Nun scheint sich aber doch ein gewisses Interesse abzuzeichnen, ernsthaften Bahnverkehr auch in Westdänemark einzuführen und diesen auch in Ostdänemark zu beschleunigen. So soll die knapp 60 km lange Strecke von Lunderskov (westlich von Kolding) nach Esbjerg elektrifiziert werden, die Strecke von Lunderskov nach Flensburg teilweise zweigleisig ausgebaut werden und eine schnellere Neubaustrecke von Kopenhagen über Køge nach Ringsted soll in Bau sein und bis 2018 in Betrieb gehen. Die Strecke von Ringsted über die Vogelfluglinie nach Lübeck soll durchgängig elektrifiziert und bis auf zwei lange Brücken zweigleisig ausgebaut werden. Und man erwägt die Elektrifizierung der Strecken Fredericia – Vejle – Århus – Ålborg – Fredrikshavn und Vejle – Struer sowie den Ausbau und abschnittsweisen Neubau der Strecken von Odense nach Ålborg. So soll ein sogenanntes Stundenmodell ermöglicht werden, bei dem die Fahrzeit von Kopenhagen nach Odensee eine Stunde, nach Århus zwei Stunden und nach Ålborg drei Stunden beträgt. Siehe dazu auch High-speed rail in Denmark in der engischsprachigen Wikipedia. Wir werden sehen, was aus diesen Plänen wird.

Weitere Links:

Gaveregn til tog-Danmark: Nye skinner på Vestfyn og jernbanebro over Vejle Fjord (dänisch)
Vamdrup-Vojens: anlæg af dobbeltspor i Sønderjylland (dänisch)
Den nye bane København-Ringsted (dänisch)
Wikipedia

Bedeutende Erfindung des 20. Jahrhunderts

Wenn es darum geht, die bedeutendsten Erfindungen des 20. Jahrhunderts aufzuzählen, fällt wohl fast jedem die Kernspaltung und deren Nutzung in Waffen einerseits und in Kraftwerken andererseits ein. Oder die Erfindung des Computers. Vielleicht sogar die Mobiltelefonie, aber ich weiß nicht, ob man das gelten lassen sollte, weil Funk und Telefonie schon vor 1900 bekannt waren und nur deren Kombination und evolutionäre Entwicklung im 20. Jahrhundert stattfand. Ob diese Erfindungen nun gut oder schlecht waren, ist eine andere Frage, aber sie spielten für die historische Entiwcklung sicher eine große Rolle.

Ein Kandidat ist aber auch die industrielle Ammoniaksynthese:
${\rm N}_2 + 3{\rm H}_2 \rightarrow 2{\rm N}{\rm H}_3$
Eigentlich könnte man meinen, dass sich der Wasserstoff in Stickstoff ähnlich wie in Sauerstoff verbrennen lassen müsste und die Reaktion ist tatsächlich exotherm, aber es klappt nicht. Man sagt, dass die Dreifachbindung des Stickstoffs sehr stabil ist (ganz im Gegensatz zur Dreifachbindung des Acetylens)
Erst mit den richtigen Katalysatoren, hohen Temperaturen, hohem Druck und dem richtigen Prozess gelingt die industrielle Herstellung mit dem sogenannten Haber-Bosch-Verfahren. Es war auch sehr schwierig, Anlagen zu bauen, die diese Belastung im Dauerbetrieb aushalten. Aus Ammoniak kann man nun wiederum weitere Stickstoffverbindungen herstellen.

Nun sind Stickstoffverbindungen für viele Anwendungszwecke wichtig, vor allem aber für die Herstellung von Kunstdünger und Sprengstoffen. Ammoniumnitrat ist sogar beides gleichzeitig. In früheren Zeiten hat man dazu natürliche Nitratvorkommen („Chilesalpeter“) genutzt. Grundsätzlich wird durch natürliche Prozesse, den sogenannten Stickstoffkreislauf, Stickstoff aus der Luft gebunden und auch wieder freigesetzt. In der Natur haben diese Prozesse über Millionen von Jahren so stattgefunden und auch die menschliche Landwirtschaft hat auf dieser Basis über viele Jahrtausende funktioniert.

Aber erst durch den Kunstdünger, den man aufgrund der Ammoniaksynthese herstellen kann, ist es möglich die heutige Bevölkerung der Erde zu ernähren. Andersherum hätte es ohne diese Erfindung vor etwa hundert Jahren ein Ende des Bevölkerungswachstums der Erde durch Hungersnöte gegeben. Und der erste Weltkrieg hätte ohne diese Möglichkeit zur Massenproduktion von Sprengstoff unabhängig von Salpeterimporten nur wenige Wochen gedauert.

Ob das nun gute Entwicklungen sind, kann man sicher hinterfragen, aber die Bedeutung dieser Erfindung für die Menschheit und den Verlauf der Geschichte ist sicher groß genug, um von der bedeutendsten oder einer der bedeutendsten Erfindungen des 20. Jahrhunderts zu sprechen, auch wenn sie für die meisten von uns „unsichtbar“ ist.

Reisepraxis: Duschen nach Nachtzugfahrten

Wenn man so eine Fahrt mit dem Nachtzug gemacht hat und nicht gleich zuhause oder im Hotel ankommt, sind oft Schwimmbäder ganz praktisch, vor allem, wenn man vorher weiß, wo ein Schwimmbad ist. In unbekannten Orten hilft ja das Internet zu solchem Wissen. So bekommt man die Dusche und kann gleich noch schwimmen gehen, bevor man zum Kunden oder zur Arbeit geht. Nur sollte man beachten, dass die Schließfächer im Schwimmbad oft kleiner sind als die Schließfächer im Bahnhof, und nicht gerade das Schwimmzeug im Bahnhofsschließfach deponieren.

Neuer Anlauf für automatische Kupplungen

Gemäß NZZ 2013-02-21 gibt es neue Chancen für eine automatisch einrastende Kupplung im Bahnverkehr, wie sie in Russland oder Nordamerika schon lange üblich ist. Neben dem Hauptvorteil der größeren Anhängelasten, dem schnelleren Kuppeln und Entkuppeln sollen die so gekuppelten Züge auch den Verschleiß an Rädern und Schienen verringern, womit sich die Finanzierung der Umstellung rechtfertigen lassen soll.

Dampfloks

Nun, dass ich mich für Bahnthemen interessiere und darüber auch ab und zu etwas schreibe, ist wohl offensichtlich. Da würde es nun gut reinpassen, auch mal was über Dampfloks zu schreiben. Ich bin alt genug, um noch welche davon im regulären Einsatz gesehen zu haben. Aber ich war immer, auch damals schon, der Meinung, dass Dampfloks ins Museum gehören und nicht in den regulären Bahnbetrieb, weil sie ökonomisch und ökologisch einfach den Diesel- und vor allem Elektrotriebfahrzeugen unterlegen sind. Im Museum und auf Museumsbahnen schaue ich sie mir dann auch mal an. Aber letztlich interessiert mich ein moderner und effizienter Bahnbetrieb mehr. Witzig finde ich übrigens, dass Dampfloks in Kinderbüchern noch zu Zeiten weiterlebten, als sie außerhalb der Museen kaum noch existierten, und damit wohl den Autoren zumindest aus den eigenen Kinderbüchern bekannt waren, nicht aber den Kindern aus ihrer Realität.

Interessant ist das Thema aber doch, weil es ein kleiner Strukturwandel war. Es fängt an mit der Besatzung auf dem Führerstand, wo die Dampfloks neben dem Lokführer einen „Heizer“ verlangten. In manchen Ländern ist noch jahrzehntelang diese zweite Person auf dem Führerstand üblich gewesen. In Kanada habe ich in den 80er Jahren sogar gesehen, dass es bei Güterzügen üblich war, neben Lokführer und „Heizer“ noch ein ganzes Team von Zugpersonal zu haben. Einer war der Schaffner oder Kondukteur und alle hatten irgendeine wichtige Aufgabe. Dabei erlauben moderne Diesel- und Elektroloks Mehrfachsteuerung, das heißt, dass der Lokführer in der vordersten Lok oder im Steuerwagen alle Loks auf einmal ansteuert. Zu Zeiten der Dampfloks mussten Lokführer noch gut zusammenarbeiten, um bei Mehrfachtraktition genau gleich schnell zu fahren. Dagegen kann heute ein Lokführer alleine die 2-5 Loks für den 3 km langen Güterzug alleine steuern und braucht dafür kein Team mehr. Das hat man wohl inzwischen gemerkt und bei vielen Bahnen so umgesetzt. Ein Spezialfall waren noch schnelle Züge, die früher in Deutschland ab 160 km/h und später ab 250 km/h einen zweiten Lokführer brauchten. Ich weiß nicht wie heute der genaue Stand ist, wenn einer von Euch dazu etwas weiß, würde ich mich über entsprechende Kommentare freuen. Letztlich hat es hier eine Rationalisierung gegeben und obwohl heute mehr Züge unterwegs sind als zu den Dampflokzeiten, braucht man dafür weniger Personal als früher. Ich glaube, dass es sinnvoll ist, dass die Bahnen an dieser Stelle Effizienz anstreben und umsetzen, soweit dabei der Bahnbetrieb, die Kundenfreundlichkeit und vor allem die Sicherheit nicht unter den Tisch fallen.

Interessant ist auch die Frage, was ein Hersteller von Dampfloks vor 50 Jahren für Optionen hatte:

Weitermachen: Mit ständiger Reduktion von Produktionskapazitäten, Personal und Kosten den Restmarkt bedienen und am Schluss einer der wenigen Lieferanten von einzelnen Loks für Museumsbahnen sein.
Aufhören: Vielleicht kann man die Produktionsanlagen noch verkaufen, wenigstens Grundstücke und Gebäude.
Aufspringen: Man kann sich auf den Bau von Elektro- oder Dieselloks verlegen und beim neuen Geschäft dabei sein.
Umstellen: Man kann das Geschäft auf ein ganz anderes Feld verlagern, das zukunftsträchtig ist und für die Firma zugänglich

So kann man als Firmeninhaber Wege finden, noch etwas Geld zu verdienen. Aber die Bahnen damit zu belasten, dass sie die Dampfloks abnehmen müssen, wäre ein kontraproduktiver Ansatz gewesen, auch wenn es vielleicht manche bei einer Bahn im Staatsbesitz zur Schaffung von Arbeitsplätzen verlockend gefunden hätten.

Ersatz für SBB Mobile App

Für Symbian-Telefone gibt es hier einen Ersatz für die eingestellte SBB App:
RailTeam Mobile.

Haben Kurven gebogene Schienen?

Schienen werden aus Mangan-haltigem Stahl hergestellt, der mit seiner Elastizität gewisse Ähnlichkeit mit Federstählen aufweist, auch wenn es nicht ganz dasselbe ist. Wegen dieser Elastizität kann man dieselben Schienen für Kurven und für gerade Streckenabschnitte verwenden. Die Schienen stehen dann unter Spannung, aber das vertragen sie. Wichtig ist die Elastizität auch aus einem anderen Grund. Heute sind die Gleise auf vielen Bahnstrecken durchgängig verschweißt. Da es recht große Temperaturschwankungen geben kann, die zu Längenausdehnungen führen würden, wenn man ein Stück Schiene losen irgendwo hinlegen würde, müssen diese Schwankungen durch die Elastizität der Schienen aufgefangen werden. Man schweißt deshalb die Schienen bei einer mittleren Temperatur zusammen, um den Elastizitätsbereich der Schiene in beide Richtungen auszunutzen. Wenn es zu kalt oder zu warm ist, kann es vorkommen, dass die Schienen provisorisch verschraubt werden, so wie es in früheren Zeiten generell üblich war, und man mit dem Schweißen auf die richtigen Temperaturen wartet. Voraussetzung dafür, dass das funktioniert ist ein stabiler Oberbau, denn der Schotter muss die Schwellen trotz der enormen Kräfte in der richtigen Position halten und die Schienen müssen entsprechend gut auf den Schwellen befestigt sein. Schienen sind übrigens schwerer, als man vielleicht vom Aussehen her denkt. Die in Deutschland verbauten Schienen wiegen zwischen 50 und 60 kg pro Meter. In anderen Ländern ist das ähnlich. Die Schienenbefestigung ist in jedem größeren Land etwas anders. Es soll eine Altlast von Patenten aus früheren Jahren sein, aber ich habe auch schon gesehen, dass gut funktionierende Befestigungsmethoden ihren Weg in andere Länder gefunden haben.