Stoom versus Stroom

[Frank_N]

Graag wilde ik eens een gedachten-balletje opwerpen...

(Dieseltractie even buiten beschouwing gelaten)

Het zit zo, Treinen reden vroeger op stoom.

Stoomloks hadden een laag rendement, waarbij het altijd een probleem is geweest het beschikbare vermogen op de rails te krijgen.
Men deed dat enerzijds door het gewicht van de lok over zoveel mogelijk assen te verdelen, en te proberen het zwaartepunt van de lok zoveel mogelijk in de midden van die aangedreven wielen te krijgen. Anderzijds door voor meer vermogen op de rails meerdere kleinere wielen toe te passen. (denk aan goederen loks, waarbij de snelheid minder belangrijk is)
Juist bij sneltrein stoom loks zie je dan grotere aangedreven wielen, welke bij aanvang van de rit ook al heel snel deden slippen. Dit werd opgelost door er zand voor te strooien.

Stoommachines hebben blijkbaar als voordeel vanaf stilstand gelijk het maximale vermogen te leveren.

Voor zover ik me kan herinneren, is het probleem altijd geweest het beschikbare vermogen op de rails te krijgen.


Wat er bij moderne electriesche tractie gebeurd is dat door allerlei truuks ervoor gezorgd word dat het beschikbare vermogen zonder slippen op de rails terecht komt. (basis-probleem dus niet gewijzigd)

Als je nadenkt kom je al snel tot de conclusie dat de electrische treinen van tegenwoordig ook via rijdraad op stoom rijden

Wat ik dan denk is: ja maar die infrastructuur (bovenleiding, transformators, schakelstations etc)) leveren toch ook verliezen op?
Behalve nog dat er veel energie verloren gaat in het netwerk, lijkt het electrische rijden best storingsgevoelig. Wat dacht je van de enorme berg koperdraad??

Schieten maar.....

[Havoc]

Er zijn natuurlijk nog andere zaken te vergelijken:
- personeel: een stoomloc heeft minstens 2 man nodig diesel/eloc komt met 1 toe. Er zijn wel experimenten geweest met stoomlocs en 1-mans bediening maar dat was enkel voor kleine locs en is nooit verder doorgevoerd. Hier zijn vakbonden niet happig op geweest.
- een stoomloc moet je 's nachts onder stoom houden, een diesel/eloc draai je 's morgens de sleutel om en die start. Dus de hele nacht moet er iemand die stoomloc in de gaten houden: kolen opdoen, waterstand controleren. Kost wel wat, zowel aan personeel als materiaal. Er zijn opnieuw pogingen geweest om daar iets aan te doen (Velox ketel) maar opnieuw nooit verder doorgevoerd.
- een stoomloc heeft veel meer heen-en-weer gaande massa's die voor ongelijkmatige belasting van het spoor verantwoordelijk zijn. Dat geeft meer schade aan de sporen/onderbouw. Opnieuw extra kosten. En opnieuw zijn er pogingen gedaan om dat te verhelpen bij stoomlocs (Leader).
- een stoomloc moet ook een enorme hoeveelheid water meeslepen. Een tender weegt bij vollast al gauw 100 ton. Dat is allemaal "niet nuttig" of beter gezegd niet op rekening van klanten. Dat hebben ze proberen op te lossen met condenstenders. Ook geen succes.
- vermogen van een loc is bepaald door hoeveel kolen je kan verbranden in de ketel. En daar zijn grenzen aan. Onder andere door het vrije ruimte profiel. Ook hier zijn experimenten geweest met alternatieve keteltypes (Woolnougth) maar ook eerder voor kleine vermogens.
- stoomketels vragen enorm veel onderhoud en controles. Redelijk spectaculair wat er gebeurt als het misloopt. Dat gebeurde weinig, maar de kost was er wel.

Veel van die alternatieven zijn echter veel te laat gekomen. Ofwel hebben ze teveel tegelijk geprobeerd. Men heeft te weinig de stoomloc laten mee evolueren met de stand van de techniek. Steeds met het idee van "zo deden ze het vroeger ook en dat werkt". Eenmaal er een alternatief was was het te laat.

Dat is wat er nu ook gebeurt met de spoorwegen. Veel te laat gereageerd op de auto.

[Klaas Zondervan]

citaat:Geplaatst door Frank_N

Wat ik dan denk is: ja maar die infrastructuur (bovenleiding, transformators, schakelstations etc)) leveren toch ook verliezen op?

Inderdaad leveren die tussenschakels ook verliezen op. Maar over de hele keten gezien is elektrisch rijden energetisch met voorsprong het voordeligst.
Mijn stelling is: als de elektromotor 50 jaar eerder was uitgevonden, dan hadden we nooit stoomlocs gekend.

[Gerolf]

citaat:Geplaatst door Klaas Zondervan
Mijn stelling is: als de elektromotor 50 jaar eerder was uitgevonden, dan hadden we nooit stoomlocs gekend.

Bestond die al in 1870 dan? EDIT: opgezocht - blijkbaar patent-aanvraag in 1834 [:0]
Hoezeer ik ook de stoomlocs bewonder, het rendement was laag, om van vervuiling en gevaren nog maar te zwijgen [B)]
Rendement:
- veel warmte en drukverliezen. Een deel van de stoom diende om de schouw beter te doen trekken ...
- volgens mij ook een pak minder Kilowatt "per meter locomotief"

[Kris]

Hallo,
De grootste verliezen zijn de condesatieverliezen (zie entalpiediagram) namelijk de energie nodig om van water over te gaan naar stoom  , die energie gaat terug verloren bij condensatie , op schepen en vaste installaties kon men het rendement verhogen door zo hoog mogelijke drukken en temperatuur en een vacuumvcondensor maar op een loc is dat niet mogelijk .
Dit roept herinneringen op aan de schooltijd waar we dit soort rendementen moesten uitrekenen , In de praktijk later te maken gehad met vooral stoomturbines
Electr. aandrijving heeft het voordeel dat men enkel energie verbruikt als het nodig is , en kan men in bepaalde gevallen zelfs remenergie terug naar het net steken , bij stoom moet men de ketel onder duk houden
Kris

[Michiel]

Ik kan de redenering van Frank in een bepaald opzicht wel volgen.

De meeste elektriciteitscentrales werken nog steeds op stoom! Of ze nu op steenkool, gas gestookt worden, of zelfs nucleair, de stoommachine (in dit geval een stoomturbine) blijkt nog steeds een zeer rendabele energieomzetter te zijn!

Wat ontbreekt het dan om locomotieven terug op stoom te laten werken?

[PietB]

citaat:Geplaatst door Michiel

De meeste elektriciteitscentrales werken nog steeds op stoom! Of ze nu op steenkool, gas gestookt worden, of zelfs nucleair, de stoommachine (in dit geval een stoomturbine) blijkt nog steeds een zeer rendabele energieomzetter te zijn!

Dus feitelijk zijn we nog niet uit het stoomtijdperk ontsnapt.

Een leuke manier om het condenstatie verlies te beperken gevonden op Wikipedia
Werd regelmatig toegepast en in de locomotief bouw met dubbelexpansie aangeduid.

grt P.

[Klaas Zondervan]

citaat:Geplaatst door Michiel

.....de stoommachine (in dit geval een stoomturbine) blijkt nog steeds een zeer rendabele energieomzetter te zijn!

Wat versta je onder zeer rendabel?
In een elektriciteitscentrale werken ze met turbines in een gesloten kringloop. Het rendement van zo'n centrale is ongeveer 40%. Onderweg tot aan de locomotief gaat van die 40% maximaal 5% in de verliezen van het net, dan blijft er nog 38% over.

Een stoomloc met zuigers heeft een rendement van minder dan 10%, dat is toch een aanzienlijk verschil met die 38%.

[Michiel]

citaat:Geplaatst door Klaas Zondervan

...In een elektriciteitscentrale werken ze met turbines in een gesloten kringloop. Het rendement van zo'n centrale is ongeveer 40%....

Net wat ik zeg, een stoommachine kan ook vrij rendabel zijn. []

[Klaas Zondervan]

Ik vind 40% niet echt spectaculair. Het blijkt nog beter te kunnen.
Moderne centrales zoals de Sloecentrale in Vlissingen-Oost en de ELSTA centrale in Terneuzen werken met een nieuwe techniek waarbij een gasturbine wordt gecombineerd met een stoomturbine. Die centrales halen een rendement van bijna 60%.
Dat zijn getallen die bij een stoommachine op een locomotief nooit gehaald kunnen worden. Die blijft echt bij 10% steken.

[Michiel]

Wie zegt hier dat een stoomlocomotief met zuigers moet blijven werken? Als jullie supercentrale met turbine zo rendabel is, waarom dat niet in't klein in een locomotief duwen. Is die locomotief dan niet rendabeler dan een gemiddelde diesel of eloc? []

[Klaas Zondervan]

citaat:Geplaatst door Michiel

....waarom dat niet in't klein in een locomotief duwen.

Omdat dat technisch onmogelijk is. Er is op een loc gewoon te weinig ruimte voor zo'n installatie.

[Michiel]

Als de installatie niet past, maak ze dan nog ietsjes kleiner. Dan past ie wel. [)]

Ik vermoed dat je bedoelt dat de installatie in verkleinde vorm, niet meer kan werken. Waarschijnlijk werkt het energetisch (of hoe dat) process niet meer.

Maar, men kan veel verkleinen, tot zelfs extreem (vb verbrandingsmotoren) waarom niet een stoomturbine van een centrale?

[Gerolf]

Wat ik ook begrepen heb: een stoomturbine werkt slechts in ??n richting. Achteruit rijden is dan niet zo simpel ...

[Peter]

De laatste Duitse evolutie voor stoomloks was de "diepbetreurde" baureihe 19 1001. Deze lok, asindeling 1'Do'1, was aangedreven door 4 stoommotors, waarvan er telkens, om beurt een op iedere as stond.
Op die wielen stonden dus kleine in V-vorm geplaatste stoomcylinders.
Deze lok had een heel soepele en rustige loop, met een zeer goed verbruik. Zelfs bij haar maximum snelheid van 180 Kmh had deze lok nog een perfekt rustige loop. Helaas werd dit princiepe door het einde van wereldoorlog II niet verder ge-optimaliseerd. De lok werd trouwens door de Amerikanen in beslag genomen en naar de USA verscheept waar hij verder getest werd doch niet meer ingezet, en (ik dacht) in 1953 in Fort Eustis in Virginia verschroot.

Brawa heeft een model van deze lok in H0