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Die Honigmann-Lokomotive

Sie gehört zu den besonders kreativen Erfindungen, die Natron-Lokomotive, die nach ihrem Erfinder Moritz Honigmann (1844-1918) auch Honigmann-Lokomotive genannt wird. Leider blieb ihr jedoch der wirtschaftliche Erfolg verwehrt.

Zu einer Zeit, als die gesamte technische Entwicklung von der Dampfmaschine bestimmt wurde, hatte der Dürener Chemiker Honigmann einen grandiosen Einfall. Zu Beginn der 1880er Jahre hatte die Dampfmaschine die Industrielle Revolution entscheidend vorangetrieben. Jedoch hatte diese Technologie aus Feuer, Wasser und Dampf auch seine negativen Seiten – vom Umweltschutz wollen wir dabei nicht reden, der war zu jener Zeit noch nicht im Gespräch. Die Dampfmaschinen waren laut, dreckig und vor allem auch in der Bedienung nicht ungefährlich.

Moritz Honigmann hatte in Würselen die erste deutsche Ammoniak-Soda-Fabrik gegründet. Aus Soda (Natriumcarbonat) ließ sich nach altbekanntem Verfahren Natronlauge herstellen. Honigmann wusste als Chemiker, dass Natronlauge eine hohe Affinität zu Sauerstoff hat, das Bestreben also mit Wasser zu reagieren. Bei diesem Prozess wird Wärme frei, viel Wärme. Üblich war es damals mit Feuer und Wasser Dampf zu erzeugen, der dann die Kolben der Maschinen antrieb. Der abgekühlte Dampf, der seine Arbeit verrichtet hatte, wurde an die Atmosphäre abgegeben und somit auch viel Energie, sehr viel. Honigmann kam auf die Idee diesen abgekühlten Wasserdampf in einen Kupferkessel mit Natronlauge zu leiten. Dabei ging sie ab, die Post! Besser gesagt die chemische Reaktion der Laugenverdünnung und der physikalische Prozess der Kondensationswärme-Erzeugung. Auf diesem Prinzip baute Honigmann seine Lokomotive auf. Die entstandene Wärmemenge wurde direkt an einen Wärmespeicher abgegeben, der erneut heißen Wasserdampf erzeugte. Es mag nun der Eindruck entstehen, dass Moritz Honigmann ein Perpetuum mobile erfunden hat. Dem ist jedoch nicht so, denn während des Betriebes der Natronlok wurde die Natronlauge durch den zugeführten Wasserdampf ständig weiter verdünnt, wodurch die entstehende Wärmemenge kontinuierlich abnahm. Die Natronlauge musste demzufolge nach einer bestimmten Betriebsdauer der Lok ausgetauscht werden; man geht heute davon aus, dass dies nach 4 bis 5 Betriebsstunden erforderlich wurde. Es war allerdings möglich, der stark verdünnten Natronlauge das Wasser wieder zu entziehen und sie so erneut – und immer wieder einzusetzen.

Diese Natronlok war gegenüber den üblichen Pferdebahnen oder Dampflokomotiven mehr als nur eine Alternative. Das Verfahren wurde von Honigmann am 8. Mai 1883 unter der Patentnummer 24993 geschützt. Der Titel des Patents lautete: Über das Verfahren zur Entwicklung gespannten Dampfes durch Absorption des abgehenden Maschinendampfes in Ätznatron oder Ätzkali von Moritz Honigmann in Grevenberg bei Aachen.

Honigmann fand Interessenten für seine Lokomotive und ließ mehrere Exemplare bauen. Die Aachener und Burtscheider Pferdebahngesellschaft betrieb eine davon von Juni 1884 bis März 1885 in Aachen auf einer ein Kilometer langen Strecke. Auch im Kohlebergbau in der Nähe von Aachen wurden zwei derartige Lokomotiven getestet, weiterhin eine Straßenbahn in Berlin-Charlottenburg. Die Leipziger Pferdeeisenbahn-Gesellschaft führte ab Ende Februar 1886 Probefahrten zwischen der Innenstadt und dem Depot in Plagwitz mit einer von der Halleschen Maschinenfabrik gelieferten Natronlokomotive „System Honigmann“ durch.

Der Probebetrieb in Aachen und in Leipzig wurde damals recht positiv bewertet. Sogar die Betriebskosten lagen unter der einer Pferdebahn. So heißt es in der Beurteilung: „Die Bewegung der Maschine war eine so ruhige und gleichmäßige, dass die Passagiere gerne mit der derselben fuhren.“ Dann jedoch wurden die Tests plötzlich und ohne nachvollziehbaren Grund vorzeitig eingestellt. Es hieß unter anderem, dass die Gleisanlagen dem Gewicht der Lokomotive nicht auf Dauer standhalten könnten. Trotz seiner erheblichen Vorteile gegenüber den Dampfmaschinen und den Pferdebahnen konnte sich die Honigmann-Lok nicht durchsetzen. Die Gründe dafür bleiben im Verborgenen, lassen aber dennoch Lobbyarbeit „konventioneller Transportsysteme“ vermuten.

Die Natron-Lokomotive fand danach nur noch in der Technikgeschichte Erwähnung und zum Teil nicht einmal mehr dort. In den letzten Jahren wendet sich die Forschung und Entwicklung nun erneut den thermochemischen Wärmespeichern zu, zu denen auch das Prinzip der Honigmann-Lok gehört.




Kernfusion mit Wendelstein 7-X

Es ist gelungen, erstmals! Bisher war es eine Fiktion, dass der Mensch eine Kernfusion, wie sie ständig auf unserer Sonne abläuft, steuern und bändigen könnte.

Im Greifswalder Versuchsreaktor ist diese, wohl zu den verwegensten Ideen der Menschheit zählende, Fiktion der Realität nun ein großes Stück nähergekommen. Wahnsinn oder Genialität, die Auffassungen teilen sich. Auch hört man verschwindend wenig über dieses deutsche Prestige-Projekt, das immerhin schon über eine Milliarde Euro Steuergelder gekostet hat – 500 Millionen waren einmal geplant. Was jedoch nicht verwunderlich ist, gab es schließlich für diese Forschungskalkulation keinerlei Erfahrungswerte. Allein Entwicklung und Bau des Magnetspulen-Rings, mit dem die Forscher technologisches Neuland betraten, kostete 370 Millionen Euro.

Nun greift das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP), dass den Kernfusionsreaktor betreibt nach den Sternen. Es will die chemisch-physikalischen Abläufe einer Sonne, auf der Erde reproduzieren. Keine einfache und unkomplizierte Sache – ganz im Gegenteil – das ist eher eine höllische Aufgabe. Um eine Kernfusion überhaupt auslösen zu können sind unvorstellbare Temperaturen und Drücke erforderlich. Im Zentralbereich der Sonne laufen diese Prozesse bei etwa 15 Millionen Grad Celsius und einem Druck von 200 Milliarden Bar ab. Da letzterer auf unserem Planeten (derzeit) nicht zu erreichen ist, müssen die Reaktionstemperaturen dementsprechend erhöht werden: auf sagenhafte 100 Millionen Grad Celsius. Erst bei diesen Temperaturen geben Atome ihre Elektronen ab und werden zu Ionen; ein Plasma entsteht. In der Physik ist ein Plasma ein Teilchengemisch auf atomar-molekularer Ebene, dessen Bestandteile teilweise geladene Komponenten, Ionen und Elektronen sind. Das bedeutet, dass ein Plasma freie Ladungsträger enthält. Eine für das Verhalten von Plasmen, aber auch für deren technische Nutzung wesentliche Eigenschaft, ist deshalb deren elektrische Leitfähigkeit.

Reiseführer kostenlos anfordernBei der angestrebten Kernfusion, also bei thermonuklearen Prozessen, werden unvorstellbare Energien frei – diese bringen unsere Sonne zum Strahlen. Fusionsbrennstoffe für diese Kernreaktion sind dabei Deuterium (2H) und Tritium (3H). Deuterium und Tritium sind beides natürliche Isotopen des Wasserstoffs und der kommt auf unserem Planeten in fast unbegrenzter Menge vor oder kann erzeugt werden. Bei den geplanten zukünftigen Kernfusionen sollen diese beiden Wasserstoff-Isotopen zu einem Heliumkern verschmelzen, wobei ein Neutron sowie eine gewaltige Energiemenge freigesetzt werden. Es wird davon ausgegangen, dass sich mit einem Gramm Brennstoff mehr Energie erzeugen lässt, als durch die Verbrennung von zehn Tonnen Kohle.

Lassen sich diese Prozesse steuern, wovon die Wissenschaft ausgeht, so wären alle Energieprobleme der Menschheit zukunftsträchtig und nachhaltig gelöst. Die Kernfusion stellt die Wissenschaft und auch die Technik jedoch vor gewaltige Herausforderungen. Dennoch scheinen diese lösbar, auch wenn es noch ein weites Stück Weg ist.

Was unterscheidet jedoch eine Kernfusion von einer Kernspaltung (Atomkraftwerk)? Zum einen ist, im Gegensatz zur Kernspaltung, eine Kettenreaktion mit Fusionsreaktionen nicht möglich. Zum anderen entstehen bei diesen physikalisch-chemischen Prozessen zwar auch radioaktive Substanzen, diese stellen allerdings nur ein geringen Gefährdungspotential dar. Das Reaktionsprodukt in Fusionskraftwerken ist Tritium, ein instabiles Isotop, auch überschwerer Wasserstoff genannt. Tritium zerfällt mit einer Halbwertszeit von zwölf Jahren in das stabile Isotop Helium-3. Im Gegensatz dazu bestehen die Produkte der Kernspaltung in den Brennelementen von Atommeilern aus einem breiten Gemisch radioaktiver Substanzen mit unterschiedlichen Eigenschaften und Halbwertszeiten von teilweise über einer Million Jahren.

Die Kernfusionsforschungsanlage Wendelstein 7-X hat nun am 10.Dezember 2015 erstmals Helium-Plasma erzeugt. Etwa zehn Milligramm Helium wurden in das Magnetfeld einer Vakuumkammer der 725 Tonnen schweren Anlage eingeleitet und anschließend auf eine Million Grad erhitzt. „Das ist ein toller Tag“, sagte die wissenschaftliche Direktorin Sibylle Günter nach dem ersten Experiment, das nach neunjähriger Bauzeit der Anlage geglückt ist.

Sicherlich sind derartige Zukunftsforschungen nicht aus der Portokasse zu bezahlen. Dennoch sehe ich als Ingenieur derartige Steuerinvestitionen als gerechtfertigt an. Deutschland hat in den letzten Jahrzehnten schon zu viele Zukunftstechnologien verschlafen – so beispielsweise in der Computer- und Informationsindustrie. In dieser zukunftsträchtigen Energietechnologie ist Deutschland jedoch weltweit führend.

Und wie aktuell in Deutschland üblich, tauchen unmittelbar nach einer technologischen Verkündung die ersten Kritiker auf. Ich bezeichne diese Leute mittlerweile als „Grundsatzkritiker“, und die gibt es in allen Parteien und parteinahen Institutionen. Es läuft immer nach dem gleichen Schema ab: was nicht von uns stammt ist schlecht – Kindergartenmentalität.

Kritiker der Technologie wie Sylvia Kotting-Uhl, atompolitische Sprecherin der Grünen Bundestagsfraktion, sehen in Fusionsreaktoren keine Zukunftstechnologie, sondern in erster Linie Milliardengräber. „Bis 2050, wenn eventuell ein erster Demonstrationsreaktor in Betrieb gehen könnte, werden wir unseren Energiebedarf zu nahezu 100 Prozent aus Erneuerbaren decken“, argumentiert Kotting-Uhl. „Diese werden bis dahin unschlagbar billig sein.“ Der Wendelstein 7-X sei vor allem eine riesige Geldverbrennungsmaschine. Frau Kotting- Uhl hat wohl noch nie vom Jahr ohne Sonne und anderen derartigen Naturkatastrophen gehört. Ich habe darüber bereits berichtet.

Mir stellt sich dabei immer wieder die Frage warum in der Politik so häufig Fachfremde per Amt zu Fachleuten gemacht werden können: Kotting-Uhl ist Germanistin, unsere Verteidigungsministerin Ärztin, unser Gesundheitsminister Hermann Gröhe hingegen ist Jurist, unser Wirtschaftsminister Sigmar Gabriel ist Lehrer was auch auf unsere Umweltministerin Barbara Hendrichs zutrifft. Nichts gegen diese hochqualifizierten und ehrenwerten Berufe, dennoch gilt ein uraltes Sprichwort: Schuster bleib bei Deinen Leisten“ wohl auch heute noch – oder auch nicht!?