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rad tiefer setzen, als es bei liegender Anordnung der Welle aus baulichen Gründen erwünscht oder überhaupt möglich ist. Man gelangt dadurch zu einer Anordnung nach dem Schema Abb. 18. Der Schacht, in dem das Saugrohr steht, erhält für die bei den hohen Gefällen in Frage kommenden verhältnismäßig kleinen Wassermengen nur durchaus mäßige Abmessungen. Auch diese Anordnung ist erst durch die Entwicklung der Spurlager möglich geworden; gewisse Unbequemlichkeiten, die bei Hochdruckturbinen mit der senkrechten Anordnung der Welle verknüpft sind, dürften in vielen Fällen gegenüber dem nicht unerheblich besseren Wirkungsgrade kaum ins Gewicht fallen.
Das bisher Gesagte kann etwa folgendermaßen zusammengefaßt werden: Die Saugrohrwirkung ist heute als ein für die Ausbildung der Turbine und für die Gesamtanordnung der Kraftwerke maßgebender Faktor erkannt. Gefälle über etwa 30 m werden mit großer Wahrscheinlichkeit der Francisturbine vorbehalten bleiben, und es besteht die Neigung, bei großen Maschinensätzen die stehende Anordnung der Welle zu bevorzugen. In das Gebiet der kleinen Gefälle wird wahrscheinlich die Kaplanturbine eindringen, sobald diese Bauart ausgereift ist, was noch einige Jahre beanspruchen dürfte. Ob sich Turbinen der Moodyschen Bauart zwischen die Kaplanturbine und die Francisturbine einschieben werden, oder ob auch der Bereich der mittleren Gefälle ausschließlich der Francisturbine verbleiben wird, läßt sich heute noch nicht abschätzen.
Daß die Turbinen mit besonders hoher spezifischer Drehzahl nur in einem beschränkten Gefällbereich anwendbar sind, beeinträchtigt die Bedeutung dieser neuen Bauarten nicht sehr erheblich; eine hohe spezifische Drehzahl ist ja gerade bei kleinen Gefällen von besonderer wirtschaftlicher Bedeutung und dort bisweilen geradezu entscheidend für die Ausbauwürdigkeit einer Wasserkraft.
Die Aufgabe, bisher nicht ausbauwürdige Wasserkräfte ausbauwürdig zu machen, ist für unsere deutschen Verhältnisse besonders wichtig. Bei Wasserkräften, bei denen der überwiegende Teil der Ausbaukosten für Wehr- und Kanalbauten aufgewendet werden muß, wird durch Verbilligung der Maschinenanlage eine entscheidende Verbesserung der Rentabilität allerdings nur selten erreichbar sein; jedenfalls wäre es in solchen Fällen wirtschaftlich nicht richtig, eine erhebliche Verschlechterung des Wirkungsgrades zuzulassen, um die Kosten der Maschinenanlage zu verringern; dadurch würde ja die Nutzung des teuersten Teiles der Anlage beeinträchtigt werden. Ganz anders liegen aber die Verhältnisse bei Wasserkräften, bei denen der Hauptanteil der Kosten auf die Maschinenanlage entfällt: hier kann es wirtschaftlich gerechtfertigt sein, die Anlagekosten unter Preisgabe eines guten Wirkungsgrades zu verringern.
Für solche Wasserkräfte kann der Ausbau durch die von Lawaczeck vorgeschlagenen »>Umformeranlagen« in Betracht kommen. Lawaczeck will ein Turbinenlaufrad baulich eng mit einem Pumpenlaufrad vereinigen und das von diesem »>Umformersatz<< geförderte Druckwasser durch eine Rohrleitung einer abseits stehenden, mit dem Stromerzeuger gekuppelten Turbine zuleiten. Der Erfinder hofft einen Wirkungsgrad des Umformers von 70 vH erreichen zu können. Wenn zunächst auch der Vorschlag absonderlich und ein Leistungsverlust von 30 vH sehr schmerzlich erscheinen mag, so stellen sich doch bei näherer Prüfung manche Vorzüge heraus, die bei Wasserkräften der oben bezeichneten Art in gewissen Fällen den Vorschlag doch als erörterbar erscheinen lassen: man kann die Umformer im Wehr selbst anordnen; ohne Schützen und Rechen, die in Abb. 19 fehlen, wird man zwar nicht auskommen, dagegen wird man zulassen können, daß die Umformer auch bei geschlossenen Schützen vom Hochwasser
4000 PS-Gleichstrom-Dampfmaschine.
Die von Ehrhardt & Sehmer in Saarbrücken für die Westfälischen Eisen- und Drahtwerke, Abt. Aplerbeck, gebaute Gleichstromdampfmaschine ist wohl die größte zurzeit im Betrieb befindliche Maschine dieser Gattung. Sie treibt eine Feinwalzenstraße und hat folgende Abmessungen: 1500 mm Hub, 1450 mm Zyl.-Dmr., 100 Uml./min, 10 bis 12 at Dampfdruck, Kurbelachslager: 730 mm Dmr., 1200 mm Länge, Wandlager: 660 mm Dmr., 1200 mm Länge, Kurbelzapfen: 550 mm Dmr.,
deutscher Ingenieure.
überflutet werden; da die Leistung durch eine Rohrleitung fortgeführt wird, gewinnt man bei der Anordnung der Umformer eine große Freiheit; man kann insbesondere die Flußwassermenge auf viele kleine Umformersätze verteilen, was den Einbau in das Wehr erleichtert, und kann die Pumpen der Umformer hintereinanderschalten, so daß die Generatorturbine mit hohem Druck arbeitet und eine hohe Drehzahl erhalten kann; schließlich kann das eigentliche Kraftwerk außerhalb des Flußbettes gebaut werden.
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Falls der Ausbau mit Umformern einen sehr erheblichen Preisvorteil im Vergleich zu den gebräuchlichen Anordnungen gewährt - ein sicheres Urteil darüber ist heute wohl noch nicht möglich und falls die noch zu gewinnenden Betriebserfahrungen günstig sind, dann wird man den Leistungsausfall von (mindestens) 30 vH in manchen Fällen in den Kauf nehmen, insbesondere bei Wasserkräften, die in wirtschaftlicher Hinsicht in der Nähe der Ausbauwürdigkeitsgrenze liegen. Zu diesen gehören auch diejenigen bereits ausgebauten Wasserkräfte, die verhältnismäßig niedrig ausgebaut sind, und bei denen eine Vergrößerung des Ausbaues mit den gebräuchlichen Mitteln teuere Erweiterungen der Kanäle notwendig machen würde, die man sparen könnte, wenn man Umformer in das vorhandene Wehr einbaut.
Die ersten Erfahrungen werden an der zurzeit im Bau begriffenen, 12 Umformersätze umfassenden Anlage am Muffatwehr in München, Abb. 20 und 21, gewonnen werden, die von der Firma F. Neumeyer A.-G. in München-Freimann gebaut wird. Daß ein Versuch so großen Maßstabes in der heutigen Zeit unternommen wird, zeugt davon, daß bei uns Tatkraft und Initiative noch nicht erloschen sind.
Zum Schluß möchte ich noch auf den schönen Erfolg der von Bauersfeld auf Grund der Lorenzschen Ansätze aufgestellten analytischen Turbinentheorie hinweisen, über den Reichel vor einiger Zeit berichtet hat1): eine im Jahre 1913 nach jener Theorie konstruierte Turbine hat bei der noch im gleichen Jahre durchgeführten Bremsung eine spezifische Drehzahl ng 380 mit 80 vH Wirkungsgrad erreicht. Ungefähr dieselben Ergebnisse, zu denen damals die führenden Turbinenfirmen mit Hilfe zahlloser Versuche gelangt waren, sind hier beim ersten Versuch, auf einen Schlag, erreicht worden, und das sollte auch den eingefleischten Praktiker nachdenklich stimmen. Der Umstand, daß jene Bremsergebnisse erst spät veröffentlicht worden sind, ändert nichts an der Tatsache, daß hier eine glänzende Leistung Bauersfelds und seiner Theorie vorliegt.
Wenn man bedenkt, daß in letzter Zeit Prandtl und Betz2) früher kaum für möglich gehaltene Einsichten in das verwandte, aber in mancher Hinsicht noch viel schwierigere Problem des Schraubenpropellers gewonnen haben, so darf man hoffen, daß es früher oder später auch gelingen wird, die durch die Annahme einer unendlichen Schaufelzahl bedingte Beschränkung der Bauersfeldschen Theorie zu beseitigen; jedenfalls haben sich die Aussichten, auf theoretischem Wege den wirklichen Strömungsvorgängen auf die Spur zu kommen, im Laufe der letzten Jahre erheblich gebessert. Es ist zu wünschen, daß die Industrie den in die Zukunft weisenden hydrodynamischen Forschungen die gebührende Beachtung schenkt und die ihr von der deutschen mathematisch-physikalischen Wissenschaft gebotenen Hilfsmittel fruchtbar macht, um dadurch fortschreitend an der Spitze der technischen Entwicklung zu bleiben. [703]
1) Zeitschr. f. d. ges. Turbinenwesen, 30. Nov. 1919.
2) A. Betz, Schraubenpropeller mit geringstem Energieverlust (mit einem Zusatz von L. Prandtl), Nachrichten der K. Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-physikalische Klasse 1919.
600 mm Länge, Kreuzkopfzapfen: 400 mm Dmr., 600 mm. Länge, Riemenscheibenschwungrad: 7200 mm Dmr., 3225 mm Breite, 95 000 kg Gewicht mit 3 Riemen von 700, 800 und 1250 mm Breite. Die Maschine ist an eine Zentralkondensation angeschlossen, hat im Betrieb gut entsprochen, günstigen Dampfverbrauch ergeben und gestattet große Ueberlastungen, was im Walzwerksbetrieb besonders angenehm empfunden wird. Diese Ueberlastungen werden durch die Zvoniçek-Steuerung ermöglicht, die 50 bis 60 vH Größtfüllung bei sehr günstigen Ventilerhebungen zuläßt.
65. Nr. 26
1921
Rundschau.
Der Ausbau unsrer Wasserkräfte: Wasserkrafterschließung in Bayern, Südwestdeutschland, im Harz und in Schlesien. Das Wasserkraftland Frankreich.
Der Ausbau unsrer Wasserkräfte.
Allgemeines.
Mit den Energievorräten, die sich der Kulturmenschheit darbieten, ging man vor dem Kriege ganz allgemein ziemlich sorglos um, Von den Wasserkräften wurden im allgemeinen nur die besonders günstig auszubauenden für die Großversorgung herangezogen. Dabei wurde auch nicht etwa ein Gesamtplan für ein ganzes Flußgebiet aufgestellt, sondern ungeachtet der Zukunft schnitt man jeweilig ein dem Umfang des augenblicklichen Bedarfs angepaßtes, geeignet scheinendes Teilstück heraus. Hohe Gefälle, wie sie sich in Wasserfällen und Stromschnellen darboten, lockten zunächst mehr zum Ausbau als große Wassermengen. Die großen Anlagekosten, vor allem bei den Mittel- und Niederdruck-Anlagen, das meist recht umständliche, langwierige Verfahren der Verleihung und des Erwerbes, das hohe Bauwagnis, die lange Bauzeit, eine gewisse örtliche Gebundenheit, schwierige Erweiterungsfähigkeit und Unsicherheit und Schwankungen im Ertrage der Energiemenge und auch des Geldwertes, bei ganz großen Anlagen auch wohl Absatzschwierigkeiten, lockten im allgemeinen das Privatkapital nicht so stark an. Die Staaten und öffentlichen Körperschaften aber, die der genannten Schwierigkeiten am leichtesten Herr werden konnten, hatten die Führung auf dem Gebiet der Energie wirtschaftlich nicht in der Hand. Weitsichtige Ingenieure und Volkswirte mahnten vergeblich. Vorschläge, Untersuchungen und Entwürfe gab es in Fülle. Vielversprechende Anfänge zu einer großzügigen Wasserkrafterschließung wurden in verschiedenen Ländern gemacht, aber ehe Entscheidendes geschehen war, kam der Krieg und mit ihm ein weiterer Raubbau an den wirtschaftlichen Gütern. In der Folge bestand oder besteht ein ungeheurer Bedarf an mechanischer Arbeit man nennt ihn kurz Kohlennot um die zerstörten wirtschaftlichen Werte wieder neu zu schaffen, vielleicht auch um für das allerorten gesunkene Erträgnis der menschlichen Arbeit einen Ausgleich zu finden.
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Dafür galt es, neue Kraftquellen zu erschließen und die vorhandenen gründlicher auszunutzen. Bei den Kohlen und verwandten Stoffen hat dieser Vorgang in Forschung und Leben fast stürmisch eingesetzt. Nicht minder jedoch bei den Wasserkräften! Eine umfassende Rundschau über das hier Erreichte und das Erstrebte zu bieten, ist auf dem beschränkten Raume nicht möglich. Deshalb sollen nur einzelne Gebiete mit verschiedenartiger Entwicklungsrichtung behandelt werden. Dabei wird auch ein Blick ins Ausland von Bedeutung sein, soweit seine Verhältnisse in Wasserkrafterschließung besonders lehrreich und beziehungsvoll für die unsrigen sind.
Der Schwerpunkt der heutigen Entwicklung auf diesem Gebiet in Deutschland liegt ohne Zweifel im Süden des Reiches. Dort ist ja auch der Mangel an Kohlen am empfindlichsten, weil die eigenen Vorkommen so unbeträchtlich sind; dagegen sind Wasserkräfte von Natur reichlich dargeboten aus den vom Firn der Alpen oder den reichen Niederschlägen der Mittelgebirge gespeisten Flüssen, die im jähen Lauf hunderte von Metern Gefälle durcheilen und vielfach eine durch zahlreiche ausgedehnte Seen gleichmäßig gestaltete Wasserführung haben oder durch Stauweiher und Seeregelung unschwer erhalten können. Die Verhältnisse liegen so günstig, daß schon vor dem Kriege die Entwicklung erfolgreich eingesetzt hatte. Neben Baden mit seinem Murgwerk und den Rheinwasserkräften, Württemberg mit seiner Neckarkanalisierung ist hier vor allem als reichstes Land Bayern zu nennen; dieses soll deshalb weiterhin ausführlicher behandelt werden.
Die mitteldeutschen Gebiete des Berg- und Hügellandes können natürlich nicht annähernd in Wettbewerb mit den Entwicklungsmöglichkeiten Süddeutschlands treten, weder an Zahl noch an Größe der Wasserkraftanlagen.
Wenngleich der Wasserreichtum in vielen Flüssen beträchtlich ist, so verteilt er sich doch sehr ungleich über die Jahreszeiten und schwankt auch in kurzen Zeiträumen sehr erheblich. Hierdurch wird die Ausnutzungsfähigkeit der Kraftwerke beeinträchtigt. Ein natürlicher Ausgleich durch Seen fehlt ganz. Es bedarf daher vielfach eines künstlichen Ausgleichs durch Staubecken, um eine ausbauwürdige Größe
der Kraft und eine entsprechende Dauerleistung, zugleich auch womöglich eine gewisse Spitzenkraft zu erreichen. Das bedeutet ein wirksames, aber kostspieliges Mittel.
Günstig ist dagegen die räumliche Verteilung über ein zum großen Teil ganz besonders aufnahmefähiges Land; die Fernleitungskosten, die zurzeit sehr erheblich ins Gewicht fallen, werden dadurch herabgedrückt. Vielfach kann auch in vorhandene Kraftnetze gespeist werden. Fragen des Absatzes der Kraft, insbesondere des Ueberschußstromes bei Hochwasser und des Nachtstromes, treten hier nicht auf, die anderwärts vor allem im Anfang der Entwicklung den wirtschaftlich günstigsten Ausbau der Wasserkraftanlagen erschwerten.
Günstig ist auch, daß die jährliche Welle der Wasserführung in ihrer Phase sich mit der Welle des Kraftbedarfes etwa deckt, besonders im Nordwesten des Gebietes mit den vorwiegenden Herbst- und Winterniederschlägen, während im Gegensatz dazu bei den Alpenflüssen eine Phasenverschiebung von fast einem Halbjahr auftritt, weil bei diesen der Frühsommer mit der Schneeschmelze im Hochgebirge die größte Abflußmenge bringt. Die zur Kraftgewinnung verfügbaren Gefälle sind der Natur des mitteldeutschen Bergund Hügellandes entsprechend nur niedrig, wenn man von den eigentlichen Talsperrenwerken absieht. Die nichtspeicherfähigen Flußwasserkräfte mit Nieder- oder Mittelgefällen überwiegen weitaus.
Doch auch in diesem von Natur aus weniger begünstigten Gelände hatte die Erschließung der Wasserkräfte in dem Jahrzehnt vor dem Kriege lebhafter eingesetzt. Wo der Kraftgewinn allein nicht ausreichte, um eine tragfähige Unterlage der Planung zu schaffen, wurden alle sonstigen wasserwirtschaftlichen Belange mit vorgespannt: der Hochwasserschutz, die Bewässerung von Ländereien, die Speisung von Schiffahrtkanälen, die Errichtung einzelner Staustufen oder die Kanalisierung von Flüssen, die Niedrigwasser-Aufhöhung der Ströme zur Verbesserung der Schiffkarkeit, die Abwässerbeseitigung, die Trink- und Brauchwasserversorgung von großen Städten und Industriegebieten, Bahnhöfen und dergl. Oft ließ sich nur durch Kupplung eines oder mehrerer dieser Zwecke eine Anlage bauwürdig machen und der Volkswirtschaft eine neue Kraftquelle erschließen.
So sind in den verschiedenen Gegenden Mitteldeutschlands Wasserkräfte gewonnen worden, die in ihrer Gesamtheit immerhin einen beachtenswerten Betrag darstellen. Hier seien genannt das Ruhrgebiet, die Eifel, das Quellgebiet der Weser, der Main, die Saale, der Harz, Sachsen und Schlesien. Die Macht der Tatsachen, die drängende Kohlennot, hat nach dem Kriege einen ungemein kräftigen Antrieb zur Beschleunigung dieser Entwicklung gegeben.
An Entwürfen und Vorschlägen für alle Flußgebiete fehlt es nicht, staatlicherseits und auch von den wasserwirtschaftlich tätigen Verbänden (Provinzen, Ruhrtalsperrenverein, Ruhrschiffahrtsverein, Städten usw.) und von privater Seite. Aeltere Pläne aus der Vorkriegzeit werden einer erneuten Durchsicht hinsichtlich ihrer Gestaltung und besonders ihrer Wirtschaftlichkeit unterzogen, weil sich die Bedingungen so grundstürzend verändert haben, neue tauchen auf. Der Preußische Staat hat sein Augenmerk besonders auch auf die vorhandenen Staustufen der kanalisierten Ströme gerichtet, um rasch und mit möglichst geringem Kostenaufwand Wasserkräfte zu erschließen. Dies alles ist jedoch noch nicht abgeschlossen.
Neben den vorgenannten Flußgebieten, wo der Ausbau besonders für die öffentliche Elektrizitätsversorgung schon einen gewissen Umfang angenommen hatte, und denen sich die weitere Entwicklung natürlich anzukristallieren bestrebt, sind hier besonders die Nebeuflüsse des Rheins, vor allem die Mosel mit ihren Zubringern, die Lahn und Sieg zu nennen, aber auch der Rheinstrom selbst auf der Felsenstrecke bei Bingen und die bayrisch-badische Mainstrecke bis Bamberg, ferner die Werra und Fulda, die obere Saale, die Oder mit dem Bober und der Glatzer Neiße. Daneben bestehen viele kleinere Pläne.
Auch aus dem Bereich der mitteldeutschen Wasserkräfte des Berg- und Hügellandes können nur zwei kleine Ausschnitte geboten werden, nämlich der Harz und Schlesien.
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Eine Ausnahme davon machen die kleinen Flüsse vom preußisch-pommerschen Höhenzug, die ein kräftiges Gefälle und eine durch die Seen gut ausgeglichene Wasserführung haben oder erhalten können. Hierher gehört auch die Krafterschließung durch den Masurischen Kanal und am Oberländischen Kanal. Wenngleich hier nicht besonders große Kräfte zu gewinnen sind, so spielen sie doch bei dem gewerblich wenig erschlossenen Lande und seiner Entlegenheit von den deutschen Kohlengebieten eine schätzenswerte Rolle, hauptsächlich für die Landwirtschaft. Einige solcher kleinen Kraftwerke arbeiten seit längeren Jahren. Für die neuen Pläne sind die Untersuchungen noch nicht abgeschlossen.
Die Nogat, ein ausgesprochener Flachlandfluß, ist aus besonderen Rücksichten kanalisiert; hier ist an den drei Staustufen Kraftgewinnung in bedeutendem Umfang von vornherein geplant gewesen. Die veränderten Hoheitsverhältnisse haben die Verwirklichung noch nicht ausreifen lassen. An der kanalisierten Ems ist nachträglich eine Kraftgewinnung in Aussicht genommen worden; an der kanalisierten Aller sind die drei Staustufen sogleich ausgenutzt worden. Diese Anlagen sind jedoch verhältnismäßig geringfügig. Dies sind die Fälle mit vorhandener Kanalisierung. Es bleiben nun noch die bisher regulierten Flachlandflüsse zu betrachten. Bei den gröBeren, schiffbaren Flüssen wäre die Wassermenge wohl verfügbar für eine hohe nutzbare Ausbeute, freilich nur bei Verwendung entsprechend schluckfähiger, also teurer Turbinen, aber die vorhandenen Fließgefälle sind ungemein gering. Größere als 1: 3000 kommen kaum vor, überwiegend sind sie noch viel geringer. Durch Seitenkanäle läßt sich deshalb, auch wenn ihr Fließgefälle aufs äußerste eingeschränkt wird, nicht viel Druckhöhe auf 1 km Flußlauf herausholen, es sei denn, daß große Flußschleifen abgeschnitten werden; durch Aufstau im Flußbett sind bei dem durchlässigen Untergrund, der zumeist niedrigen Uferlage und der Empfindlichkeit der fruchtbaren Niederungen gegen Rückstau, auch an den ebenfalls schwach geneigten Nebenflüssen, im allgemeinen ebenso wenig große Druckhöhen zu erzielen.
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Der Gefällegewinn wird also unverhältnismäßig teuer und bleibt immer in den. Grenzen der Niederdruckanlagen. Das heißt, auch die Maschinenanlage wird bei der geringen Drehzahl kostspielig und erfordert besondere Uebersetzungs- und Regelungseinrichtungen. Hier werden allerdings die neuen Bestrebungen, Ueberschnelläufer wie die. Kaplanturbine zu schaffen, eine hochwillkommene Erleichterung bringen. Erschwerend kommt hinzu, daß die natürlichen Abflußmengen der norddeutschen Flüsse sehr starken Schwankungen unterworfen sind. Ein künstlicher Ausgleich durch Staubecken über die Jahreszeiten ist bei der Größe des Einzuggebietes nur in sehr beschränktem Umfang möglich. Doch ist hier jede Erhöhung der Niedrig wasserleistung sehr schätzenswert, weil sie eine gleiche Verminderung der bereitzustellenden Ergänzungskraft gestattet. Spitzenfähig sind die NiedergefälleFlußwasserkräfte im allgemeinen nicht, Aufspeicherung in den Haltungen zur Deckung der Tagesspitzen dürfte nur ausnahmsweise und auch dann nur in beschränktem Umfange möglich sein, weil Stauraum, Nutzgefälle der Turbinen, Grundwasserspiegel, Schiffahrtstiefe, Strömung, Wasserführung des Flusses unterhalb des Kraftwerkes, Uferbefestigung, lichte Durchfahrthöhen von Brücken und viele andre Umstände die Bewegungsfreiheit in dieser Hinsicht mehr einengen, als es zunächst scheinen will.
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Nur beim Zusammentreffen besonders glücklicher Umstände ist eine entfernte Möglichkeit zur wirtschaftlichen Kraftgewinnung im Großen gegeben. So hat die preußische Landesanstalt für Gewässerkunde die Wasserstrecke unterhalb Minden bis zum Rückstau des Dörverder Wehres untersucht und auf einer etwa 38 km langen Teilstrecke, die durch reiche Schleifenbildung begünstigt ist, mit einem etwa 25 km langen Seitenkanal einen Kraftgewinn von jährlich etwa 60 Mill. kWh bei voller Ausnutzung der verfügbaren Kraftwassermenge in 8760 Betriebstunden berechnet. Die eingebaute Maschinenleistung beträgt dabei rd. 11 600 kW rd. 17400 PS oder etwa 465 PS/km. So hohe Zahlen sind nur möglich, wenn die Abflußmenge der Weser sehr weitgehend ausgenützt wird. Eine entsprechende Ergänzungskraft muß dabei vorausgesetzt werden. Früher rechnete man im allgemeinen nur mit einer wenigstens 6 oder sogar 9 Monate verfügbaren Abflußmenge, hatte
deutscher Ingenieure.
dann allerdings eine viel kleinere, aber wesentlich stetigere Kraft, die nur einer geringeren Ergänzung von außen bedurfte. Die Kosten der Leistungseinheit sind nach Vorkriegpreisen und Nachkriegpreisen geschätzt; sie liegen an der Grenze der Bauwürdigkeit. Nicht viel günstiger stellen sich die Kosten des Kraftgewinnes, wenn man Einzelstauwerke an der Weser oder an kurzen Umgehungskanälen anlegt; die Gleichmäßigkeit und die Größe der Kraftausbeute sind jedoch in diesen Fällen geringer, und die Schiffahrt wird nicht gefördert.
Andre Flachlandflüsse dürften kein günstigeres Bild ergeben, so daß, alles in allem gerechnet, die Aussichten auf einen sehr bedeutenden Kraftgewinn aus Flachlandflüssen zurzeit wohl aufgegeben werden müssen. Solche Feststellungen sind jedoch immer zeitlich bedingt. Sowie unter den jetzigen Verhältnissen Werke ausbauwürdig sind, die es bei den Wärmekraftkosten der Vorkriegszeit durchaus nicht waren, ebenso können auch in naher Zukunft Verschiebungen stattfinden, sei es durch Verbesserungen in den Wasserkraftanlagen nach Bauart oder Kosten, sei es durch Senkung der Kohlenpreise oder Ausnutzung der Kohle. Die maßgeblichen Kohlenpreise erscheinen nach einem Ausspruch Prof. Klingenbergs dabei in den Wasserkraftanlagen nur einmal, nämlich in den hohen Baukosten, in den Dampfkraftanlagen dagegen zweimal, in den an sich niedrigeren Baukosten, aber auch in den jährlichen Betriebskosten.
Unter diesen Umständen darf es uns nicht wunder nehmen, wenn wir die Wasserkräfte Deutschlands und ebenso die des Auslandes zu verschiedenen Zeiten ganz verschieden hoch eingeschätzt finden. Die neueren Angaben dürften jedoch überall die älteren wesentlich übertreffen.
Auch die neueren Ermittlungen ergeben Größen der Leistung, die, in Kohlenersparnis umgesetzt, gegenüber dem Gesamtverbrauch von Kohlen zwar lindernd, aber nicht notlösend wirken können; auf dem beschränkteren Gebiet der öffentlichen Elektrizitätsversorgung jedoch spielt der Kraftzuschuß eine entscheidende Rolle, und in einzelnen Teilgebieten mit großer Erzeugung möchte er wohl befreiend wirken. Diese von der Wasserkraft beherrschten Gebiete werden damit dann allerdings auch in hohem Maße abhängig von der zentralen Quelle und sind allen elementaren oder menschlichen Störungen preisgegeben. Dazu kommt, daß der Ausbau großer Wasserkraftanlagen, sei es mit Stollen im Hochgebirge, sei es mit Talsperren im Mittelgebirge, sei es mit langen Seitenkanälen und schwierigen Wehrbauten im Flachlande, jahrelanger Vorbereitungen und jahrelanger Bauzeiten bedarf, so daß die Wirkungen erst sehr allmählich zur Geltung kommen. Dies gilt auch für ihre Beurteilung als Gegenstand von Notstandsarbeiten. Nicht zu vergessen des unter heutigen Verhältnissen ungeheuren Anlagekapitals, das nicht für allzuviele Werke zugleich aufgebracht werden kann!
Die Behebung der Kohlennot durch Wasserkraft, die vielfach zum Schlagwort, sogar zum politischen Schlagwort geworden ist, ist also nicht zu erwarten, wohl aber eine fühlbare Erleichterung, und auch dies beschränkte Ziel ist aller Anstrengungen wert. R. Seifert.
Die Wasserkrafterschließung in Bayern.
Nach langen vorbereitenden Arbeiten ist die bayerische Wasserkraft erschließung gegenwärtig stark im Gange. Man hatte hier bei dem Mangel an eigenen Kohlenlagern frühzeitig die Bedeutung der Wasserkräfte für das Wirtschaftsleben erkannt und war eifrig bemüht, ihre Verwertung für staatliche Erfordernisse, Bahnbetrieb, Landwirtschaft und Gewerbe zu betreiben. Neben Privaten stellte die Regierung über die Möglichkeit, Große und Wirtschaftlichkeit der verfügbaren Wasserkräfte Ermittlungen an, deren erstes Ergebnis eine umfangreiche Denkschrift vom Jahre 1907 war, der weitere folgten. Aus den im Eigentum des Staates stehenden Flußläufen sollten danach 500 000 PS gewonnen werden können. Die Ausnutzung wurde anfänglich aber nicht in dem erhofften Maße verwirklicht. Man zögerte, indem man an dem Absatz der Kräfte zweifelte, und hatte zum Teil auch wenig Neigung, das Land allzusehr der Industrialisierung entgegen zu führen. So lagen lange Zeiten hindurch Kraftquellen von günstigster Ausbaufähigkeit brach. Immer wieder aber setzten weitblickende Männer ihre ganze Tatkraft zur praktischen Förderung in Wort und Schrift ein, bis man zu Ausführungen schritt. Von den ersten Werken seien erwähnt: die Kraftwerke in und oberhalb Münchens, die Isarwerke, die Alzwerke bei Trostberg, die Amperwerke usw. Das Saalachwerk entstand als erstes staatliches Unternehmen (1910). Kurz vor dem Kriege wurden die Leitzachwerke mit 15000 PS fertiggestellt, die einen großzügigen Aufbau erkennen lassen.
25. Juni 1921.
Für die dauernde Verwertung war das zögernde Vorgehen insofern günstig, als vielleicht manche Fehler, wie Zerstücklung und unvollkommene Ausnutzung, die anderwärts mit unwiederbringlichem Verlust gemacht worden sind, vermieden wurden. Die Vervollkommnung im Wasserbau, Großturbinenbau und in der Elektrotechnik, die starken Bestrebungen, einen hohen Gesamtwirkungsgrad in vereinigten Kraftsystemen zu erzielen, der Ausgleich der Wasserführung in den Flüssen und Seen durch Speicherung, die Erschließung hoher Gefälle und ihre volle Erfassung und nicht zuletzt praktische Erfahrungen betriebstechnischer und wirtschaftlicher Art im Zusammenhange mit der wirtschaftspolitischen Entwicklung kennzeichnen den Gang des letzten Jahrzehntes auf dem Gebiet der Wasserkraftverwertung. ersten Erfahrungen wurden gesammelt, und die Grundlagen für einen vorteilhaftesten Ausbau sind gefunden. Eine planmäßige Wasserkraftwirtschaft hat eingesetzt und Bayern ist in der günstigen Lage, noch ein weites Neuland zur ErschlieBung vor sich liegen zu sehen, auf dem man in klarer Erkenntnis des Möglichen und Erreichbaren arbeiten kann.
Die
Bemerkenswert ist, wie diese fortschreitenden Studien einen immer reicheren Vorrat an Wasserkräften in den südbayerischen, aus dem Hochgebirge gespeisten Flüssen erwiesen haben. Hier und an der Donau selbst sitzen die Hauptkräfte des Landes. Die vielen Seen mit ihrer recht verschiedenen Höhenlage bieten die Möglichkeit, den Wasserstand aufzustauen und abzusenken, und die starken Talgefälle geben bedeutende Nutzhöhen. Der Norden des Landes gehört dem Mittelgebirge an. Hier sind die Kraftvorräte nicht mehr so massig. Immerhin läßt sich durch elektrische Zusammenschaltung von Süden und Norden eine vereinigte Nutzung von Hoch-, Niederdruck- und Dampfwerken erreichen, wie im Bayernwerk geschehen soll. Aussichtsvolle Vorschläge sind ferner gemacht worden, reiche Energien durch Ueberleitung des Wassers aus dem Donau- nach dem Rheingebiet zu gewinnen, die deshalb Vorteil verspricht, weil am Main und Neckar höhere Gefälle zur Verfügung stehen als an der Donau bis zur Landesgrenze').
Hand in Hand mit diesen Untersuchungen sind mancherlei Pläne aufgestellt worden für die bessere Gestaltung der Wasserkraftwirtschaft durch Herstellung gemeinsamer Schiffahrt- und Kraftwasserstraßen, vornehmlich an der Isar, der Donau und am Main - Donau-Kanal. Während man früher nur Wassermengen in Ansatz brachte, die das ganze Jahr hindurch oder wenigstens während 9 Monaten abflossen, beabsichtigt man heute mit guter Wirtschaftlichkeit aus zusammengeschalteten Quellen Kräfte zu nutzen, die sich in nur 3 Monaten des Jahres voll darbieten, in der andern Zeit aber durch Ergänzungsanlagen ausgeglichen werden. Nach neueren Ergebnissen stellt sich die Sachlage wie folgt: Nach der Erkundung der staatlichen Wasserkraftabteilung beträgt die mittlere Leistung der ausgebauten Wasserkräfte Bayerns gegenwärtig etwa 120000 PS, die Höchstleistung 300 000 PS, während die Höchstleistung der überhaupt vorhandenen Wasserkräfte auf 2,4 Mill. PS oder 16 Milliarden PSh im Jahr entsprechend dem jährlichen Verbrauch von 16 Mill. t Kohlen geschätzt wird. Zum Vergleich sei angegeben, daß der tatsächliche jährliche Kohlen verbrauch Bayerns vor dem Kriege 8 Mill. t betragen hat. Allein in der Isar können z. B. 500000 PS erschlossen werden. Die durch Ueberleiten von Donauwasser am Donau-Main-Kanal erschließbaren Wasserkräfte sind zu
1) Näheres hierüber s. Z. 1921 S. 299.
es
660000 PS, an der bayerischen Donau zu 140 000 PS ermittelt worden. Hierzu sei bemerkt, daß die gesamten nutzbaren Wasserkräfte des Deutschen Reiches zu 6 Mill. PS angenommen werden.
In Abb. 1 sind für die Donau und ihre rechtsseitigen Nebenflüsse (Iller, Lech, Isar, Inn usw.) die Ausbauleistung für mittlere Wassermenge, die schon ausgenutzten Kräfte und die im Bau befindlichen Anlagen in verschiedener Schraffur dargestellt 1). Die Breite der Streifen zeigt die Größe der nach Abflußmenge und Gefälle vorhandenen Wasserkräfte für 1 km Flußlänge, die Fläche die insgesamt gewinnbaren Kräfte. Die Wasserkräfte, deren Leistungen durch, Speicherung gesteigert sind (Walchenseewerk u. a.), sind durch Querstreifen gekennzeichnet. Die Karte gibt also ein Bild, welche Kräfte an den bayerischen Flüssen einzeln und im ganzen gewonnen werden können.
Der Ausbau der bayerischen Wasserkräfte ist vornehmlich nach dem Krieg im Zusammenhange mit der Kohlenknappheit und -teuerung in verstärkte Bewegung gekommen. Die gegenwärtig im Bau befindlichen Anlagen haben eine Höchst
Abb. 1.
leistung von rd. 300 000 PS und werden in zwei bis drei Jahren in Betrieb genommen werden. Inzwischen werden an andern Stellen Bauausführungen begonnen sein. Das geschieht, obwohl heute die Wasserkräfte bei der Entwertung unseres Geldes um ein Vielfaches teurer zu stehen kommen als vor dem Kriege. Man gibt die gegenwärtigen Ausbaukosten auf 6000 bis 7500 M/PS an. Hiernach ergeben sich 480 bis 600 M/PS jährliche Kosten und 8 /PSh. Aber die Dampfkraft stellt sich bei den hohen Kohlenpreisen, namentlich in Bayern, noch wesentlich höher, etwa auf 14 /PSh.
Von den im Bau befindlichen Werken ist in erster Linie zu nennen: das Walchenseewerk (Mittelleistung des Hauptwerkes am Kochelsee 25000 PS, Höchstleistung für Spitzenbetrieb 168000 PS), die Mittlere Isar mit mehr als 80000 PS Höchstleistung 120000 PS bei höheren Wasserständen), das Alzwerk an der Stufe Tacherting-Margaretenberg mit 100 Mill. kWh, das Alzwerk an der Stufe Margaretenberg-Burghausen mit 220 Mill. kWh, das Innwerk an der Stufe Wasserburg-Alzmündung mit 400 Mill. kWh, das neue Lechwerk der Lahmeyerwerke mit 50 Mill. kWh Jahresleistung; ferner ist
u. a. ein Werk der Stadt München an der Isar, unmittelbar oberhalb der Stadt, in Ausführung.
Bayern gilt vielen als ein wasserwirtschaftliches Zukunftsland. Während noch vor kurzem der landwirtschaftliche Kulturbau an den Gebirgsflüssen im Vordergrund stand, stellen sich heute Wasserkräfte und Schiffahrt und ihre gemeinsame Nutzbarmachung als die Hauptgebiete dar. Damit vollzieht sich der Ausbau auf breitester kultureller Grundlage. Das fortschreitende Maß wird bestimmt werden durch das Bedürfnis des Landes und die Absatzfähigkeit der erzeugbaren Kräfte, und es ist bei der Geldlage der Gegenwart verständlich, daß die gesamten Ausbaukosten für die mehr als 2 Mill. Ps, die auf 15 Milliarden M veranschlagt werden, nur nach und nach aufgebracht werden können. Für die Verwertung der jährlich zu erzeugenden 16 Milliarden PS-Stunden kommt neben der Licht- und Kraftversorgung des Landes für Landwirtschaft, Gewerbe- und Fabrikbetrieb und elektrischen Bahnstrom vornehmlich die Versorgung von chemischen und elektrochemischen Betrieben (Stickstoff- und Aluminiumgewinnung usw.) in Betracht. Der Bedarf der Bahnen wird mit 2,5, der Motoren mit 5, des Lichtes mit 0,5 und der Rohstoffgewinnung mit 8 Milliarden PSh geschätzt. Mattern.
Die Donau hat hier ihren Ursprung und verläßt das südwestdeutsche Wirtschaftsgebiet an der bayrischen Grenze mit einem Einzuggebiet von 7571 km2. Umgekehrt tritt der Rhein schon als wasserreicher Hochgebirgsfluß stark entwickelt in den Bodensee mit einem Einzuggebiet von 6622 km2 ein und umfaßt Südwestdeutschland, unterwegs durch die wasserreiche Aare und zahlreiche andre Wasserläufe, vornehmlich aus dem Alpenvorland und dem badischen Schwarzwald verstärkt, auf der ganzen Länge der Süd- und Westbegrenzung. Die Nordgrenze des Gebietes bildet der stärkste reichsdeutsche Nebenfluß, der Main (Einzuggebiet an der Mündung 27378 km2), der gleich dem Neckar mit 13965 km2 (bei Mannheim) schiffbar ist und des Ausbaues zur Großschiffahrtstraße harrt. Der Rhein selber ist der Großschiffahrt bis Straßburg durch die kurz vor dem Kriege durchgeführte Regulierung erschlossen und wird mit längeren Unterbrechungen auch schon bis Basel befahren. Die Schiffbarmachung der Strecke Basel-Bodensee dagegen gehört zu den Zukunftsaufgaben der deutschen Wasserwirtschaft.
Bodengestalt.
In geologisch-orographischer Beziehung ist Südwestdeutschland als Wasserkraftgebiet im großen durch folgende Züge bestimmt:
1) Die Jura-Hochfläche der Baar und der Rauhen Alb mit ihrer sanfteren Abdachung nach Norden und Osten und einem bis zu 300 m Höhe erreichenden Steilabfall zum Bodenseebecken.
2) Das Bodenseebecken mit dem bis Basel anschließenden Erosionsgraben des Rheins, der sich ab Basel im Geschiebebett des 35 bis 40 km breiten Einbruchgrabens zwischen Vogesen und Hardt einerseits und Schwarzwald-Odenwald anderseits fortsetzt. Das Schwarzwaldgebirge mit großen welligen, durch eiszeitliche Gletscher modellierten Hochflächen im Süden und Höhen von 1000 bis 1495 m (Feldberg); mit langen Höhenzügen und Höhen von 800 bis 1162 m (Hornisgrinde) im Norden, fortgesetzt in einem welligen Hügelland zwischen Murg und Neckar und im Odenwald, zwischen Neckar und Main nochmals Höhen von 500 bis 626 m (Katzenbuckel) erreichend,
3) Das Elsaß mit dem Vogesengebirge und linksrheinischem Tiefland, politisch heute von Südwestdeutschland getrennt, gehört ihm doch in hydrographischer und geologischer Beziehung eng an und bildet zusammen mit dem rheinpfälzischen Hardtgebirge das Gegenstück zu Schwarzwald und Odenwald.
Wasserhaushalt.
Die Niederschlaghöhen sind sehr verschieden, erreichen. ihre Mindestwerte in der nördlichen Rheinebene mit rd. 600 mm im Jahresmittel, während im Schwarzwald auf weiten Flächen 1200 mm überschritten und im Gebiet des Feldberges sowie der Hornisgrinde Höchstwerte von 1800 mm im langjährigen Durchschnitt erreicht werden. Im Regenschatten des Schwarzwaldes und Odenwaldės sind trotz großer Höhenlage vergleichsweise wesentlich geringere Niederschlaghöhen zu verzeichnen. Die Abflußspenden sind entsprechend der Verschiedenartigkeit der
Boden-, Kultur- und Niederschlagverhältnisse außerordentlich wechselnd, aber im ganzen genommen gegenüber dem norddeutschen Flachland hoch. Sie betragen für:
Mittelwasser Niedrigwasser 4 bis 15
12 bis 45
deutscher Ingenieure.
niedrigstes Niedrigwasser 3 bis 10 ltr,'s-km2.
Die oberen Zahlenwerte gelten für die kleineren, hochgelegenen Einzuggebiete des badischen Schwarzwaldes, die zudem durch Mächtigkeit und langen Bestand der Schneelage bei vielfach starker Bewaldung auch in bezug auf Ausgeglichenheit des Abflußvorganges bevorzugt sind.
Der Wasserhaushalt des Rheines ist bis hinunter nach Mannheim noch hauptsächlich durch die alpinen Zuflüsse beherrscht. Dadurch ergibt sich die bekannte elektrizitäts- und wasserwirtschaftlich günstige Gegenläufigkeit des Wasserkraftdargebotes aus Rhein einerseits, Schwarzwald, Neckar und sonstigen Binnengewässern anderseits. Da gleichzeitig der Rheinabfluß im ganzen sehr gleichmäßig und durch die Schweizer Randseen (Bodensee, Züricher See usw.) günstig beeinflußt ist, so sind die Ansprüche an künstliche Speicher verhältnismäßig gering. Es ist für einfache Jahresanpassung des Gesamtabflusses an den normalen Bedarfsgang in der Regel eine Speichermächtigkeit von 20 bis 25 vH des mittleren Abflusses ausreichend, bei Verbund mit Rheinwerken sogar nur 15 bis 20 vH. Nur wenige große Landesausgleichwerke, die den Mangel zahlreicher Fabrik- und sonstiger Laufwasserkräfte auszugleichen berufen sein werden, wird man mit mächtigen Speichern ausstatten müssen.
Speichermöglichkeiten.
Das große Problem der Regulierung des 525 km2 großen Bodensees und der Schweizer Randseen ist der Verwirklichung zwar noch nicht unmittelbar nahe, aber doch durch die vortrefflichen Vorarbeiten der Badischen (Honsell) und schweizerischen Hydrographischen Bureaus (Boßhardt) technisch-wirtschaftlich gut vorbearbeitet, neuerdings auch durch den Wettbewerb für die Pläne zur Schiffbarmachung und Kraftnutzung des Oberrheines dem öffentlichen Interesse näher gebracht.
Im Binnenland sind geologisch und topographisch günstige Möglichkeiten für Anlagen leistungsfähiger Jahresbecken nicht selten: die Dobel im Randgebirge des Bodensees, die natürlichen Seen ebendaselbst (Argenprojekt), die Schluchten im Urgebirge des Schwarzwaldes und vor allem dessen hochgelegene Seen (Schluchsee 905 m, Titisee 846 m) und die gletschergehobelten Hochmulden im Gebiet des Ibach, der Gutach, Elz usw.
Während die Schaffung ausreichender Speicherräume in den ein starkes Längsgefäll aufweisenden Erosionschluchten des Urgebirges, namentlich im nördlichen Schwarzwald (Murgwerk), die Anordnung sehr hoher und teurer Staumauern nötig macht, ist es auf den Hochflächen des Südschwarzwaldes oft möglich, mit Dammhöhen von 20 bis 30 m sehr große Stauräume zu schaffen (Schluchsee: 90 Mill. m3 bei 30 m Stauhöhe), die noch durch ihre bedeutende Höhenlage über dem Rheintal (rd. 600 m) besonders wertvoll sind. Tagesbecken lassen sich in sehr großer Zahl, auch in der schwäbischen Hochebene, im Odenwald und im pfälzischen Hardtgebirge anlegen, sind auch überall erwünscht, da die großen am Oberrhein, Neckar und Main möglichen Niedriggefällwerke ohnedies überreichliche Mengen des schwierig abzusetzenden Nachtstromes bringen werden und der Ergänzung durch regelbare Kräfte dringend bedürfen.
Wie im Entwurf der Oberstufe des Murgwerks wird man überall nach Möglichkeit Speicherpumpen in Verbindung mit den Jahresspeichern der Naturwasserkräfte vorsehen müssen, um die bedeutende überschüssige Nachtkraft größerer Fabrikwasserkräfte und künftiger Rheinwerke vorteilhaft verwerten zu können. In diesem Zusammenhang darf bemerkt werden, daß für das Zusammenarbeiten mit der in großen Landesnetzen unentbehrlichen Aushilfswärmekraft nicht ungünstige Bedingungen bestehen, insofern die Kohle auf dem Rhein und künftig auf dem zu kanalisierenden Neckar unmittelbar in die Bunker weniger großen Dampfzentralen geliefert werden kann, was zurzeit schon im Rheinauwerk der Oberrheinischen Eisenbahngesellschaft bei Mannheim geschieht. Den Ausgleichtransport zwischen Oberrhein- und Schwarzwaldwasserkraft im Süden und Wärmekraft im Norden werden die in der Entwicklung begriffenen 100 000 V-Leitungen der Landesnetze vermitteln.