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Geballte Kraft

Hans Dominik: Geballte Kraft - Kapitel 15
Quellenangabe
typereport
authorHans Dominik
titleGeballte Kraft
publisherWilhelm Limpert-Verlag
year1941
correctorJosef Muehlgassner
senderwww.gaga.net
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Hochspannung, Großmaschinenbau, Energiewirtschaft

In zwei Parteien gespalten stehen sich die Elektrotechniker der ganzen Erde gegen Ende der achtziger Jahre gegenüber. »Hie Gleichstrom«, tönt's aus dem einen Lager, »hie Wechselstrom«, schallt's aus dem anderen.

Nur für den Gleichstrom gibt es bisher brauchbare Motoren; nur Gleichstrom kommt für elektrochemische Betriebe in Frage; nur der Gleichstrom ist in Akkumulatorenbatterien speicherbar, verkünden die Anhänger des Gleichstroms. Nur der Wechselstrom ist transformierbar; nur mit dem Wechselstrom lassen sich hohe Spannungen erzeugen und größere Entfernungen wirtschaftlich überbrücken, führen die Anhänger der anderen Partei zugunsten des Wechselstroms ins Feld.

Schon ist der Zwiespalt so weit gediehen, daß sich ausgesprochene Gleichstrom- und Wechselstromfirmen gegenüberstehen. In Amerika beispielsweise schwören Edison, Thomson, Houston und andere auf den Gleichstrom, während ein anderer großer Elektrokonzern, die Westinghouse-Gesellschaft, sich mit allen Mitteln für den Wechselstrom einsetzt. In den USA. spielt dieser Kampf sich ab, und auf amerikanische Manier wird er ausgefochten.

»Wir müssen dem Mann auf der Straße klarmachen, wie lebensgefährlich der Wechselstrom ist«, sagt Mr. Edison. Die Art, auf die er das zustande bringt, ist auch heute, nach 50 Jahren, noch typisch für USA.-Verhältnisse. Da setzt, an tausend Stellen durch hundert Mittelsmänner geschürt, eine ethische Bewegung gegen die im Staate New York gebräuchliche Hinrichtungsweise durch den Strang ein. Als grausam und mittelalterlich wird sie verschrien. An ihre Stelle will man den blitzartig schnellen elektrischen Tod setzen. Rein humane Absichten scheint die Bewegung also zu verfolgen, aber in Wirklichkeit bezwecken ihre Urheber etwas ganz anderes. Durch elektrischen Wechselstrom sollen die Mörder künftig vom Leben zum Tode gebracht werden. Schlagend will man die Gefährlichkeit dieser Stromart dadurch der großen Menge ad oculos demonstrieren.

Schnell wird ein entsprechendes Gesetz beschlossen, und nun gilt es, für die Justiz eine Wechselstrommaschine zu beschaffen. Die Westinghouse Company weiß natürlich, was hier gespielt wird, und weigert sich, einen ihrer Generatoren dafür zu liefern. Hinten herum gelingt es jedoch, eine solche Maschine zu bekommen, und im Frühjahr 1891 muß der erste Delinquent sich in Sing-Sing auf den elektrischen Stuhl setzen. Seitdem werden die zum Tode Verurteilten im Staate New York »burned by electricity«, wie der Richterspruch lautet, das heißt, verbrannt durch Elektrizität; denn mit dem Blitztod ist es nichts. Der Wechselstrom ist kaum gefährlicher als der Gleichstrom, doch in den Staaten hat der letztere danach für geraume Zeit gewonnenes Spiel.

Auch in Deutschland ist der Kampf zwischen den beiden Stromarten entbrannt, aber hier geht man in anderer Weise vor. Frankfurt am Main will sich 1889 eine elektrische Zentrale für die Stromversorgung des ganzen Stadtgebietes zulegen. »Eine Zentrale«, so lautet schon damals ein Scherzwort der Elektriker, »hat ihren Namen deshalb, weil sie niemals im Zentrum des Versorgungsgebietes liegt.« Im Stadtzentrum ist der Boden teuer und die Anfuhr der Brennstoffe umständlich; daher möchte man sie auch in Frankfurt an den Stadtrand legen. Doch das bedeutet die Überwindung größerer Entfernungen, die sich wirtschaftlich eigentlich nur noch mit Wechselstrom durchführen läßt. So steht die Frankfurter Stadtverwaltung unschlüssig vor den Gleich- und Wechselstromprojekten und einem Stapel von Sachverständigengutachten, die auf ihr Ausschreiben eingelaufen sind.

Da besinnen sich die Frankfurter auf das Goethewort: »Grau, teurer Freund, ist alle Theorie«, und man kommt zu dem Beschluß, eine Elektrizitätsausstellung zu veranstalten, auf der die Vertreter der beiden Stromarten praktisch beweisen sollen, was sie können. Zeit wäre es ja auch nachgerade wieder für eine solche Ausstellung, denn die letzten in Paris, München und Wien liegen fast ein Jahrzehnt zurück.

Nun heißt es erst einmal den richtigen Mann für die Organisation und Leitung der Ausstellung zu finden, und da braucht man nicht lange zu suchen. Da ist ja der Oskar von Miller. Der ist eben erst von der AEG. in Berlin weggegangen, weil es ihm da nicht länger gefiel. Der sitzt jetzt als unabhängiger Zivil-Ingenieur in München. Der hat schon 1882 die »Internationale Elektricitäts-Ausstellung« im Glaspalast zu München auf die Beine gestellt und sich dabei eine ganz tolle Sache geleistet, eine elektrische »Hochspannungs-Kraftübertragung« von dem 57 Kilometer entfernten Miesbach nach München. Der ist auch jetzt der gegebene Mann für Frankfurt, sagt man sich, und Oskar von Miller wird für die Ausstellung gewonnen. Die Wahl ist gut, und die »Internationale elektrotechnische Ausstellung Frankfurt am Main 1891« bedeutet tatsächlich einen Markstein in der Geschichte der Elektrotechnik. Sie wird die Geburtsstätte der Überlandzentrale, die heute aus unserer Energiewirtschaft nicht mehr wegzudenken ist. –

Den Clou der Frankfurter Ausstellung bildet ein zehn Meter hoher Wasserfall, der in der Haupthalle in mächtigem Schwall über Felsen hinab in ein Bassin stürzt. Es ist Mainwasser, das hier braust und sprudelt, aber die Energie, die es bewegt, stammt aus den Fluten eines anderen Flusses. 24 geographische Meilen von Frankfurt entfernt liegt am Neckar die Stadt Lauffen. Neckarwasser treibt dort eine 300pferdige Turbine, und ein mit dieser gekuppelter Drehstromgenerator erzeugt elektrische Energie im Betrag von etwa 200 Kilowatt. Mit der Spannung von 50 Volt, mit der die Energie von der Maschine geliefert wird, würde man freilich nicht weit kommen. Doch nun leistet der Transformator wertvollste Dienste, jenes einfache Gerät ohne bewegte Teile, das die Umformung von Wechselstrom nach der einfachen Beziehung bewirkt:

Spannung mal Stromstärke = Konstans

Durch Transformatoren wird die Spannung in Lauffen verdreihundertfacht. Von 50 wird sie auf 15 000 Volt erhöht und der Maschinenstrom gleichzeitig von 4000 auf 13 Ampere erniedrigt. 13 Ampere kann man nun wohl durch verhältnismäßig dünne Kupferdrähte bei erträglichen Verlusten über die 180 Kilometer vom Neckar an den Main senden, aber die Hochspannung von 15 000 Volt macht den Elektrikern schwere Sorgen. Im Laboratorium hat man sie zwar schon früher gemeistert, doch hier heißt es, sie viele Meilen weit frei über Land zu führen und dabei öffentliche Wege und Eisenbahnen zu kreuzen. Von mehr als 9000 Porzellanisolatoren werden die drei Drähte dieser Überlandleitung getragen. Schlägt auch nur einer von den 9000 durch, bedeutet das eine Betriebsstörung, das Ausbleiben des Stromes in Frankfurt und eine Blamage für die junge Hochspannungstechnik. Es ist, wie sich einer der damals Beteiligten später äußert, ein Angstbetrieb. Doch die Isolatoren halten; sie halten während des ganzen Sommers, und sie halten nach Schluß der Ausstellung auch einen noch höher gespannten Strom von 35 000 Volt aus. –

In Frankfurt wird der Fernstrom wieder auf 110 Volt heruntertransformiert. Hier treibt ein von diesem Strom gespeister großer Drehstrommotor die 100pferdige Pumpe, die jenen Wasserfall in der Haupthalle stürzen und strömen läßt; hier leuchten unter der Energie des Lauffener Neckarwassers Hunderte von Glühlampen auf; hier arbeiten Dutzende von Elektromotoren, aus der gleichen Fernquelle gespeist, in den verschiedensten Betrieben.

»Kraftübertragung und Kraftverteilung« hat Oskar von Miller als ersten Punkt in das Programm der Frankfurter Ausstellung geschrieben. Die Fernkraftübertragung, die hier nun gezeigt wird, erregt das Interesse der ganzen Welt. Die Ingenieure allererster Firmen haben dem Unternehmen ein schweres Fiasko prophezeit, und nun ist es doch gelungen; nur 25 v. H. der in Lauffen gewonnenen Energie sind auf der Strecke geblieben.

In einer Biographie Oskar von Millers sagt Eugen Kalkschmidt: »Die Nachricht von dem gelungenen Versuch durcheilte mit Blitzesschnelle die ganze Welt. Nicht nur die Fachleute, jedermann mußte ihn gesehen haben, denn nun – das fühlte man allerwärts – mußte diese geheimnisvolle elektrische Kraft für einen jeden wertvoll und segensreich werden. Aus Tirol, Siebenbürgen usw., den Ländern mit starkem Wassergefälle, kamen die Besucher, Engländer und Franzosen sahen sich das Wunder an, und Amerika, das besonders interessiert auf den Erfolg wartete, sandte den Manager der Ausstellung von Chikago, um den deutschen Fortschritt schleunigst zu übernehmen und womöglich zu überholen.«

Die Antwort auf die Streitfrage: »Gleichstrom oder Wechselstrom?« wird 1891 in Frankfurt gegeben. In einem Gutachten aus jener Zeit heißt es: »Beide Systeme sind in bezug auf die Benutzbarkeit gleichwertig. Für die Ausnutzung entlegener Energiequellen kommt allein der hochgespannte Wechselstrom in Frage, besonders für die Nutzbarmachung von Wasserkräften.«

Die Wasserkräfte! Auf mehr als zehn Millionen Pferdestärken werden die skandinavischen, auf acht Millionen die schweizerischen, auf sechs Millionen die italienischen, auf mehr als zwei Millionen diejenigen der bayrischen Alpen geschätzt. In Riesenmengen ist Arbeitskraft an den Strömen der europäischen Gebirge disponibel. Sie nutzbar zu machen wird nun in den kommenden Jahrzehnten die Aufgabe der Wechselstrom-Hochspannungstechnik sein.

Es beginnt 1892 in Grosetto in Italien, wo man eine Wasserkraft mit 6000 Volt über 100 Kilometer überträgt. 6000 Volt oder 6 Kilovolt sind gegen die 15 Kilovolt der Frankfurter Ausstellung nicht viel. Aber diesmal darf es auch kein »Angstbetrieb« mehr sein. Unbedingt zuverlässig muß die Anlage arbeiten. Ununterbrochen muß sie Tag und Nacht die hochgespannte elektrische Energie in das Versorgungsgebiet liefern. Die erste Anlage erfüllt, was ihre Erbauer von ihr erwarten, und schnell folgen ihr nun weitere Kraftübertragungen mit immer höheren Kilovoltzahlen. Der Ausdruck »italienische Spannung« gewinnt in der ersten Hälfte der neunziger Jahre eine besondere Bedeutung. Man versteht darunter einen Wert von zehn und noch mehr Kilovolt.

Skandinavien mit seinen reichen Wasserkräften macht sich die Errungenschaften der jungen Hochspannungstechnik ebenfalls sehr früh zunutze, und von 1895 an wird auch ein Land jenseits des Äquators Interessent dafür. Es ist das Goldminengebiet im Oranje-Freistaat, der Witwatersrand. Dort gibt es freilich keine Wasserkräfte. Nur Kohlenkraftwerke mit Dampfmaschinen kommen in Frage, und das Land ist so wasserarm, daß sogar die verhältnismäßig geringen Wassermengen für die Kondensationsanlagen von Dampfmaschinen nur an wenigen Stellen zu finden sind.

Die Hochspannungstechnik bietet einen Ausweg aus diesem Dilemma. In den Jahren 1895-97 errichten Siemens u. Halske bei Brakpan in der Nähe von Johannisburg ein elektrisches Kraftwerk. Es liegt an einem kleinen See, der genügend Kühlwasser für die Kondensatoren enthält, und dicht bei einer Kohlengrube, die den Brennstoff liefert. 4000 Pferdestärken bekommt es in erstem Ausbau, die mit einer Spannung von 10 000 Volt über etwa 150 Kilometer hin in das Minengebiet geleitet werden. –

Weithin durch das südafrikanische »Veldt« ziehen sich die Kupferdrähte, in denen die Hochspannung pulst. Blank schimmert das Kupfer. Was für herrliche Armspangen, Fußringe und sonstige Schmuckstücke lassen sich daraus für Kaffernfrauen und Hottentotten-Jungfrauen herstellen! So denkt mancher Schwarze, als er die neue Leitung sieht. Das Veldt ist einsam; kein Weißer in Sicht. Der Mast ist schnell erklommen, und dann ...

In der Zentrale zu Brakpan schlägt plötzlich ein Amperemeter stärker aus. Der Schaltwärter beobachtet das Instrument. Ein Geier ist gegen die Leitung geflogen, denkt er beim ersten Zucken des Zeigers. »Ein Kaffer schmort«, sagt er zu seinem Kollegen, als der Zeiger nach einer Minute noch in seiner Stellung beharrt. »Aus!« bemerkt der andere lakonisch, als der Zeiger zurückschnellt. Im gleichen Moment stürzt 100 Kilometer entfernt ein Leichnam aus den Drähten.

Jede Hochspannungsleitung schützt sich selbst. Das ist eine Erkenntnis, die auch die im Veldt schweifenden Schwarzen sehr bald gewinnen. –

Nur fünf Jahre nach jener ersten klassischen Fernübertragung von Lauffen nach Frankfurt arbeitet also eine betriebssichere Anlage mit 10 000 Volt über ungefähr die gleiche Entfernung. Das zeigt klar, wie stürmisch die Entwicklung der Hochspannungstechnik weitergegangen ist. Nach nochmals drei Jahren lernt auch die Reichshauptstadt sie kennen.

Die elektrischen Zentralen der Innenstadt können den sprungweise steigenden Strombedarf nicht mehr decken. Noch im Jahre 1892 bedeuten die 1000pferdigen Dampfmaschinen in der Zentrale am Schiffbauer Damm einen Weltrekord, aber was sind sieben Jahre später 1000 Pferde gegenüber dem so gewaltig gestiegenen Energiebedarf Berlins. Ein Tropfen auf einen heißen Stein, könnte man mit einem etwas gewagten Vergleich sagen. Etwas Grundlegendes muß geschehen, wenn man der wachsenden Energienot Herr werden will, und die Hochspannungstechnik gibt die Möglichkeit, einen kühnen Gedanken in die Tat umzusetzen.

Im Jahre 1899 nimmt man die Zentrale mit voller Absicht aus dem Zentrum des Versorgungsgebietes heraus. In Schöneweide an der Oberspree, 20 Kilometer von der Berliner Innenstadt entfernt, entsteht ein neues, großes Kraftwerk, das elektrische Energie mit einer Spannung von 30 000 Volt in die Reichshauptstadt sendet. Leicht schreibt sich dieser Wert hin. Die technische Entwicklungsarbeit, die zu seiner Erreichung geleistet werden mußte, ist ungeheuer groß.

50 Volt gab die Lauffener Maschine her. Jetzt erzeugen die Generatoren in Schöneweide selbst schon 3000 Volt, und ihre durch Transformatoren verzehnfachte Spannung wird wenige Jahre später auch nicht mehr in Freileitungen, sondern in Kabeln nach Berlin geführt, denn auch die Kabeltechnik hat gewaltige Fortschritte gemacht und wird in den kommenden Jahrzehnten noch viel größere machen.

Schon in dem Jahre vor der Frankfurter Ausstellung haben Siemens u. Halske ein Wechselstromkabel für 2000 Volt und für die Übertragung von 200 Pferdestärken an das städtische Elektrizitätswerk Kassel geliefert. 1903 verlegen sie für die Städte Meran und Bozen ein Drehstromfernkabel für 10 000 Volt. 1907 wird eines für 20 000 Volt und 1910 ein anderes für 60 000 Volt geliefert. Neue Isolierstoffe von früher nicht gekannter elektrischer Festigkeit müssen gefunden, neuartige Kabelkonstruktionen ersonnen werden, um das zu erreichen. Immer wieder versucht es die hochgespannte elektrische Energie, auf verbotenen Wegen zu wandeln, doch immer wieder findet die Technik die Mittel, ihr solche Möglichkeiten zu verbauen.

Das Ergebnis unermüdlicher, zäher Ingenieurarbeit ist in dem Jahre, in dem der Weltkrieg ausbricht, ein vollkommen betriebssicheres Hochspannungskabel, in dessen Leitern, nur wenige Zentimeter voneinander entfernt, Spannungsdifferenzen von 50 bis 60 Kilovolt sicher beherrscht werden. Äußerlich unterscheidet es sich kaum von den Kabeln vergangener Jahrzehnte. Ohne gefährdet zu werden, kann man seinen Mantel berühren. Nicht nur in die Erde, auch in die See kann man es verlegen. Kaum ein halbes Jahrhundert nach der Erfindung der Dynamomaschine hat das eigentliche Transportmittel für den Strom damit eine kaum für möglich gehaltene Leistungsfähigkeit erreicht.

Im Laboratorium ist man zu dieser Zeit schon ein gutes Stück weiter vorangekommen. Dort beherrscht man bereits Spannungen von 100 Kilovolt. Dort werden die Bedingungen erforscht, unter denen man hoch- und höchstgespannte Starkströme sicher schalten kann. Dort werden auch die Mittel gefunden, um die riesenhaften Energiemengen zu bändigen, die beim Kurzschluß einer Hochspannungsleitung frei werden; dort setzt man sich endlich auch mit dem Erbfeind aller Hochspannungsleitungen, mit dem Blitzschlag, auseinander.

Und immer neue, früher nicht geahnte Schwierigkeiten lernt man kennen, als die Hochspannungsleitungen sich immer weiter über das Land erstrecken, als sie schließlich zu zusammenhängenden, ganze Provinzen überdeckenden Netzen verflochten werden. Da treten rätselhafte Überspannungen und elektrische Wanderwellen in den Drähten auf. Da zeigen sich Erscheinungen, für die man zunächst überhaupt keine Erklärung hat, die man aber beherrschen und unschädlich machen muß, wenn anders die Betriebssicherheit gewahrt bleiben soll.

Auch das Laboratorium muß sich unter solchen Verhältnissen wandeln. Ein einfacher Wohnraum in der Markgrafenstraße war es, in dem Werner Siemens in den sechziger Jahren des vorigen Jahrhunderts die Experimente anstellte, aus denen seine bahnbrechenden Erfindungen erwuchsen. Ein wissenschaftliches Forschungsinstitut mit Dutzenden von Abteilungen ist es bereits um die Jahrhundertwende, und immer weiter wächst es, denn jedes Jahr bringt ihm neue Aufgaben, fordert neue Untersuchungen, stellt die Physiker und Chemiker der großen Elektrokonzerne vor immer neue Probleme. –

Ein langer Weg, gewunden oft, bisweilen in die Irre gehend, führt von der Dynamo der siebziger Jahre zu den Generatoren der Gegenwart. Nicht mehr als ein Gebilde aus Mechanikerhänden, sondern als das Erzeugnis werkgerechten Maschinenbaues präsentiert sich die zweipolige H-Dynamo von Siemens u. Halske aus dem Jahre 1885. Ihr Trommelanker ist bereits gut unterteilt, ihre Erwärmung während des Betriebes nicht mehr allzu stark, ihr Wirkungsgrad mit etwa 90 v. H. erstaunlich gut. Aber sie ist ein ausgesprochener »Schnelläufer« und braucht daher einen Riemenantrieb mit starker Übersetzung, während aus betriebstechnischen Gründen die direkte Kupplung mit einer langsamer laufenden Dampfmaschine erwünscht ist.

Friedrich von Hefner-Alteneck meistert diese Aufgabe 1886 durch die vierpolige Innenpolmaschine Type J, bei welcher der als Ring ausgebildete Anker die Magnetpole umfaßt. Die Lösung macht seinem konstruktiven Talent alle Ehre, doch auf die Dauer vermag sie sich nicht durchzusetzen. Man kehrt zur Außenpoldynamo zurück, baut ihr Magnetfeld aber aus vier, sechs, acht und noch mehr Polen auf und kann sie nun auch langsam laufen lassen und direkt mit der Dampfmaschine kuppeln.

An Stelle des glatten Trommelankers tritt der gezahnte Anker, bei dem die Wicklungen in Längsnuten eingelegt werden. Die Ankerwickelei im früheren Sinne hört damit auf; die einzelnen Ankerspulen werden jetzt auf Schablonen vorgeformt und danach fix und fertig in die Nuten eingelegt. Elektrisch und mechanisch bedeuten diese Neuerungen einen großen Fortschritt, denn viel enger kann jetzt der Luftspalt zwischen dem Ankerzylinder und den Polen des Magnetfeldes werden, und ein unverrückbares Ganzes bildet der Anker nun mit seiner Wicklung.

Scharf wird in den neunziger Jahren auch die Trennung zwischen wirksamem und inaktivem Eisen durchgeführt. Der neue Begriff »Dynamoblech« kommt auf. Aus dünnen, nur Bruchteile eines Millimeters starken Spezialblechen, die sich durch eine besonders hohe magnetische Permeabilität auszeichnen, werden alle Teile der Gleich- und Wechselstrommaschinen aufgebaut, in denen magnetische oder elektrische Induktion auftritt. Aus gutem Stahlguß bestehen diejenigen Teile, die nur einen gleichbleibenden magnetischen Fluß führen und in der Hauptsache auf Festigkeit beansprucht werden.

Auf solcher Grundlage lassen sich bald Dynamomaschinen bauen, die beispielsweise für Bahnzwecke vollkommen betriebssicher Gleichstrom von 1000 Volt liefern. Unablässig wächst dabei auch die Größe der einzelnen Maschinen. Längst hat sie um die Jahrhundertwende die 1000-PS-Grenze überschritten, um sehr bald auch über die zehnfache Leistung hinauszuwachsen. Was für den Stromerzeuger, die Dynamo, erreicht wird, gilt auch für den Gleichstrom-Elektromotor. Vielfach sind es genau die gleichen Maschinen, die, je nach Bedarf, als Generator oder als Motor Verwendung finden, bald mechanische in elektrische Energie umwandeln, bald umgekehrt aus elektrischer mechanische Arbeit zurückgewinnen. –

Wesentlich anders verläuft die Entwicklung der Wechselstrommaschine. Da der Wechselstromgenerator für die Erregung seiner Magnete Gleichstrom benötigt, gehört grundsätzlich eine Gleichstromdynamo als Erregermaschine zu ihm. Das ist schon so bei den Wechselstrommaschinen, mit denen Werner Siemens zu Ende der sechziger Jahre die ersten elektrischen Beleuchtungen durchführt, und wird immer so bleiben. Doch im Verhältnis zum Wechselstromgenerator braucht die Erregerdynamo nur klein zu sein. Nur etwa 2 v. H. der von der Hauptmaschine erzeugten Leistung braucht die Erregermaschine für die Aufrechterhaltung des Magnetfeldes zu liefern. Eines der heutigen Großaggregate von 50 Megwatt braucht eine Gleichstromdynamo von 1000 Kilowatt. Eine mächtige vielfach bestaunte Maschine war das vor 50 Jahren. Fast wie ein Spielzeug wirkt sie heute neben dem Wechselstromgenerator, auf dessen mehr als meterstarkem Wellenende ihr Anker gewöhnlich freitragend aufgekeilt wird. –

Die ersten Wechselstrommaschinen von Siemens u. Halske arbeiten kinematisch, ebenso wie die Gleichstromdynamo. Ihr Ankerstern trägt Drahtspulen, die an feststehenden Magneten vorbeigeführt werden und in denen dabei Wechselstrom induziert wird. Nach mancherlei Ab- und Umwegen kommt man jedoch zu der heute allgemein üblichen Anordnung, bei der die in wirksames Eisen eingebetteten Spulen feststehen und kranzförmig den rotierenden Magneten umgeben, der ein- oder mehrphasigen Wechselstrom in ihnen induziert.

Diese Anordnung bietet den großen Vorteil, daß die Teile der Maschine, in denen die Wechselströme erzeugt werden, ruhen, während die Elektromagneten, die nur durch einen Gleichstrom von mäßiger Spannung erregt werden, rotieren. Ruhende Teile lassen sich aber wesentlich besser isolieren als schnell bewegte. Man kann daher bei dieser Anordnung mit der Spannung der induzierten Wechselströme stark in die Höhe gehen, und Maschinenspannungen von 10, ja von 20 Kilovolt gehören schon um 1910 nicht mehr zu den Seltenheiten. Nach diesem Schema entstehen schon um die Jahrhundertwende Wechselstromgeneratoren von 10 000 und mehr Pferdestärken. In einem knappen Jahrzehnt hat sich auch die Einheitsleistung der Wechselstromgeneratoren verzehnfacht.

Der Übergang zum neuen Jahrhundert bringt wieder einen einschneidenden Wandel der Antriebsmaschinen. Bis dahin kennt und schätzt man die Wasserturbinen, die mit 100 bis 200 Umdrehungen je Minute laufen, und die alte Kolbendampfmaschine, die mit ihren Umdrehungszahlen ungefähr in den gleichen Grenzen liegt. Die Elektrogeneratoren haben sich diesen »Langsamläufern« so weit angepaßt, daß sie direkt gekuppelt werden können. Der Riemenantrieb vergangener Jahrzehnte ist, gottlob, überwunden. Bei der jetzigen Größe der Maschinen wäre er auch kaum noch durchführbar, oder man müßte hundert Ochsen schlachten, um einen einzigen Treibriemen herzustellen.

Doch in diese Zeit, in der die Technik fast etwas zu stagnieren scheint, kommt nun als Neues die Dampfturbine hinein. Etwa zwischen den Jahren 1900 und 1904 wird sie ein zuverlässiger und wirtschaftlicher Dampfmotor, und die Dampfturbine ist ein ausgesprochener Schnelläufer. Die ersten über alle hergebrachten Begriffe hinausgehenden Tourenzahlen von 30 000 Umdrehungen je Minute hat man ihr zwar abgewöhnt, aber ihre besten Wirkungsgrade liegen auch jetzt noch bei 1500 bis 3000 Touren.

1500 Umdrehungen in der Minute! Das ist ja die Tourenzahl, mit der die ersten Dynamomaschinen von Werner Siemens liefen. Soll man jetzt darauf zurückkommen? Warum nicht? Jene ersten Maschinen des Altmeisters der Elektrotechnik waren ja auch in der Umdrehungsgeschwindigkeit auf das innerste Wesen des Elektrogenerators abgestimmt. Nur in Rücksicht auf die damaligen langsam laufenden Antriebsmaschinen ist man auch mit den Tourenzahlen der Elektromaschinen heruntergegangen. Elektrisch verspricht eine hohe Umdrehungszahl entschieden Vorteile. Aber damals handelte es sich um Maschinchen von zehn Pferdestärken, jetzt um solche von der tausendfachen Leistung. Gewaltig sind die Gewichte der bewegten Massen inzwischen gewachsen. Wird es möglich sein, die riesigen Fliehkräfte zu beherrschen, die bei so hohen Tourenzahlen auftreten müssen?

Es ist eine schwierige Aufgabe, die höchste Anforderungen an das Können der Konstrukteure stellt, aber ihre Lösung glückt. Sie gelingt nicht nur für 1500, sondern auch für 3000 Umdrehungen je Minute. Stahl- und Kupfermassen im Gewicht von Hunderten von Tonnen wirbeln in den neuen Turbogeneratoren fünfzigmal in der Sekunde um ihre Achse, und der Beschauer, der neben solcher Maschine steht, bemerkt kaum etwas von dem dämonischen Spiel. Freilich wurde dieser Erfolg nicht ohne Kämpfe und manchen Fehlschlag errungen. Auf das genaueste müssen die rotierenden Massen ausgewuchtet werden, bevor man ihnen derartige Tourenzahlen zumuten darf. Qualitativ besteht kaum ein Unterschied zwischen der feinmechanischen Präzisionsarbeit eines Uhrmachers, der die Unruh eines Chronometers durch das Einsetzen feinster Schräubchen auswuchtet, und der Tätigkeit der Maschinenbauer, die den schweren Erregermagneten einer Elektro-Großmaschine in seiner Massenverteilung so genau abgleichen, daß er im Betrieb als »freie Achse« läuft. Peinlich genaue Feinarbeit ist es auch hier, nur quantitativ von derjenigen des Uhrmachers verschieden. –

Schon vor dem Weltkrieg zeichnet sich die kommende Entwicklung klar ab. Die Turbine wird künftig die Antriebsmaschine für den Elektrogenerator sein. Wo Wasserkräfte zur Verfügung stehen, die Wasserturbine, für Kohlenkraftwerke die Dampfturbine. Langsamläufer müssen die Generatoren in Wasserkraftwerken bleiben, Schnelläufer werden sie in Kohlenkraftwerken. Auch der Weltkrieg kann diese vorgezeichnete Entwicklung nicht aufhalten. Müssen doch gerade in diesen Kriegsjahren neue Elektrowerke aus dem Boden gestampft werden, um den riesenhaften Energiebedarf für die Stickstoffgewinnung, die Sprengstofferzeugung und hundert andere Bedürfnisse der Kriegswirtschaft zu liefern. In noch schnellerem Tempo geht es weiter, als das Kriegsgewitter sich ausgetobt hat. Unermeßlich groß ist ja der Energiehunger der Menschheit nach diesen vier Leidensjahren, und ins Gigantische wachsen die Maschinen, die ihn befriedigen sollen.

30 000 Pferde – 50 000 Pferde – 80 000 Pferde! Schlag um Schlag entstehen Dampfturbinen dieser Leistung, und zehn Jahre nach dem Kriegsende nimmt die erste 100 000pferdige Dampfturbine, gekuppelt mit einem gleich starken Wechselstromgenerator, den Betrieb auf. Die Wasserturbinen bleiben bei einer solchen sprunghaften Steigerung der Leistungszahlen nicht zurück. Schulter an Schulter liegen sie in diesem Rennen neben den Dampfturbinen. Je 37 000 Pferde entwickeln die Aggregate des von Siemens u. Halske in den Jahren 1925-28 erbauten Shanon-Kraftwerkes bei Limmerick, welche den Freistaat Irland mit elektrischer Energie versorgen. Je 100 000 Pferde werden die vier Aggregate liefern, die zur Zeit für das Elektrowerk am Yalufluß in Mandschukuo im Bau sind. Wie vielstöckige Häuser einer Großstadt muten die stählernen Gehäuse dieser Mammutmaschinen an. Maschinenbau und Architektur scheinen hier ineinander überzugehen. Für das Jahr 1941 bedeuten die 100 000pferdigen Aggregate den Rekord. Was spätere Jahre bringen werden, läßt sich nur ahnen. Bedenkt man aber, daß Wasserkräfte im Betrag von vielen Millionen Pferdekräften nutzbar zu machen sind, sobald einmal Friede in Europa herrscht, so liegt die Vermutung nahe, daß 100 000 PS kaum für immer die obere Grenze für die Maschineneinheit bilden werden. –

Noch vor dem Weltkrieg überschreitet ein anderer elektrischer Wert die durch die Zahl 100 000 gegebene Grenze. 1914 kommt die erste große Fernkraftübertragung von Golpa nach Berlin mit einer Übertragungsspannung von 110 000 Volt in Betrieb. 1884 haben die Berliner Elektrizitätswerke die Stromversorgung mit einer Spannung von 110 Volt aufgenommen. 30 Jahre später wird elektrische Energie mit der tausendfachen Spannung aus dem Bitterfelder Braunkohlengebiet nach der Reichshauptstadt geleitet. Es ist ein technisches Wagnis, das hier unternommen wird, aber es gelingt so über alles Erwarten gut, daß dies Großkraftwerk während des Krieges schnell verdoppelt und bald auch verdreifacht wird. Elektrische Energie im Betrag von mehr als 100 000 Pferden flutet danach durch sechs kaum fingerstarke Drähte aus der sächsischen Provinz nach der deutschen Metropole.

Braunkohle ist der Brennstoff für das Kraftwerk in Golpa. Ihr Heizwert ist nicht so hoch, daß ihr Eisenbahntransport nach Berlin wirtschaftlich wäre; aber die elektrische Energie, die in Golpa aus ihr gewonnen wird, ist genau so wertvoll wie die aus bester Steinkohle erzeugte, und die Hochspannungstechnik gestattet ihren wirtschaftlichen Transport über Hunderte von Kilometern. Ihre praktische Auswertung erfährt diese Erkenntnis gleich nach dem Weltkrieg. Wo immer die so lange als minderwertig verschriene Braunkohle in genügender Menge zu finden ist, beispielsweise in der Lausitz bei Trattendorf und Lauta, entstehen neue Großkraftwerke. Und auch der Torf, als Brennstoff noch geringer gewertet wie die Braunkohle, wird jetzt unter den Kesseln von Kraftwerken verfeuert, die inmitten der Torfmoore Norddeutschlands angelegt werden.

Steinkohlenwerke, Braunkohlenwerke, Torf- und Wasserkraftwerke wachsen überall dort aus dem Boden, wo Brennstoffe anstehen oder fallendes Wasser Energie liefern kann. Von den stürzenden Wassern an der Schweizer Grenze im Südwesten bis zu den weiten Moorflächen im Nordwesten des Reiches sind sie zu finden. Besonders dicht bedecken sie die Steinkohlenfelder des rheinisch-westfälischen Industriegebietes. Über jedem Braunkohlenfeld recken sich ihre Schlote. Wo immer eine neue Wasserwirtschaft die Ströme in der Eifel oder in Schlesiens Bergen durch Talsperren bändigt, da erheben sich vor der Staumauer auch die Betonbauten der Kraftwerke, in denen Wasser, das vordem nur Zerstörungsarbeit leistete, nun zur Nutzarbeit gezwungen wird.

Jedes dieser vielen Werke sendet seine Fernleitungen aus. Mit der Spannung von 110 000 Volt strömt überall die elektrische Energie in die Drähte, die sich, von hohen eisernen Gittermasten getragen, über Wälder und Felder erstrecken und das Bild der Landschaft verändern. Von »Kraftstraßen« sprechen die Bewohner der Dörfer und kleinen Orte, an deren Wohnstätten die Energiestränge vorbeiführen.

Und nun wiederholt sich bei der elektrischen Energieversorgung, was sich ähnlich schon einmal 80 Jahre früher bei einem damals noch jungen und neuartigen Verkehrsmittel ereignet hat. Die Eisenbahnen, in den vierziger Jahren an den verschiedensten Stellen Europas begonnen, strecken ihre Gleise schon zehn Jahre später weiter und immer weiter vor, bis sie sich auf halbem Wege treffen und ein zusammenhängendes Netz entsteht, das europäische Eisenbahnnetz. Ein glücklicher Umstand hat es gefügt, daß die ersten Bahnanlagen alle die gleiche Spurweite haben, daß ihr Zusammenschluß ohne technische Schwierigkeiten möglich wird. Die elektrischen Fernkraftwerke Deutschlands haben die gleiche Spannung von 110 000 Volt und die gleiche Periodenzahl. Auch hier sind also die technischen Vorbedingungen für einen Zusammenschluß gegeben, und im dritten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts, 60 Jahre nach der Erfindung der Dynamomaschine, wird er eine vollendete Tatsache.

Von der West- bis zur Ostmark, von der Nord- bis zur Südgrenze des Reiches sind die Hochspannungsleitungen heute zu einem von Jahr zu Jahr engmaschiger werdenden Netz verflochten. Der Mann, der heute etwa in Köln seine Tischlampe einschaltet, sieht sie wohl aufleuchten, aber er weiß nicht, woher die Energie kommt, die den Lampendraht zum Glühen bringt. Aus der nächsten Kohlenzeche kann sie stammen oder aus dem Wasserkraftwerk an der Urfttalsperre in der Eifel oder aus dem Torfkraftwerk in Wiesmoor bei Oldenburg. Ja, von allen diesen Stellen kann sie über Transformatoren und Leitungen zusammenfließen und sich in seiner Lampe mischen. Unkontrollierbar ist sie für den Verbraucher in ihrem Ursprung, aber willig, auf einen Fingerdruck Licht zu geben, Kraft zu spenden, alle Dienste zu verrichten, die der Mensch von ihr verlangt.

Immer größer sind, während das deutsche Netz so wächst, die Entfernungen geworden, die überbrückt werden müssen. Da reicht die Spannung von 110 000 Volt für eine wirtschaftliche Übertragung nicht mehr aus. Schon 1920 hat man für die Strecke Golpa–Berlin eine Erhöhung auf 150 000 Volt ins Auge gefaßt. Damals wird der Plan noch zurückgestellt, aber zehn Jahre später muß man sich zu Taten entschließen. Die Spannung der großen Nord-Süd-Leitung, die von der holländischen zur schweizerischen Grenze führt, wird auf 220 000 Volt erhöht.

Modell eines 100 000-Kilowatt-Wasserkraftgenerators für Mandschukuo. Im gleichen Maßstab eingezeichnet die erste Dynamomaschine von 1866

Eine neue Erfahrung macht man bei der Spannungserhöhung. Die Höchstspannungen beherrscht man jetzt sicher. Die Isolatoren von 1930 sind auch dem Zehnfachen der alten Lauffener Spannung von 1891, sind der Riesenspannung von 350 000 Volt zuverlässig gewachsen. Aber an den Leitungen selbst zeigt sich eine Erscheinung, die man zwar theoretisch sehr wohl zu deuten vermag, gegen die aber im ersten Augenblick wenigstens kein Kraut gewachsen zu sein scheint. Die Luft isoliert diese Spannung von fast einer Viertelmillion Volt nicht mehr. Unter dem mächtigen, von den Transformatoren in die Fernleitung gegebenen elektrischen Druck tritt die Elektrizität überall aus der Drahtoberfläche in die Atmosphäre hinaus. Zur Nachtzeit läßt sich deutlich beobachten, daß die Leitungen von einem bläulich leuchtenden Mantel umgeben sind. Die Wissenschaft nennt die Erscheinung den Koronaeffekt; die Praxis aber rechnet und findet, daß diese Illumination pro Kilometer etwa vier Kilowatt kostet. Für die sechs Drähte der Linie Golpa–Berlin würde das etwa 2000 Kilowatt ausmachen, die als Koronaverluste zu verbuchen wären. Für das deutsche Netz würden Zahlen herauskommen, die wirtschaftlich untragbar sind. Jede weitere Spannungserhöhung scheint danach ausgeschlossen, wenn sich kein Mittel zur Abhilfe findet.

Das Mittel wird gefunden. Die Theorie lehrt, daß die Ausströmung aus den Drähten erfolgt, weil deren Oberfläche zu stark gekrümmt, der Drahtdurchmesser zu klein ist. Man könnte die Drähte stärker machen, aber das hieße unnötig viel Metall in die Leitungen zu verbauen. Sie würden viel zu teuer werden, die Masten, die sie tragen, müßten ebenfalls verstärkt werden. Schon eine oberflächliche Rechnung zeigt, daß es so nicht geht. Aber der Leitungsdurchmesser muß vergrößert werden, um die Korona loszuwerden, und – ein Ei des Kolumbus – das Leitungshohlseil bringt die Lösung und Erlösung. Nicht mehr massive Drähte, sondern kupferne Hohlseile mit einem äußeren Durchmesser von 42 Millimeter und einer Wandstärke von drei Millimeter sind die stromführenden Leiter für die erste 220 000-Volt-Linie. Ihre Verlegung macht nicht größere Schwierigkeiten als die der massiven Drähte. Vom Koronaeffekt sind sie frei; Theorie und Versuch lehren, daß sie auch eine Spannung von 350 000 Volt führen können. Der Spannungserhöhung und dem Ausbau des Kraftnetzes über das ganze Gebiet des Großdeutschen Reiches und vielleicht noch darüber hinaus steht somit nichts mehr im Wege.

100 000 Pferde für die Maschineneinheit. 220 000 Volt für die Fernkraftübertragung, elektrische Bahnen in jeder größeren Stadt, elektrisches Licht und Elektromotoren in etwa 80 v. H. aller deutschen Haushaltungen, das ist die Bilanz, die 75 Jahre nach der Erfindung der Dynamomaschine gemacht werden kann. So groß, so tief einschneidend in das wirtschaftliche und kulturelle Leben hatte sich wohl auch Werner Siemens die Folgen seiner Erfindung nicht vorgestellt, obwohl ihm schon große Möglichkeiten vorschwebten. Daß die Entdeckung und Erfindung, die in einer Sommerstunde im Jahre 1866 seinem Geiste entsprang, die Lebensverhältnisse der Menschheit so grundlegend umformen könnte, mag er vielleicht geahnt haben, ausgesprochen hat er es nicht.

Ist die Entwicklung, die wir heute sehen, ein Endstadium oder ein Übergang? Das deutsche Eisenbahnnetz wurde ein Teil des europäischen. Kann ein neugeformtes und geeintes Europa auch zu einem europäischen Kraftnetz kommen? Die technischen Voraussetzungen dafür sind gegeben. Wir besitzen heute die Mittel, um die Millionen von Pferdestärken der skandinavischen und balkanischen Wasserkräfte, die zum größten Teil noch immer nutzlos verrauschen, in Form elektrischer Energie den Industriegebieten Mitteleuropas zuzuleiten, doch vor dem jetzigen Kriege waren die politischen Bedingungen dafür noch nicht gegeben. Es wäre dann auch eine Energieblockade des Deutschen Reiches möglich gewesen. Es hätte etwa der König von Norwegen auf Anordnung Englands den Hauptschalter in Oslo herausnehmen können, oder ein General hätte in Belgrad das gleiche getan, und in Deutschland wären dadurch Tausende von Maschinen stillgesetzt worden. Im neuen Europa wird vielleicht auch politisch möglich werden, was technisch bereits seit geraumer Zeit möglich ist, eine gemeinsame Nutzbarmachung aller Energiequellen des europäischen Kontinents.

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