Die Bedeutung der Wasserkräfte für die chemische Industrie. Vortrag gehalten auf der 23. Hauptversammlung des Vereins deutscher Chemiker in München 19. Mai 1910 von Prof. Dr. phil. Dr.-Ing. R. Camerer, München. (Schluß von S. 566 d. Bd.) Die Bedeutung der Wasserkräfte für die chemische Industrie. Schließlich sei noch die Ausgleichsart erwähnt, die mit der zunehmenden Ausnutzung der Wasserkräfte immer mehr an Bedeutung gewinnen wird, das ist die Zusammenlegung verschiedener Wasserwerke an dasselbe elektrische Netz, von dem dann die Industrie gemeinsam gespeist wird. Die Vorteile liegen auf der Hand. Es besteht die größte Wahrscheinlichkeit, daß nicht die sämtlichen Belastungsspitzen zusammenfallen, aber auch die einzelnen Wasserwerke werden sich ergänzen und was besonders zu betonen ist: die Sicherheit des ganzen Betriebes ist in hohem Maße gesteigert. Damit hängt zusammen, daß es wirtschaftlich meist am günstigsten sein wird, nicht eine der genannten Ausgleichsvorrichtungen in aller Strenge durchzuführen, sondern verschiedene Ausgleiche gleichzeitig, jeden in dem Maße, als er billig herzustellen ist, heranzuziehen. So wird man vielleicht durch einen kleinen Stauweiher eine teilweise Anpassung an den täglichen Kraftbedarf erzielen, dessen Spitzen etwa durch Akkumulatoren gedeckt werden, während für die trockene Jahreszeit noch eine Wärmekraftreserve zur Verfügung steht. Kann man das Werk dann noch mit einem anderen kombinieren, das über einen reichlichen Jahresausgleich verfügt, so wird das Ergebnis doppelt günstig werden. Solche Fälle zeigen die Fig. 44 und 45. Aus letztem erkennt man, wie durch Benutzung eine Akkumulatorenbatterie die Heizung der Dampfreserve unterbleiben konnte. Meine Herren, Sie haben gesehen, daß die Wasserkräfte unter Umständen verhältnismäßig geringe Anlagekosten benötigen, dabei aber häufig ungünstigen Beschränkungen nach Größe, Ort und Zeit unterworfen sind. Betrachten wir danach 5. die Folgerungen für die chemische Industrie, so zeigt sich, daß für sie im allgemeinen, was die Größe anbetrifft, freilich nur große und größte Wasserkräfte in Frage kommen können. Meistens wird es aber möglich sein, die chemischen Fabriken unmittelbar am Ort der Wasserkräfte zu errichten. Nur die klimatischen Verhältnisse und die Transportkosten und Zollverhältnisse legen in dieser Beziehung gewisse Schranken auf. Was schließlich die zeitlichen Beschränkungen angeht, so liegt schon in dem meist gleichmäßigen Tag- und Nachtbetrieb der chemischen Prozesse ein, wie wir gesehen haben, großes Entgegenkommen an die stetige Auswirkung der Wasserkräfte. Inwieweit sich der Betrieb auch den Schwankungen der Wasserkräfte anpassen läßt, wird von Fall zu Fall geprüft werden müssen. Sollte es gelingen, diese Anpassung so weit zu treiben, daß eine chemische Fabrik in der Lage wäre, zu beliebigen Zeiten und in beliebiger Größe die Energie aufzunehmen, die andere Industrien mit vorgeschriebenem Kraftbedarf nicht ausnutzen können, so würde sie zweifelsohne die Energie fast geschenkt bekommen. Soweit zu gehen lohnt sich aber heute noch nicht, dazu ist noch zu viele und zu billige Energie unschwer zu erwerben. Wie sich verschiedene chemische Industrien zu den genannten Punkten stellen, erkennen Sie aus den folgenden Angaben, die ich Herrn Direktor Dr. Hugo Koller in Wien verdanke. Elektrische Energie kommt vor allem bei der Herstellung der folgenden chemischen Produkte in Frage: 1. Aluminium,   6. Karbid, 2. Chlorate,   7. Eisenlegierungen, 3. Alkali-Elektrolyse,   8. Carborundum, 4. Natrium,   9. Stahl, 5. Kupferextraktion, 10. Salpeter, und zwar stellt die angeführte Reihenfolge auch annähernd die chronologische Entwicklung der einzelnen Industrien dar. Textabbildung Bd. 325, S. 588 Fig. 44. Ausgleichsmöglichkeiten bei Wasserkraftanlagen aus Mead Water Power S. 437. Kilowatt; benutzte Wasserkraft; unbenutzte Kraft; Sammelbecken; Kraft vom Sammelbecken; Hilfskraft. a Wasserkraft – b durchschnittliche Belastung. Ihre Anpassung an den Ort der Wasserkräfte hängt zum Teil von der verlangten Stromart ab, viel wesentlicher aber, wie schon angedeutet, von dem Verhältnis der gesamten Transportkosten zu dem Wert des Produktes. Was die Stromart anbetrifft, so kann Wechselstrom, wegen der Leichtigkeit seiner Transformierung unschwer auf größere Entfernung übertragen werden, die Produkte 6–9, die mit Wechselstrom oder Gleichstrom und 10, das stets mit Wechselstrom dargestellt wird, werden sich daher dem Ort der Wasserkraft leichter anpassen als die Produkte 1–5, die Gleichstrom verlangen. Bei den Transportkosten andererseits sind sowohl die der Rohmaterialien als die der fertigen Produkte zu erwähnen. Sie fallen um so weniger ins Gewicht, je hochwertiger die Materialien sind, doch können auch Zollverhältnisse noch sehr erschwerend mitsprechen. Schließlich wird eine Anpassung an den Ort um so wichtiger, je höher sich die Energiekosten gegenüber den gesamten Herstellungskosten belaufen. Was dann die Anpassung der Industrie an die Größe und an die zeitlichen Schwankungen der Wasserkräfte angeht, so wird eine solche Anpassung um so leichter möglich sein, je geringer die Anlagekosten der Fabrik sind, je weniger Arbeitskräfte gebraucht werden und je weniger sie geschult sein müssen, d.h. die Anpassung kann auch hier um so weiter getrieben werden, je mehr die Anlagen und Betriebskosten gegenüber den Energiekosten zurückstehen. Betrachten wir danach die einzelnen Produkte: Textabbildung Bd. 325, S. 588 Fig. 45. Betrieb einer Wasserkraft-Gleichstrom-Zentrale mit Batterie. Durch die Benutzung einer großen Batterie wird die Heranziehung der Dampfreserve vermieden. a Ladung – b Parallelbetrieb – c Entladung – d Maschinenleistung – e Netzbelastung – f in die Batterie – g Maschinenleistung – h aus der Batterie – i höchste Maschinenleistung – k Dampfreserve. 1. Das Aluminium. Es verlangt Gleichstrom, sollte also in unmittelbarer Nähe der Wasserkraft produziert werden. Die PS liefert im Jahr 130–150 kg Aluminium, für welche an Rohprodukten (vor allem Thonerde) nur rd. 250–350 kg benötigt werden. Die Anpassung an den Ort ist daher, abgesehen vom Gleichstrom, nicht schwer. Dagegen sind starke zeitliche Energieschwankungen wegen der hohen Betriebskosten nicht statthaft. Normale. Verkaufsverhältnisse dürften einen Preis von 50–60 M für die PS im Jahr gestatten. 2. Chlorate. Ihre Herstellung ist sehr einfach, so daß zur Herstellung lediglich die Energiekosten und die Verzinsung und Tilgung des Anlagekapitals in Frage kommt. Doch ist der Absatz gering, da große Mengen Chlorate bei der Elektrolyse abfallen. 3. Alkali-Elektrolyse. Hier spielen wegen der Billigkeit und großen Masse der Produkte die Transportkosten eine entscheidende Rolle. Das PS-Jahr liefert 6 t Aetznatron und Chlorkalk aus etwa 10 t Kochsalz, Kohle und Kalk. Die Anpassungsfähigkeit an den Ort ist sonach eine sehr beschränkte, zumal noch erschwerende Zollschranken mitsprechen. 4. Natrium. Bei dem hohen Preis des Produktes und bei den hohen Arbeitslöhnen spielt der Energiepreis keine wesentliche Rolle, so daß sowohl Dampfkraft (in England) als auch Wasserkraft (in Deutschland und Frankreich) zur Herstellung herangezogen werden. 5. Kupferextraktion. Auch hier spielen die Energiekosten – es können mit einer PS i. Jahr über 20 t Kupfer raffiniert werden – neben den Werten des Produktes keine Rolle, weshalb meist Dampfkraft verwendet wird. 6. Karbid. Ein Produkt, an das große Erwartungen gesetzt wurden, die sich aber infolge mancher Unbequemlichkeiten des Azetylen, wie bekannt, nicht verwirklichten. Eine Pferdekraft liefert im Jahre aus 2,4 t Rohmaterial: Koks, Anthrazit und Kalk, die in großer Reinheit beschafft werden müssen rund 1,5 t Karbid. Diese bedeutenden Gewichte, verbunden mit hohen Zöllen, gestatten die freie Wahl des Ortes nur in beschränktem Maße. Dazu kommt, daß die Fabrikation erst für 4000 PS und mehr rationell wird. Man wird deshalb den wirtschaftlichen Pferdekraftpreis f. d. Jahr in vorzüglicher Transportgegend, nahe dem Meere viel höher (zu 40 bis 50 M) als in den Alpenländern (zu 20–30 M) anzunehmen haben. 7. Eisenlegierungen. Hier sind zu erwähnen: Ferrosilicium,     Ferrovamadium, Ferrochrom,     Ferromolybdän, Ferrowolfram,     Ferrotitan. Bei den drei letzteren spielen infolge ihres hohen Preises die Energiekosten keine Rolle. Am wichtigsten ist Ferrosilicium; je höher der Siliciumgehalt ist, um so mehr Bedeutung gewinnt der Kraftpreis und damit die Benutzung der Wasserkräfte. Die Normalwaren haben 50 v. H. Von ihr wird von einer PS im Jahre etwa 1 t produziert. Z. Zt. sind die Preise sehr gedrückt. Dasselbe gilt für das kohlenstoffreiche Ferrochrom, während die Herstellung des kohlenstoffarmen Ferrochroms so teuer ist, daß die Energiekosten dabei keine Rolle spielen. 8. Carborundum. Hier spielen Kraftpreis und Löhne eine wesentliche Rolle, während die Transportkosten zurücktreten. Im Jahr liefert eine PS rd. 200 kg Carborundum. 9. Stahl. Die elektrothermische Stahlfabrikation bedeutet lediglich eine Stahlraffination, und zwar werden von einer PS im Jahre 6–10 t Stahl raffiniert. Bei diesen hohen Gewichten und bei der dadurch gebotenen örtlichen Gebundenheit an die Hüttenwerke mit ihren billigen Kraftquellen aus Hochofengasen erklärt sich, daß die Wasserkräfte zur Stahlraffination bisher selten herangezogen worden sind. 10. Salpeter. Die Salpeterproduktion bildet, wie schon die eingangs erwähnten Zahlen zeigten, z. Zt. das Hauptfeld zur Ausnutzung großer und größter Wasserkräfte. Von Interesse sind dabei vor allem die Anlagen in Norwegen, über die ich noch einige Angaben beifügen möchte, die ich vor allem Herrn Regierungsassessor Greuling verdanke. In Notodden ist von der Norwegischen hydro-elektrischen Stickstoff-A.-G. eine Fabrik für Kalksalpeter, den sogen. Norge-Salpeter, mit 32000 PS seit zwei Jahren im Betrieb. Die Kraft liefert der Tinnfluß mit 70 cbm/Sek. und 46,5 m Gefälle. Dabei ist der minimale Wasserabfluß an oberhalb liegenden Seen regulierbar und soll noch auf 90 cbm/Sek. gesteigert werden. Die ausgebaute PS kommt dort auf etwa 145 M zu stehen und kann im Jahr für 12 M geliefert werden. In der Fabrik sind 32 Oefen zu je 1000 PS aufgestellt, in denen an elektrischen Lichtbogen die Verbindung von N und O zu Stickstoffoxyd NO2 erfolgt, dabei befinden sich 15 Absorptionstürme von 23 m Höhe, in denen die nitrosen Gase sich mit herabrieselndem Wasser zu Salpetersäure verbinden. Wie erwähnt, wird dort von 2 PS im Jahr 1 t Kalksalpeter hergestellt, so daß die entsprechenden Stromkosten rd. 24 M f. d. Tonne betragen. Das ist sehr wenig und es ist bemerkenswert, daß die übrigen Kosten des Fabrikbetriebes, für Löhne, Kalksteine, Versand usw. so viel mehr betragen, daß kleine Differenzen in den Stromkosten fast ohne Einfluß auf das wirtschaftliche Gesamtergebnis bleiben. Noch viel bedeutender ist die Kraftanlage am Ryukanfoss. Der Ausbau erfolgt von dem bekannten Salpeterkonzern, in dem vorwiegend deutsches Kapital vertreten ist. Auch hier gibt eine Ausgleichung durch den um 14½ m absenkbaren 55 qkm großen Mösvand-Sees eine gleichmäßige Wassermenge von 47 cbm/Sek. Dieser stehen in drei Gefällsstufen zusammen 550 m Gefälle zur Verfügung, wodurch 260000 PS gewonnen werden können. Vorerst ist das erste Kraftwerk mit 140000 PS im Ausbau, die in einer Fabrik von 100 m Länge und 80 m Breite in 120 Oefen verwertet werden sollen. Der Konzern hat sich aber noch weitere Wasserkräfte gesichert, nach deren Ausbau er in der Lage sein wird, mit rd. 450000 PS jährlich 225000 t Kalksalpeter auf den Markt zu bringen. Den nötigen Absatz werden diese Mengen nach den zu Beginn erwähnten Zahlen über den Bedarf an Chilesalpeter leicht finden. Erwähnen möchte ich auch noch kurz die Trollhättan-Fälle, an denen der schwedische Staat 200000 PS auszubauen denkt. Neben diesen Zahlen können unsere deutschen und speziell unsere bayerischen Wasserkräfte weder was die absolute Größe noch was die Billigkeit des Ausbaues anbetrifft, konkurrieren. Die größten in Bayern z. Zt. für die Herstellung von Kalksalpeter in Aussicht genommenen Alz-Saalachwerke sollen 55000 PS ausnutzen. Davon sind die bei Tacherting und Trostberg mit rd. 12000 PS geplanten, bereits im Bau. Sie sind auf 50 Jahre unwiderruflich, auf weitere 20 Jahre widerruflich der Bad. Anilin- und Sodafabrik gegen die bescheidene Vergütung von 2 M für die PS im Jahr konzessioniert. Nach 70 Jahren fallen sie mit dem wasserbaulichen Teil an den Staat. Die Kosten der ausgebauten PS sind auf 300 M geschätzt, also reichlich das Doppelte, was in Norwegen bezahlt wurde. Vergegenwärtigt man sich aber, daß die Energiekosten bei der Salpetergewinnung immerhin nur einen kleinen Teil des Gesamtaufwandes ausmachen, so erkennt man leicht, daß auch die bayerische Salpetergewinnung, wenn an Arbeitslöhnen und an Transportkosten gespart werden kann, doch sehr wohl konkurrenzfähig bleibt. Dazu kommt, wie in der Denkschrift der Bad. Anilin- und Sodafabrik über das Alzprojekt sehr richtig bemerkt ist, daß die deutsche Landwirtschaft, daß vor allem die deutsche Sprengstoffindustrie allen Wert darauf legen muß, in einem so wichtigen Produkt, wie es Salpeter und Salpetersäure sind, nicht gänzlich vom Ausland abzuhängen. 6. Schluss. Lassen Sie mich Ihnen nun zum Schluß noch ein Zukunftsbild entwerfen. Wenn die Kultur der Menschheit fortschreitet, wenn Kriege und Epidemien seltener werden, wird die zunehmende Dichte der Bevölkerung mit ihren gesteigerten Kultur-Ansprüchen immer gebieterischer die sparsamste Ausnutzung aller vorhandenen Energiequellen verlangen. Man wird nicht nur von einem Haushaltsplan einzelner Völker reden, sondern den Haus| haltsplan der ganzen Kugel aufstellen, auf der wir uns zusammen vertragen müssen, die wir Erde nennen und die unter den ungeheuren Steigerungen jeglichen Verkehrs längst den Charakter des Unermeßlichen für uns verloren haben wird. Dann werden die Energiequellen dieses kleinen Erdballs zu gegenseitiger Ergänzung im weitesten Maße verbunden, die Energieverwertungen aber dergestalt unter einander ausgeglichen werden, wie wir das im kleinen an dem Zusammenarbeiten einer Dampfkraft, einer Wasserkraft mit Stauanlage und einer ungeregelt abfließenden Niederdruckanlage gesehen haben. Dann wird man vor allem bedacht sein, die Wasserkräfte, deren Abfluß nicht geregelt werden kann, zu steter Arbeitsleistung heranzuziehen, damit kein Tropfen Wasser verloren geht. Die Steigerungen im Kraftbedarf aber werden zunächst durch die Wasserkräfte mit Stauanlagen und erst, wo diese nicht mehr ausreichen, durch die teueren Wärmekraftmaschinen gedeckt. Dieses Idealbild wird sich freilich mit Rücksicht auf die örtlichen Entfernungen der einzelnen Anlagen, dann auch infolge der zu großen Schwankungen im Kraftbedarf nicht mit Strenge durchführen lassen. Da müssen Akkumulierungsanlagen eingreifen und der chemischen Industrie wird neben ihrem bekannten Arbeitsgebiet die wichtige Aufgabe zufallen, gewissermaßen als ein Riesenakkumulator die sonst ungenutzt sich auswirkenden Wasserkräfte in der Energie wertvoller chemischer Verbindungen aufzuspeichern um dadurch im künftigen Haushaltsplan unserer Erde an ihrem Teile mit beizutragen, noch kommenden Geschlechtern Dasein und Kultur zu ermöglichen.