WASSERKRAFTWERK, HEIZUNGSKRAFTWERK UND LICHTWERK. Von Dr.-Ing. Ludw. Schneider, München. (Fortsetzung von S. 13 d. Bd.) SCHNEIDER: Wasserkraftwerk, Heizungskraftwerk und Lichtwerk. Wir kommen nun zum zweiten Teil unserer Betrachtungen, zur Leistungsfähigkeit der Heizungskraftwerke. Dient das Heizwerk zur Wärmeversorgung von Wohngebäuden, so gibt der jährliche Temperaturverlauf ein Bild von der Anstrengung der Heizanlage. Die Grenze des Heizungsbedürfnisses liegt im allgemeinen bei einer mittleren Tagestemperatur von 11–12° C. Sinkt die Außentemperatur unter diesen Betrag, so muß die Heizung angestellt werden. Die Kurve b in Fig. 5 stellt den Verlauf der mittleren Temperaturen für die zwölf Monate eines Jahres in München dar. Außerdem ist in Fig. 5 noch das mittlere und das absolute Maximum und das mittlere und das absolute Minimum aufgetragen. Das Mittel erhebt sich nur in den Monaten Juni, Juli, August und September über 12°, so daß in unserem Klima annähernd 8 × 30 = 240 Heiztage resultieren würden. Ein Blick auf die Maxima und Minima in Fig. 5 zeigt uns allerdings, daß es im März, April, Mai und Oktober sehr warme Tage geben kann, allerdings im Hochsommer auch recht „winterliche“. Dies gilt nicht nur für München, sondern für einen großen Teil Mitteleuropas. Textabbildung Bd. 327, S. 21 Fig. 5. Monatstemperaturen für das Jahr 1909 in München; a = mittleres Maximum, b = mittlere Temperatur, c = mittleres Minimum, o = absolute Minima und Maxima. De Grahl hat für eine Reihe von Heizperioden die Zahl der Heiztage ermitteltWirtschaftlichkeit der Zentralheizung R. Oldenbourg 1911. und findet für die Heizperiode Anzahl der Heiztage 1900–01 210 1901–02 223 1902–03 236 1903–04 210 1904–05 214 1905–06 208 Diese Zahlen stimmen mit der oben angegebenen gut überein. Wir können also zusammenfassen: Die Heizungskraftanlage für Wohnungsbeheizung ist etwa 60 v. H. des Jahres und zwar während der Monate Oktober–Mai in Betrieb. Da die aus den Alpen kommenden Flüsse von Oktober–März einschließlich Niederwasser führen, so bilden für die aus ihnen gewonnenen Wasserkräfte die äußerst wirtschaftlich arbeitenden Heizungskraftwerke die natürlichsten Ergänzungsanlagen. Für das Gebiet der Alpen und der zum Flußgebiet der Alpen gehörigen angrenzenden Länder (Südostfrankreich, die Schweiz, Süddeutschland, Oesterreich, Oberitalien) hat also das Parallelarbeiten der Wasserkraftanlagen mit Heizungskraftwerken ganz erhebliche Bedeutung. In geringerem Maße eignet sich (bei konstantem Kraftverbrauch) die Heizungskraftanlage als Ergänzungswerk zu einer Wasserkraftanlage, die aus dem Mittelgebirge gespeist wird. Es mag aber gleich vorweg bemerkt werden, daß bei vorwiegender Lichtbelastung Wasserkraft- und Heizungskraftwerk auch im Flachlande ausgezeichnet zusammen arbeiten. Textabbildung Bd. 327, S. 21 Fig. 6. Tagesbelastung eines kleinen Elektrizitätswerkes. Fig. 5 gibt unmittelbar ein Bild von der Belastung und von der Leistungsfähigkeit eines Heizwerkes. Mit der Tiefe der Außentemperatur wächst proportional der Wärmebedarf der Wohnräume. Die Leistung der Dampfmaschinen steigt fast ebenfalls genau im gleichen Verhältnis wie die Abdampfmenge zunimmt, da ja bekanntlich der Dampfverbrauch der Kolbenmaschinen f. d. effektive Pferdekraftstunde in ziemlich weiten Grenzen gleich hoch bleibt. Etwas anders liegen die Verhältnisse beim Dampfturbinenbetrieb, speziell bei den Gegendruckturbinen. Der Dampfverbrauch der letzteren nimmt besonders bei Drosselregulierung mit sinkender Belastung ziemlich rasch zu, so daß bei geringem Abdampfbedarf die Leistung nicht viel geringer ist als bei starkem Abdampfbedarf. Bei Maschinen mit Zwischendampfentnahme und Entnahmeturbinen hat man es in der Hand, durch Variation der Menge des entnommenen Dampfes Leistung und Abwärmebedarf in weiten Grenzen voneinander unabhängig zu halten. Die größtmögliche Anzapfmenge nimmt mit sinkender Belastung der Kolbenmaschine etwas ab, bei der Turbine dagegen etwas zu.Vergl. Fußnote 1 (S. 11). Textabbildung Bd. 327, S. 21 Fig. 7. Belastung eines Heizwerkes an einem Dezembertage. Wir wollen nun die Frage untersuchen: Wie paßt sich die Krafterzeugung der Heizungskraftanlage der Belastung eines gemeindlichen Netzes an? Welche Rolle fällt dem Heizungskraftwerk als Glied in der Reihe der Dampfkraftwerke zu? Um der Beantwortung dieser Fragen näherzutreten, müssen wir zunächst die Belastungsverhältnisse gemeindlicher Netze in den Kreis unserer Betrachtung ziehen. Einen nicht unbeträchtlichen Anteil am Stromkonsum nimmt das Beleuchtungsbedürfnis ein. Dieses ist nun sowohl nach der Tageszeit wie nach der Jahreszeit sehr verschieden. Fig. 6 stellt die Tagesbelastung eines Elektrizitätswerkes für eine Kleinstadt von 6000 Einwohnern dar. Textabbildung Bd. 327, S. 22 Fig. 8. Jahresbelastung eines kleinen Elektrizitätswerkes. Textabbildung Bd. 327, S. 22 Fig. 9. Jahresbelastung eines Heizwerkes. Während die Junibelastung für das Heizungskraftwerk insofern außer Frage kommt, als dann die Heizung ruht, zeigt die Dezemberbelastung zwei Spitzen; eine von 8 bis 9 Uhr vormittags, die zweite von 4–6 Uhr nachmittags. Es ist interessant, damit die Belastung eines Heizungskraftwerkes an einem Dezembertag zu vergleichen (Fig. 7). Im wesentlichen liegen die Maxima der Heizung und des Kraftbedarfes beisammen, doch werden die absolut größten Werte bei ersterer vormittags, bei letzterem nachmittags erreicht. Die Aufspeicherung von Wärme in Warmwasserbehältern (Warmwasserheizung!) bietet aber keine SchwierigkeitenVergl. auch: Der Wärmespeicher von Druitt Halpin. Z. f. Dampfk. u. Masch.-Betr. 1911. S. 193., so daß es sehr wohl möglich ist, die Maschinen des Heizungskraftwerkes des Abends stärker zu belasten, um einen Vorrat an Heizwasser zu erzeugen, der zum Anwärmen der Gebäude von etwa morgens 4 Uhr an dienen kann, zu welcher Zeit der Kraftbedarf noch gering ist. Textabbildung Bd. 327, S. 22 Fig. 10. Jahresbelastung der Elektrizitätswerke einer Großstadt; a = Kraftbedarf der Straßenbahn, b = gesamte erzeugte Energie. Textabbildung Bd. 327, S. 22 Fig. 11. Jährlicher Verlauf des Licht- und des Heizungsbedürfnisses. Andernteils ist es auch möglich, die erzeugte Energie in Akkumulatoren aufzuspeichern und damit die größere Belastung der Heizungskraftmaschinen auf den Vormittag zu verlegen. Die Aufspeicherung der Wärme dürfte aber aus wirtschaftlichen Gründen vorzuziehen sein. Jedenfalls ist aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich, daß die durchschnittliche Tagesbelastung der Heizungskraftanlage in sehr erwünschter Weise mit der Netzbelastung übereinstimmt. Die Monatsbelastungen dieser beiden Anlagen sind in Fig. 8 und 9 graphisch zusammengestellt. Während die Heizung aussetzt, d.h. in den Monaten Juni mit August, ist die Belastung des Netzes am geringsten, so daß auch die Jahresbelastung des Heizungskraftwerkes vorzüglich den Kraftkonsumverhältnissen angepaßt ist. Für eine Großstadt von 600000 Einwohnern ist die Belastung sämtlicher Elektrizitätswerke in Fig. 10 dargestellt. Der Kraftverbrauch der Straßenbahn bleibt das ganze Jahr hindurch sehr konstant. Erst durch den wechselnden Energiebedarf für Kraftzwecke und Beleuchtung erfährt die in den verschiedenen Monaten erzeugte Energie jene Abstufung, wie wir sie schon in Fig. 8 kennen lernten. Aus dem Verlauf des Linienzuges b läßt sich schließen, daß auch in größten Betrieben das Heizungskraftwerk dem Kraftverbrauch sich anpaßt. Die geringste Belastung fällt auch hier in die Sommermonate Juni mit August, d.h. in die heizfreie Zeit. Der Stromverbrauch für Straßenbeleuchtung allein ist in Fig. 11 von der Achse O–O nach oben, die mittleren Monatstemperaturen nach unten aufgetragen. Textabbildung Bd. 327, S. 23 Fig. 12. Man ersieht aus dieser Darstellung, daß die Jahresbelastung eines Heizungskraftwerkes genau dem Kraftbedarf für die Straßenbeleuchtung entspricht, m. a. W., daß die äußerst wirtschaftlich arbeitende Heizungskraftanlage die natürlichste Lichtzentrale ist. Die täglichen und jährlichen Schwankungen der Netzbelastung, die durch das verschiedene Beleuchtungsbedürfnis begründet sind, werden in sehr vollkommener Weise durch die Maschinen einer Heizungskraftanlage für Gebäudeheizung aufgenommen. Dadurch wird das Heizungskraftwerk, auch wenn man es nicht als Ergänzungswerk zu einer Wasserkraftanlage betrachtet, zu einem wichtigen Glied in der Reihe unserer Krafterzeugungsanlagen, das an Wirtschaftlichkeit und Anpassung an die Konsumverhältnisse nicht überboten werden kann. Einige ziffermäßige Angaben über Kraftheizungsanlagen mögen diesen Ausführungen folgen. In Stuttgart entstand die erste Heizungskraftzentrale dieser oder vielmehr ähnlicher Art, denn Unternehmer ist nicht die Gemeinde, sondern eine private Vereinigung, die Stuttgarter Badegesellschaft.Zeitschr. d. bayer. Revisionsver. 1909. S. 20 u. 1910, S. 96. Die Stadtgemeinde verpflichtete sich jedoch, den erzeugten Strom zu einem festen Preis abzunehmen. Der Zwischen- und Abdampf wird für Dampfbäder und zur Warmwasserbereitung verwendet. Im Betriebsjahr 1909 wurden an die Stadt 1165975 Kilowattstunden abgegeben, wofür 76954 M vereinnahmt wurden. Der Jahresbericht der Gesellschaft errechnet aus diesem Betrag nach Abzug aller Ausgaben für Brennstoff, Wartung, Verzinsung und Abschreibung einen Reingewinn von 50000 M. Demgemäß belaufen sich die Erzeugungskosten der Kilowattstunde auf 2,3 Pf. Hier sei daran erinnert, daß die Erzeugungskosten der Kilowattstunde in Werken von 1 Million Kilowattstunden Jahresleistung betragen:E. Josse, Neuere Kraftanlagen. R. Oldenbourg. 1911. Bei Betrieb mit Dampfturbinen etwa 6,5 Pf., Dampfmaschinen „ 8,0 „ Sauggasmaschinen „ 6,5 „ Diesel-Motoren „ 5,0 „ Die Verbindung eines Bades mit einem Elektrizitätswerk verspricht so offenbare Vorteile, daß eine Nachahmung dieser Kombination nur empfohlen werden kann. Textabbildung Bd. 327, S. 23 Fig. 13. Eine zweite, größere Heizungskraftanlage entstand in München.L. Schneider, Ueber die Verwertung des Zwischendampfes und des Abdampfes der Dampfmaschinen zu Heizzwecken. J. Springer, Berlin 1910. Bei einer Jahresleistung von 5230000 Kilowattstunden gibt das städtische Elektrizitätswerk Schwabing für die Heizung und Warmwasserversorgung des neuen III. städt. Krankenhauses jährlich 33 Milliarden Kalorien ab. Die Brennmaterialkosten errechnen sich in diesem Fall zu 0,682 Pf. f. d. Kilowattstunde, während sie durchschnittlich betragen: In Kraftwerken mit Dampfturbinen 2 Pf., Dampfmaschinen 3 „ Sauggasmaschinen 2,2 „ Diesel-Motoren 3 „ Der graphische Arbeitsplan des Werkes bei schwacher und bei voller Belastung kann aus Fig. 12 und 13 ersehen werden. Dabei bedeuten die Ordinaten zwischen Abszissenachse und Kurve a: Wärmebedarf der Ferndampfheizung (Receiverdampf von 4 at Ueb.); Kurve a und Kurve b: Wärmebedarf der Warmwasserheizung; Kurve b und Kurve c: Wärmebedarf der Warmwasserversorgung; Abszissenachse und Kurve d: erzeugte Leistung; Abszissenachse und Kurve e: Dampfverbrauch f. d. Kilowattstunde. Textabbildung Bd. 327, S. 24 Fig. 14. Jährlich abgegebene Zwischen- und Abdampfwärme. Wie zu erwarten war, hat die Kurve d der Leistung genau den gleichen Charakter wie die Kurve c der Summe aller abgegebenen Wärmemengen. Augenfällig ist die äußerst geringe Verschiedenheit des spezifischen Dampfverbrauchs bei der doch immerhin ziemlich veränderlichen Belastung der Anlage. Dieses günstige Ergebnis ist hauptsächlich in der Verteilung der Belastung auf mehrere Maschineneinheiten begründet. Eine Maschine wird nach dem Arbeitsplan auch in den Sommermonaten Juni bis August betrieben, da Bedarf an warmem Wirtschaftswasser auch in dieser Zeit vorhanden ist. Auf die Gesamtwirtschaftlichkeit der Anlage wäre es von wenig Einfluß, wenn in der Sommerszeit herabgedrosselter Kesseldampf zur Warmwasserbereitung verwendet würde. Der jährliche Wärmebedarf und die jährlich erzeugte Leistung sind in den Fig. 14 und 15 dargestellt. Die Reihenfolge der Monate, nach dem Wärmebedarf geordnet, ist: Januar, Dezember, November, Februar, März, Oktober, April, September, Mai, Juli, August, Juni. Ein Vergleich der Fig. 15 mit den Fig. 8 und 10 zeigt wiederum, daß das Heizungskraftwerk durchaus den Konsumverhältnissen entsprechend belastet ist. Von den drei Maschineneinheiten dieser Anlage sind sämtliche während 9½ v. H. des Betriebsjahres, zwei während 52 v. H. und eine während 38½ v. H. des Betriebsjahres im Dienst. Bezeichnet das Rechteck abcd in Fig. 16 den Grenzwert der Ausnutzung der Maschinenanlage = 100 v. H., so stellt die mit stark ausgezogenen Linien eingefaßte Fläche die tatsächliche Ausnutzung dar. Sie beträgt in dieser Heizungskraftanlage 57 v. H. Heizungskraftanlagen kleineren Umfangs wie die besprochenen finden wir noch im Bürgerspital der Stadt Straßburg, im Landesgewerbemuseum Stuttgart, im Verwaltungsgebäude der Hamburg–Amerikalinie in Hamburg, im Warenhaus Wert, Monate, heim, Berlin, Königstraße, im Industriegebäude der Handelsstätte Spreehof Berlin, in der Oberbayerischen Heil- und Pflegeanstalt Eglfing-Haar u.a.m. Textabbildung Bd. 327, S. 24 Fig. 15. Jährlich erzeugte Leistung in KW/Std. Textabbildung Bd. 327, S. 24 Fig. 16. Darstellung der jährlichen Betriebszeit der Maschinen einer Heizungzkraftanlage. Diese letztgenannten kleineren Anlagen sind allerdings keine Heizungskraftanlagen im engeren Sinn, da bei ihnen nicht die Erzeugung von Heizdampf mit dem Nebenprodukt Kraft, sondern umgekehrt die Krafterzeugung mit der nebenhergehenden Abdampf verwertung den Ausgangspunkt bildet. Erheblich ist ja der Unterschied nicht, und wir dürfen derartige Anlagen wohl in diesem Zusammenhang nennen. Ihre technische Einrichtung ist fast genau dieselbe wie jene der Heizungskraftanlagen und vom wirtschaftlichen Standpunkt aus können sie als deren Vorläufer betrachtet werden. (Schluß folgt.)