WASSERKRAFTWERK, HEIZUNGSKRAFTWERK UND LICHTWERK. Von Dr.-Ing. Ludw. Schneider, München. (Schluß von S. 24 d. Bd.) SCHNEIDER: Wasserkraftwerk, Heizungskraftwerk und Lichtwerk. Zum Schluß seien noch ein paar Worte über die Einrichtung der Heizungskraftwerke gestattet. In der Regel kommen als Krafterzeuger Dampfkraftmaschinen in Frage. Es ist jedoch auch möglich, in besonderen Fällen das Kühlwasser und die Abgase von Gasmaschinen und Diesel-Motoren für Heizzwecke zu verwerten.s. Fußnote 1 (S. 11). Die Dampfkraftmaschinen werden ausgeführt als Einzylinder-Auspuffmaschinen, Gegendruck-Einzylindermaschinen, Verbundmaschinen mit schlechtem Vakuum oder mit Zwischendampfentnahme, Auspuffturbinen, Gegendruckturbinen oder Anzapfturbinen. Die Frage, ob Kolbenmaschine oder Turbine, muß im allgemeinen zugunsten der ersteren entschieden werden. Die Kolbenmaschine hat den Vorteil besserer Dampfausnutzung im Druckgebiet über 1 at, d.h., mit einer gewissen Heizdampfmenge läßt sich in der Kolbenmaschine eine erheblich größere Arbeitsausbeute erzielen als in der Turbine. Je höher der Heizungsdruck ist, desto vorteilhafter arbeitet die Kolbenmaschine im Vergleich zur Turbine. Das rührt hauptsächlich daher, daß die erstere im Hochdruckgebiet, letztere im Niederdruckgebiet den besseren Wirkungsgrad hat. Einige Zahlen mögen den Unterschied der beiden Maschinengattungen etwas erläutern. Textabbildung Bd. 327, S. 41 Fig. 17. Blick in das Maschinenhaus eines Heizungskraftwerkes. 2 Tandem-Verbundmaschinen à 1050 PSmax. 2 Oberflächenkondensatoren von je 285 qm Niederschlagsfläche. 2 Großwasserraumvorwärmer von je 50 cbm Inhalt. Die Einzylinder-Auspuffmaschine braucht gegen die Einzylinder-Kondensationsmaschine für die gleiche Leistung um etwa 20 v. H. mehr Dampf, die Zweizylinder-Auspuffmaschine gegen die Zweizylinder-Kondensationsmaschine um etwa 30 v. H., die Auspuffturbine jedoch gegenüber der normalen Kondensationsturbine um etwa 110 v. H. Bei 3 at Gegendruck braucht die Einzylindermaschine um 90 v. H., die Turbine aber um 290 v. H. mehr Dampf als die normale Kondensationsmaschine bezw. Turbine. Als Vorteil der Turbine ist der ölfreie Abdampf anzuführen. Der Abdampf der Kolbenmaschine kann nur dann vollständig entölt werden, wenn die Anfangsüberhitzung mäßig hoch (270–280°) gewählt wird. Die Turbine erlaubt die Anwendung höherer Ueberhitzung, was ihrem Dampfverbrauch wieder etwas zugute kommt. Der Abdampf der Gegendruck- und der Anzapfturbinen ist meistens noch überhitzt, was je nach Lage des Falles als Vorteil oder als Nachteil empfunden werden kann. Gleichwohl hat die Turbine mit Abdampfverwertung große Verbreitung erlangt. Dafür sprechen aber nicht nur die bekannten Vorzüge des Systems, wie geringer Raumbedarf, leichte Ausführbarkeit großer Leistungen in einer Einheit usw., sondern auch das Bedürfnis der Turbinenfabriken, neue Absatzgebiete zu finden, nachdem die alten in kurzer Zeit durch eine riesenhafte Fabrikation gesättigt waren. Das ureigenste Feld der Turbine ist die Ausnutzung des hohen Vakuums. Mit der Abdampfturbine wird keine Kolbenmaschine konkurrieren. Umgekehrt muß aber auch konstatiert werden, daß die Kolbenmaschine sich für Gegendruckbetrieb wesentlich besser eignet als ihre jüngere Schwester, die TurbineEs sei hier noch einmal auf den prinzipiellen Punkt hingewiesen: Bei der Heizungskraftanlage handelt es sich darum, mit einer gewissen Dampfmenge die größtmögliche Leistung zu erzielen. Hierin liegt ja gerade der wirtschaftliche Effekt einer derartigen Kombination, und in dieser Hinsicht ist die Auspuff-, Gegendruck- und Entnahmemaschine der Turbine überlegen. Bei gewerblicher Verwendung des Abdampfes kann es wohl vorkommen, daß der Abdampfbedarf eines Betriebes im Verhältnis zum Kraftbedarf ein sehr hoher ist. In diesem Fall bleiben zwei Wege offen: entweder Aufstellung einer Kolbenmaschine mit geringer Abdampflieferung und Ergänzung der fehlenden Abdampfmenge aus eigenen Kesseln oder Aufstellung einer Dampfturbine, welche bei Entwicklung der gleichen Leistung in der Lage ist, den ganzen oder fast den ganzen Abdampfbedarf zu decken. Die Wahl des einen oder des anderen Weges hängt vom Einzelfall ab, besonders von der Dauer des großen Dampfbedarfes und der Krafterzeugung. Jedenfalls kann aber unter Umständen auch die Turbine der Kolbenmaschine vorzuziehen sein.. Als Maschine mit teilweiser Abdampfausnutzung, d.h. mit Zwischendampfentnahme eignet sich ebenfalls am besten die Kolbenmaschine, und zwar in der Tandem-Verbundbauart, da sie sich größeren Schwankungen im Zwischendampfbedarf besser fügt als die Turbine. Bei beiden Maschinengattungen wird die Belastung durch zwei Regler beherrscht. Der eine ist ein Druckregler, der vom Zwischendampfdruck beeinflußt wird und beim Sinken desselben unter eine gewisse Grenze die Füllung des Niederdruckteiles verkleinertD. R. P. Nr. 152256.. Der Dampf muß sich also im Aufnehmer anstauen, wodurch der Aufnehmerdruck wieder steigt. Der andere Regler ist ein Zentrifugalregler, der auf gewöhnliche Weise die Füllung bezw. Beaufschlagung des Hochdruckteils beeinflußt. Diese Art der Regulierung hat sich unter schwierigen Verhältnissen, z.B. Parallelarbeiten, auf ein Drehstromnetz bestens bewährt. Textabbildung Bd. 327, S. 42 Fig. 18. Heizungskraftmaschine mit Widnmann-Steuerung. Füllungsänderung im Hochdruckzylinder durch den Fliehkraftregler. Füllungsänderung im Niederdruckzylinder durch den Druckregler. Je nach dem Zylinderverhältnis ist es möglich, den Anzapfmaschinen bis zu 90 v. H. der zugeführten Dampfmenge zu entnehmen. Dampfkraftmaschinen mit Zwischen- und Abdampfverwertung sind bis zu den größten Abmessungen ausführbar. Der Heizungsdruck kann bis zu 5 at Ueberdruck betragen. Gegendruckmaschinen sind bereits mit 9 at Gegendruck und 18 at Anfangsdruck ausgeführt. Bei Verwertung des Abdampfes mit Vakuumspannung dient als Kondensationsanlage eine Oberflächenkondensation oder eine Lufterhitzungsanlage. Eine Innenansicht des Heizungskraftwerkes Schwabing der Stadt München zeigt Fig. 17. Die Tandem-Verbundmaschinen von je 1050 PS Maximalleistung arbeiten mit einem Vakuum von 50 v. H. und unter Zwischendampfentnahme von 4 at Ueberdruck. Der Abdampf wird teils in zwei Oberflächenkondensatoren von je 285 qm Kühlfläche zur Bereitung des Warmwassers für die Fernwarmwasserheizung niedergeschlagen, teils zur Bereitung von warmem Brauchwasser in zwei Vorwärmern von je 50 cbm Inhalt verwendet, der Zwischendampf zur Fernheizanlage (Niederdruckdampfheizung) fortgeleitet. Maschinen, Kondensatoren und Vorwärmer sind in einem Gebäude aufgestellt. Das Maschinenhaus macht einen durchaus sauberen und eleganten Eindruck. Je ein Kondensator und ein Boiler sind an eine elektrisch angetriebene Luftpumpe angeschlossen. Dieser Teil der Anlage steht im Keller und ist vom Maschinenhaus aus durch einen großen Lichtschacht überblickbar. Die Boiler ragen weit in das Maschinenhaus herauf und sind mit naturlackiertem Holz verkleidet. Die Maschinen haben Widnmann-Ventilsteuerung. Ein Tolle-Federregler beeinflußt die Hochdruckfüllung. Die Niederdruckfüllungsregler sind in Fig. 18, welche die Steuerung im Detail zeigt, in gerader Linie hinter den Mollerup-Schmierapparaten ersichtlich. Endlich zeigt Fig. 19 noch einen Oberflächenkondensator. Da derselbe als Warmwasserbereiter dient, erhielt er eine Wärmeschutzdecke mit Verkleidung, die des eleganteren Aussehens halber aus Hochglanzstahlblech mit blanken Eisenbändern ausgeführt ist. Das zu erwärmende Wasser tritt links unten ein, durchfließt in Rohrbündeln mehrmals den Dampfraum und verläßt den Kondensator mit einer Temperatur von 80° links oben. Elektrische Fernthermometer sind am Wassereintritt und Austritt vorgesehen. Der Dampfeiniritt liegt oben in der Mitte, der Kondensatabzug unten. In bezug auf die Wahl des Betriebsdruckes der Heizungskraftanlagen ist zu sagen, daß der Anfangsdruck um so höher gewählt werden muß, je höher der Heizungsdruck liegt. Die Niederdruckdampfheizung wird mit etwa 0,1 at Ueberdruck betrieben. Ist die Heizstelle weit vom Maschinenhaus entfernt, so wird man höher gespannten Dampf fortleiten. Für die Warmwasserheizung und -Versorgung genügt in der Regel eine Wassertemperatur von 80°C. Diese Temperatur kann bei Auspuffbetrieb, ja sogar bei Betrieb mit schlechtem Vakuum erreicht werden. Die Ueberhitzung wähle man bei Kolbenmaschinen nicht hoch, etwa 270 bis 280°, weil sonst die Entölung des Zwischen- und Abdampfes Schwierigkeiten macht. Vom hoch überhitzten Dampf wird nämlich ein Teil des Zylinderschmieröles verdampft und ist dann nicht mehr abscheidbar. Eine geringere Ueberhitzung wird übrigens im ganzen Betrieb als Vereinfachung empfunden werden. Textabbildung Bd. 327, S. 43 Fig. 19. Oberflächenkondensator als Warmwasserbereiter für die Warmwasserheizung. Die Anlage derartiger Heizungskraftwerke bietet für große und für kleine Städte Vorteile. Elektrizitätswerke, die ausschließlich auf Licht arbeiten, sind in der Minderheit. Meistens setzt sich die Netzbelastung aus Beleuchtungs- und Kraftstrom zusammen. Während der Stromverbrauch für den Straßenbahnbetrieb bei einigermaßen großem Bahnnetz und dichter Wagenfolge stündlich und monatlich sehr gleichmäßig bleibt, ist der Kraftbedarf der an ein gemeindliches Elektrizitätswerk etwa angeschlossenen Gewerbebetriebe von Fall zu Fall verschieden. Je mehr und je verschiedenartigere Betriebe am Strombezug beteiligt sind, desto weniger wird sich die schwankende Kraftentnahme des einzelnen Betriebes geltend machen. Der Stromverbrauch landwirtschaftlicher Konsumenten richtet sich nach der Kampagne, in Getreidegegenden z.B. nach der Dreschzeit (August bis Dezember). Selbstredend ist es in jedem einzelnen Fall Sache der Leitung eines Elektrizitätswerkes (wozu hier auch die Heizungskraftwerke gerechnet seien), die nötige Uebereinstimmung zwischen Belastung des Netzes und Stromerzeugungsmöglichkeit durch tarifarische und andere Verwaltungsmaßnahmen herzustellen. Zur Anlage von Heizungskraftwerken eignen sich städtische und staatliche Kranken- und Versorgungshäuser, Kasernen, Badeanstalten, große Schulhäuser und Bureaugebäude, Schlachthöfe usw. In Nordamerika beziehen oft mehrere Privat- und Geschäftshäuser ihren Heizdampf aus einer gemeinsamen Heizzentrale. Auch bei uns, die wir mit viel höheren Kohlen- und Kokspreisen zu rechnen haben, wäre es sehr zu begrüßen, wenn außer der Versorgung mit elektrischem Strom und mit Leuchtgas auch die Lieferung von Heizdampf Gegenstand einer auf breiterer Basis stehenden Unternehmung werden würde. Das Heizungskraftwerk dieses Stiles würde nicht nur eine Kraftstation mit unübertrefflichem wirtschaftlichen Wirkungsgraddarstellen, sondern auch eine erhebliche Anzahl rauchender und rußender Herdstellen aus unserem Städtebild bannen. Welche Unmengen von Ruß mit den Heizgasen in die Atmosphäre gelangen, darüber herrscht selten eine richtige Vorstellung. Trotz sorgfältiger Feuerbedienung sind in den Heizgasen aus 1 t verbrannter Kohle durchschnittlich enthalten: 5,8 kg Ruß bei Feuerung von schlesischer Kohle im Kachelofen, 5,5 kg Ruß bei Feuerung von oberbayerischer Kohle im Kachelofen, 3,2 kg Ruß bei Feuerung von böhmischer Kohle im Kachelofen. Da in einem der letzten Jahre der Bedarf an Hausbrandkohle in München etwa 450000 t betrug, so berechnet sich unter der günstigen Annahme, daß nur böhmische Kohle verfeuert wurde und daß die Rostbebedienung immer richtig war, die mit den Heizgasen in die Luft gelangte Rußmenge zu nicht weniger als 1440 t, bei Annahme von oberbayerischer Kohle aber zu 2480 t. Schlußwort. Die Verbindung der Heizung mit der Krafterzeugung ist als technischer Fortschritt zu begrüßen, weil sie geeignet ist, der rationellen und hygienischen Zentralheizung das Feld zu ebnen, sie ist aber auch als ein nicht minder großer volkswirtschaftlicher Fortschritt anzusehen, weil sie uns die Möglichkeit gibt, mechanische oder elektrische Energie mit äußerst geringen Gestehungskosten zu erzeugen. Für die Wasserkräfte der Alpen und ihres Vorlandes bilden die Heizungskraftwerke die natürlichen Reserveanlagen. Die durch das Beleuchtungsbedürfnis hervorgerufene Spitzenbelastung unserer Elektrizitätswerke wird von der Heizungskraftanlage in sehr vollkommener Weise aufgenommen. So stellt das Heizungskraftwerk einen wichtigen Erfolg dar unserer Bestrebungen die Krafterzeugung zu verbilligen und reiht sich den Gichtgaskraftwerken, Torfkraftwerken, Müllkraftwerken usw. nicht nur ebenbürtig an, sondern wird sie zweifellos in kurzer Zeit an Bedeutung übertreffen.