Großkraftwerke vom Standpunkt des Verbrauchers. Von Prof. Dr. K. Arndt, Charlottenburg. ARNDT, Großkraftwerke vom Standpunkt des Verbrauchers. Zwei gewaltige Energiequellen bietet die gütige Natur dem schaffenden Menschen: Wasserkraft und Kohle. Weil aber die großen Wasserkräfte und die ausgedehnten Kohlenlager zumeist weit ab von den Industriezentren liegen, so wurde die großzügige Nutzung jener Quellen erst vor etwa 40 Jahren durch den elektrischen Strom ermöglicht, welcher gestattet, die Energie auf weite Strecken mit geringen Verlusten wirtschaftlich zu übertragen. Andererseits führte die chemische Verwertung der Elektrizität dazu, große elektrochemische Fabriken in der Nähe dieser Quellen zu errichten. Ich nenne an erster Stelle Karbidwerke und Aluminiumwerke. Die größte Wasserkraft der Welt bieten die Niagara-Fälle. Hier stürzen in der Sekunde mehr als 6 Millionen Liter Wasser über 50 m hinab, was einer Energiemenge von fast 5 Millionen PS entspricht. Etwa 1/10 hiervon wird in einer Reihe von allmählich entstandenen Kraftwerken in elektrische Energie verwandelt, von welcher die Hälfte gleich am Orte in elektrochemischen Betrieben verwertet wird. Als vor einem Menschenalter das erste jener Kraftwerke entstanden war, machte es Mühe, für die nach heutigen Begriffen gar nicht so riesige Elektrizitätmenge genügend Abnehmer zu finden. Ein unternehmender Amerikaner Acheson schloß deshalb einen sehr günstigen Vertrag ab. Spätere Abnehmer mußten einen weit höheren Preis bezahlen, gegen 17 Dollar für das Kilowattjahr, d.h. für die Kilowattstunde 0,8 Goldpfennig. In der Schweiz und vor allem in dem gelobten Lande der Wasserkräfte Skandinavien war die kW-Stunde vor dem Kriege weit billiger, bis zu 0,2 Pf. hinab. Zahlreiche große Wasserfälle bieten dort das ganze Jahr über gewaltige Energiemengen. Deshalb hat sich besonders im südlichen Norwegen seit Anfang des Jahrhunderts eine große elektrochemische Industrie angesiedelt. Am berühmtesten ist die Gewinnung von Luftsalpeter, bei welcher mit Hilfe von gewaltigen elektrischen elektrischen Flammen aus dem Sauerstoff und dem Stickstoff der Luft Salpetersäure für Düngemittel und Sprengstoffe hergestellt wird. Hier liefert der in 4 Absätzen mehr als 500 m hinabstürzende Maanelf 300000 PS; ein Bündel mächtiger Stahlrohre fängt oben das Wasser ab und führt es hinab zum Kraftwerk. Besonders günstig liegen in Norwegen einige Wasserkräfte unmittelbar an Fjorden, z.B. die Höyanger-Fälle am Sogne-Fjord. Hier hat sich vor einigen Jahren eine neue norwegische Aluminiumgesellschaft angesiedelt, welche mit 29000 PS 6000 t Aluminium im Jahre herstellen kann. Den Rohstoff Bauxit (12000 t im Jahr) bezieht sie aus eigenen Gruben in Südfrankreich. Deutschland ist weit ärmer an Wasserkräften, besonders an leicht auszubauenden Wasserkräften. Man schätzt freilich seinen Vorrat auf 5 Millionen PS, von denen die Hälfte auf Süddeutschland, und zwar der Löwenanteil auf Bayern entfällt. Ich nenne das Murg-Werk im nördlichen Schwarzwald, die Leitzach-Werke und die Alz-Werke in Oberbayern. Während es sich in allen diesen Fällen um Hochdruck-Wasserkraftwerke handelt, werden die 200000 PS des Oberrheins zwischen Bodensee und Basel, wenn man von dem ältesten kleinen Kraftwerk am Rheinfall absieht, in 4 großen Niederdruck-Wasserkraftwerken zur Hälfte ausgenutzt: Eglisau 24000 PS (im Bau), Laufenburg 50000 PS (1914 in Betrieb gesetzt), Rheinfelden 17500 PS (1898), Augst-Wyhlen 30000 PS (1912). Hier haben wir eine große Wassermenge (bis 5000 cbm/sek) bei geringem Gefälle (4 bis 12 m). Eglisau liegt auf Schweizer Gebiet; bei den drei anderen Kraftwerken teilen sich Deutschland und die Schweiz in die Kraft. So liegen das deutsche Kraftwerk Wyhlen und das Schweizer Werk Augst mit je 15000 PS einander gegenüber. Leider schwankt die Wassermenge des Rheines stark im Laufe des Jahres und sinkt bis 290 cbm bei niedrigstem Wasser. Im außerordentlich trockenen Winter 1920/21 lag der Rhein sogar wochenlang fast trocken, was natürlich eine Katastrophe für die Stromverbraucher bedeutete. In den letzten Jahren hat man den großzügigen Ausbau der süddeutschen Wasserkräfte in Angriff genommen. Große Talsperren werden im Schwarzwald geplant, um das Murg-Werk auf eine durchschnittliche Jahresleistung von 60 Millionen kWst zu bringen. Der Ausbau des Neckars soll jährlich über 300 Millionen kWst geben. Die Isar, welche im Walchensee ein natürliches Staubecken besitzt, soll vom nächsten Jahre ab beim Eintritt in den See mit 60 m Gefälle bis 10000 PS und beim Austritt mit 200 m Gefälle bis 120000 PS (im Mittel 30000 PS) liefern. Die mittlere Isar soll gleich unterhalb München 100000 PS fronden. Das im Bau befindliche Inn-Kraftwerk bei Mühldorf soll etwa 60 000 PS, unter anderem für ein großes Aluminiumwerk, hergeben. Die Alz, der Lech, die Donau, alle sollen durch große Arbeitsleistungen dem deutschen Volke in seiner Not helfen. Im Ganzen sind in Bayern bereits ausgebaut 300000 PS und im Ausbau ebenfalls 300000 PS. Zusammen sollen sie jährlich 4 Milliarden PS-Stunden liefern, welche durch Dampfkraft erzeugt, einen Verbrauch von 4 Millionen t Steinkohle bedingen würden; das wäre die Hälfte dessen, was Bayern jährlich vor dem Kriege an Kohle gebraucht hat. Durch eine große Fernleitung, den Bayernring, soll mit 100000 Volt Spannung ganz Bayern bis nach Hof mit wohlfeiler elektrischer Energie versorgt werden. Alle Eisenbahnen sollen künftig in Bayern elektrisch betrieben werden und auch für elektrochemische Zwecke werden dann große Energiemengen zur Verfügung stehen. Die Baukosten der Wasserkraftwerke betrugen in Bayern vor dem Kriege durchschnittlich für die PS 500 M., Ende 1920 aber 6000 M. Bei diesem heutzutage leider schon weit überholtem Preise wurden die Selbstkosten der PS-Stunde auf 8 Pf. geschätzt während sie bei Erzeugung aus heimischer Braunkohle 14 Pf. betragen hätten. Auch in Norddeutschland sind an einzelnen Stellen nicht unerhebliche Wasserkräfte verfügbar. Z.B. liefert die Neiße einer Fabrik in Guben über 1000 PS und die Drage, ein Nebenflüßchen der Netze, versorgt ein Karbidwerk bei Steinbusch in der Neumark im Jahresdurchschnitt mit 900 PS. Viel reicher ist jedoch die norddeutsche Tiefebene an Kohle, und zwar an Braunkohle. In der Lausitz, in der Provinz Sachsen und am Niederrhein befinden sich dicht unter der Erdoberfläche gewaltige Lager von Braunkohle, welche wegen ihres hohen Wassergehaltes (55 bis 65 v. H.) das Versenden auf weite Entfernungen nicht lohnt, aber am Orte selbst verfeuert einen billigen Brennstoff liefert. Deshalb hat sich schon vor längeren Jahren in Bitterfeld eine ziemlich bedeutende elektrochemische Industrie angesiedelt, und in Knapsack bei Köln hat die A.-G. für Stickstoffdünger nicht lange vor dem Kriege ein Karbid- und Kalkstickstoffwerk errichtet. Als nach Kriegsbeginn die Not alle in Deutschland vorhandenen Energiequellen nach Möglichkeit auszunutzen zwang, wurde bei dem Dorfe Golpa zwischen Wittenberg und Bitterfeld ein riesiges Kohle-Kraftwerk gebaut, um für das größte Kalkstickstoffwerk der Welt (Piesteritz bei Wittenberg) und ein Elektrosalpeterwerk (Tschornewitz bei Golpa) die erforderlichen riesigen Mengen elektrischer Energie zu liefern. Von der 2 km weit entfernten Grube werden durch eine Kettenbahn täglich 7000 t Rohbraunkohle herangeschafft, um in 4 Kesselhäusern insgesamt 64 Kessel von je 500 qm Heizfläche zu befeuern. 9 Schornsteine von 100 m Höhe, die an der Mündung noch 5 m weit sind, erzeugen den nötigen Zug. In dem über 200 m langem Maschinenhause arbeiten 8 AEG-Turbinen von 16000 kW Leistung. Trotzdem in 11 35 m hohen Kühltürmen das herabrieselnde Wasser zur Wiederverwendung gekühlt wird, müssen doch allstündlich 1000 cbm Kühlwasser 7 km weit aus der Mulde herbeigepumpt werden. In Transformatoren, die 6 m hoch sind und mit ihrer Oelfüllung jeder 73000 kg wiegen, wird der Strom auf 100000 Volt umgeformt. Ein Teil dieses Stromes wird seit 1918 durch eine 129 km lange Fernleitung nach Berlin geliefert. Der Verbrauch an Rohbraunkohle beträgt in Golpa für die kWst 3 bis 4 kg. Bei einer jährlichen Leistung von 500 Millionen kWst wird der Kohlevorrat der Grube etwa 60 Jahre ausreichen. 1914 kostete der Zentner dieser Kohle, welche 2100 bis 2400 Wärmeeinheiten an Heizkraft hat, nur 8 Pf. und die kWst kam auf noch nicht 1 Pf. zu stehen. Heute sind die Kosten etwa 80 mal so groß. Gegen Ende des Krieges ist, um den Kupfermangel durch riesige Aluminiummengen zu decken, in der Lausitz das Lauta-Werk entstanden, in welchem mit dem vom eigenen Kraftwerk (24000 kW) gelieferten Strome monatlich 600000 kg Aluminium aus feuerflüssiger Schmelze elektrolytisch gewonnen werden. Das Kraftwerk ist besonders dadurch bemerkenswert, daß hier teilweise mit 20 at Betriebsspannung gearbeitet wird. Die 3 Schornsteine sind sogar 110 m hoch und an der Mündung 6 m weit. Von hier wird auch bis nach Dresden Strom geliefert, welcher mit den von Lauchhammer und Trattendorf kommenden Fernleitungen gekuppelt ist. Von diesem Netze soll in den nächsten Jahren noch Berlin mit Strom versorgt werden. Die benachbarte Kohlengrube Erika hat schon ein viele qkm großes Loch in die Erde gefressen, und die von der durchschnittlich 12 m unter der Erdoberfläche liegenden Kohle weggeräumten Erdmassen türmen isich kilometerweit zu hohen Hügeln auf. Weit größer aber noch ist das Goldenberg-Werk der Rheinischen Elektrizitätswerke in Knapsack, welches, 200000 PS leistet und gegenwärtig auf 300000 PS ausgebaut wird. Hier arbeiten die größten Dampfturbinen der Welt mit 60000 PS Einzelleistung. In allen diesen Großkraftwerken wird durch mechanische Einrichtungen beim Befeuern, beim Entfernen der Asche usw. die menschliche Arbeitsleistung auf ein möglichst geringes Maß eingeschränkt. Die Baukosten eines Dampfkraftwerkes betrugen vor dem Kriege für eine große Anlage nur etwa 150 M. für die PS. Daß die Kosten einer Wasserkraft viel höher sind, rührt vornehmlich daher, daß das Fassen der Wasserkraft meist recht teuer ist. Oft muß ein längerer Seitenkanal gebaut werden, der mit Beton sorgfältig ausgekleidet wird, damit nicht das Wasser durch allzugroße Reibung unterwegs einen großen Teil seiner Strömungsenergie verliert. Dann müssen bei Gebirgswässern Vorrichtungen eingebaut werden, um Geröll und den noch viel schädlicheren feinen Sand von den Turbinen fernzuhalten. Zumeist sind auch allerlei Gerechtsame abzulösen; Fischerei, Flößerei und Mühlen fordern Entschädigung. Ein großer Nachteil der Wasserkraft liegt, wie schon oben angedeutet, darin, daß die volle Ausnutzung des Kraftwerkes nur während eines Teils des Jahres möglich ist, während bei der Dampfkraft das ganze Jahr über ein stetiger Betrieb durchgehalten werden kann. Ein wichtiger Umstand spricht aber gewaltig dafür, die Wasserkräfte nach Möglichkeit für unsere Energieversorgung ausnutzen. Bei der Kohle zehren wir vom Vorrat an Sonnenenergie, den die Vorzeit für uns aufgespeichert hat, während die Wasserkraft sich stets erneut. Ferner nützen wir bei der Umwandlung in mechanische Energie zur Zeit nur etwa 15 v. H. des Energievorrates der Kohle aus; die Hoffnung, durch unmittelbares Umwandeln der Brennstoffenergie in elektrische Energie (in galvanischen Elementen) diese überaus ungünstige Ausbeute von Grund aus zu verbessern, ist noch unerfüllt und wird vielleicht niemals erfüllt werden. Was nun die besonderen Forderungen der Verbraucher von elektrischer Energie anlangt, so lassen sie sich nach 3 Richtungen gliedern, in Bezug auf die Art, die Zeit und den Ort der Energieversorgung. Was die Art des Stromes anlangt, so wird der Fernstrom gewöhnlich als hochgespannter Wechselstrom bezogen und beim Verbraucher auf die von ihm benötigte Spannung herabgesetzt, z.B. von 100000 Volt zunächst auf 6000 Volt und dann auf die Gebrauchsspannung 150 Volt. Wenn nötig, wird der Wechselstrom durch rotierende Umformer in Gleichstrom umgewandelt; so brauchen die Aluminiumwerke 500 Volt Gleichstrom. Was die Zeit des Strombezuges anlangt, so wird für elektrochemische Zwecke möglichst stetige Stromlieferung verlangt, während für Motoren zumeist nur tagsüber und für Beleuchtung nur in den Abendstunden, im Winter auch frühmorgens Strom verlangt wird. Andererseits wird das Kraftwerk möglichst nach gleichmäßiger Belastung streben und gern für die Nachtstunden den Strom zu Vorzugspreisen liefern, aber in der Spitzenzeit das Karbidwerk usw. am liebsten abschalten. In Zeiten des Wassermangels wird freilich das Kraftwerk seinen Verpflichtungen nicht recht nachkommen können. Deshalb werden von den Wasserkraftwerken besonders Großabnehmer für 6 oder höchstens 9 Monate des Jahres gesucht. Diese Einschränkung läßt sich jedoch nicht ohne schwerwiegende Nachteile hinnehmen. Abgesehen von der geringeren Ausnutzung der Fabrik entsteht die schwierige Frage, was man während der stromlosen Zeit mit den geschulten Fabrikarbeitern anfangen soll. Was den Ort der Stromabnahme anlangt, so ist es für die Verbraucher in vielen Fällen recht unbequem, daß die großen Wasserkraftwerke weitab im Gebirge liegen; denn die chemischen Fabriken wollen auch ihre Rohstoffe möglichst aus der Nähe beziehen, z.B. die Karbidwerke ihre großen Mengen Koks und Kalk, und der Absatz der Erzeugnisse darf nicht durch zuviel Frachtkosten übermäßig verteuert werden. Wenn sich auch der elektrische Strom auf große Entfernungen mit mäßigen Verlusten übertragen läßt, so verteuern doch Bau und Unterhaltung langer Fernleitungen die elektrische Energie sehr wesentlich, zumal wenn die Leitung nicht voll ausgenutzt wird. Was die chemische Industrie im besonderen anlangt, so braucht sie nicht nur elektrische Energie, sondern auch Dampf zum Heizen und Kochen; es ist also eine eigene Dampfkesselanlage sowieso erforderlich, an welche eine eigene elektrische Zentrale anzuschließen, keine übermäßigen Kosten verursacht. Jedoch wird in Ländern mit billiger Wasserkraft und sehr teurer Kohle, wie der Schweiz, der elektrische Strom auch zum Heizen und zum Eindampfen verwendet. Zum Schluß tritt uns die Frage entgegen, wie groß wohl die Kraftwerke am zweckmäßigsten gebaut werden sollen. Zwar arbeitet an sich ein Kraftwerk um so wirtschaftlicher, je größer es ist, aber bei Betriebsstörungen im Kraftwerk ist naturgemäß der Schaden für die Verbraucher um so schlimmer, je größer die ausfallenden Einheiten sind. In der gegenwärtigen Unglückszeit unablässiger wirtschaftlicher Kämpfe kommt hinzu, daß ein Ruck am Schalthebel eines Großkraftwerkes viele Tausend fleißiger Menschen plötzlich zu unfreiwilliger Muße zwingen kann. Deshalb haben sich z.B. in Berlin gar manche Stromverbraucher eigene elektrische Zentralen eingerichtet oder ihre längst stillgelegten alten Anlagen wieder in Betrieb genommen.