Städtisches Elektrizitätswerk Schweinfurt

Allgemeines

NameStädtisches Elektrizitätswerk Schweinfurt
OrtssitzSchweinfurt (Ufr)
Art des UnternehmensElektrizitätswerk
AnmerkungenMit Wasserkraftwerk am Main, mit Dampfturbinen als Hilfkraft.
Quellenangaben[Ludin: Wasserkräfte I (1913) 267]




Unternehmensgeschichte

Zeit Ereignis
1903 Fertigstellung
Juli 1905 Betriebseröffnung
01.01.1907 Anschlußgröße für Licht: 277 kW, für Kraft: 413 kW
01.01.1908 Anschlußgröße für Licht: 357 kW, für Kraft: 618 kW
01.01.1909 Anschlußgröße für Licht: 436 kW, für Kraft: 756 kW
01.01.1910 Anschlußgröße für Licht: 480 kW, für Kraft: 874 kW
01.01.1911 Anschlußgröße für Licht: 513 kW, für Kraft: 874 kW




Produkte

Produkt ab Bem. bis Bem. Kommentar
Elektrizität 1905 Inbetriebnahme im Juli     Wasserkraft + Dampfturbinen




Allgemeines

ZEITab 1908
THEMAÖrtliche und hydrographische Vorbedingungen
TEXTBei dem Städtchen Schweinfurt ist der Main auf eine kurze Strecke in zwei Arme geteilt. Der linke gekrümmte Arm, der den Namen Saumain führt, war von alters her durch zwei niedrige, primitive Überfallwehre, das sogenannte Bleiweiß- und das Elefantenbuckelwehr, abgesperrt. Das hier vorhandene Gefälle von höchstens 2,2 m wurde in 3 Mühlen ausgenutzt. An dem gestreckt vor der Stadt hinfließenden Hauptarm war gleichfalls mindestens seit 200 Jahren eine Mühle mit zahlreichen hintereinandergeschalteten unterschlächtigen Wasserrädern im Betrieb, wie ein von Anfang des 17. Jahrhunderte überlieferter Stich beweist. Die Anlagen erlitten im Laufe dee letzten Jahrhunderts mannigfache Umgestaltungen, unter anderem durch Brücken- und Schleusenanlagen. Über den stark eingeengten Hauptarm führte bis ca. 1903 eine eiserne Brücke, zwischen deren Pfeilern bewegliche Wehrverschlüsse verschiedener Konstruktion (Nadeln, Hubschütze und Trommelwehr) eingebaut waren. Die drei Grundablässe hatten Lichtweiten von nur 6,65, 5,76 und 6,36 m, die Floßgasse rechts daneben war 9,72 m breit. Bei den schwierigen Hochwasser- und Eiegangsverhältnissen des Mains erwiesen eich diese Einrichtungen je langer je mehr als unzulänglich. Der Main, der aus der Vereinigung zweier Quellflüsse, des roten und weißen Mains, entsteht, hat bei Schweinfurt eine Lauflänge von 104 km und ein Niederschlagsgebiet von 12.704 qkm hinter sich. Er ist seinem hydrographischen Charakter nach ein ausgesprochener Mittelgebirgsfiuß, die Niederwasserzeit ist scharf ausgeprägt und die Unterschiede zwischen Niederst- und Höchstwasser bedeutend, das Verhältnis der betreffenden Wassermengen 1 : 140. Zahlenmäßig wird die Niedeistwassermenge bei Schweinfurt zu 14 cbm/s, die Höchstwassermenge zu 2000 cbm/s angenommen. Die Hochwasser treten bei der starken Beteiligung undurohlässiger Flächen im Einzugsgebiet trotz dichter Bewaldung sehr schroff und häufig mit überraschender Schnelligkeit, namentlich bei plötzlichem Temperaturaufgang zu Ausgang des Winters,
auf, und wenn sie den Main infolge vorausgegangener starker Kälte mit Eis bedeckt antreffen, so entwickeln sich gewaltige Eisstöße, von verheerender Kraft. Die alten, ziemlich primitiv und viel zu eng angelegten Wehrbauten an der städtischen Mühle bedeuteten unter diesen Verhältnissen eine ständige Gefahr für die oberhalb gelegenen Stadtteile, und die nach dem Saumain führenden Überfallwehre wurden bei jedem größeren Eisstoß stark in Anspruch genommen, namentlich da es häufig nicht möglich war, die mit Nadeln verschlossenen Offnungen rechtzeitig frei zu
machen. Tatsächlich brach denn auch am 4. Februar 1897 bei einem solchen Anlaß das am meisten gefährdete Elefantenbuckelwehr durch, womit die schon lange schwebende Frage einer Neugestaltung der gesamten Wehranlagen brennend wurde. Da nun ohnedies die staatliche Flußbauverwaltung vor der Aufgabe stand, die längst unzulängliche Schleusenanlage entsprechend den Bedürfnissen der für später in Aussicht genommenen Kettenschiffahrt zu vergrößern, und da außerdem die baufällig gewordene alte eiserne Brücke dringend einen Ersatz erheischte, so einigten sich Staatsverwaltung und Stadtgemeinde um so eher zu gemeinsamem Vorgehen. Von Anfang an lag dabei auf Seiten der Stadtverwaltung der Plan einer stärkeren Ausnutzung der Wasserkraft zugrunde, die bei elektrischer Verteilung in einer aufstrebenden Stadt von 20.000 Einwohnern eines lohnenden Absatzes sicher sein durfte. Es wurde vereinbart, daß die Stadt Schweinfurt dem bayerischen Staat das für den Umbau erforderliche Gelände unentgeltlich abtreten und außerdem einen Barzuschuß zu den Baukosten leisten sollte. - Dieser Anteil der Stadt bat sich nach der Ausführung auf rd. 169.000 bei 1.407.000 M. Gesamtkosten gestellt. Die für die Wasserkraftgewinnung allein erforderlichen Bauaufwendungen (Kanal und Turbinenanlage) bestritt die Stadt allein, außerdem übernahm sie die Unterhaltungspflicht an der Floßgasse, dem beweglichen Teil des Überfallwehrs und des Grundablasses und der rechtseitigen Hälfte der Steinbauten der neuen Brücke.
QUELLE[Ludin: Wasserkräfte I (1913) 267]


ZEITab 1908
THEMANeuanlage
TEXTDas Elefantenbuckelwehr wurde beseitigt, der Mühlkanal der beiden unteren Mühlen am linken Ufer größtenteils zugeschüttet und ein neuer kürzerer Graben quer durch die Mühleninsel nach dem Saumain geführt. Die verbleibende Öffnung zwischen den beiden Inseln wurde als Grundablaß ausgebildet an Stelle der früheren Grundablässe unter der Straßenbrücke, während der Hauptarm durch ein festes Überfallwehr mit beweglichem Regulieraufsatz von 35 m Lichtweite abgeschlossen wurde. Die eiserne Brücke wurde durch eine neue mit durchlaufenden Trägern ersetzt, die die erheblich vergrößerte Lichtweite in 3 Offnungen, die mittlere: Grundwehr- und Floßgasse frei überspannend, überbrückt. Der alte Mühlkanal blieb bestehen, mußte aber entsprechend der vermehrten Wasserbenutzung erweitert werden. Das Turbinenhaus kam an die Stelle der ehemaligen Lohmühle zu stehen. Die Schiffsschleusenanlage wurde erheblich vergrößert und nimmt jetzt die ganze Länge der unteren Maininsel ein.
QUELLE[Ludin: Wasserkräfte I (1913) 269]


ZEITab 1908
THEMAStauanlage
TEXTDie größte Schwierigkeit bot unter den vorliegenden, bereits geschilderten schwierigen Abflußverhältnissen die Ausgestaltung der Stauanlage. Im Interesse einer ausgiebigen Ausnutzung der Wasserkraft, namentlich bei dem ohnehin
knappen Niederwasser, mußte der Wehrverschluß gut dicht halten. Ferner mußte es möglich sein, ihn auch bei Frost stehen zu lassen, ohne einen Verlust der Bewegungsmöglichkeit und eine Zerstörung bei den rasch anlaufenden Eisstößen befürchten zu müssen. In letzterer Beziehung mußte daher namentlich verlangt werden, daß die Freilegung der ganzen Wehröffnung in kürzester Zeit ermöglicht wurde. Zur Lösung der schwierigen Aufgabe wurde schon 1898 ein Wettbewerb ausgeschrieben, in dem noch zur Erleichterung die Möglichkeit zugelassen war, die an sich geforderte einheitliche Öffnung von 35 m Lichtbreite durch zwei solche von je 18 m zu ersetzen. Dieses Ausschreiben lieferte indessen keine brauchbaren Ergebnisse. Die Lösung fand sich einige Jahre später in dem von Carstanjen, Direktor der Brückenbauanstalt Gustavsburg, aufgestellten Entwurf eines Walzenabschlusses zunäohst für den 18 m weiten Grundablaß zum Saumain, dem dann ein entsprechender Entwurf für den Verschluß des Hauptwehres folgte. Mit Rücksicht auf die historische Bedeutung dieses ersten Entwurfs der inzwischen zu vielfacher Verwendung gelangten Wehrart mag derselbe hier näher beschrieben werden. Der Verschlußkörper ist als frei sich selbst tragende eiserne Walze ausgebildet, die
durch Seile oder Ketten auf seitlich in Nischen der Wehrpfeiler eingelassenen Zahnstangen auf und abgerollt wird. Der Querschnitt kann beliebig gestaltet werden; im Falle des Schweinfurter Grundablasses ist er birnenförmig gebildet, um den Auftrieb zu vermindern. Zur Abdichtung auf der Sohle ist ein eichener Dichtungsbalken angebracht; die seitliche Abdichtung wird durch Ledermanschetten gebildet, die durch den Wasserdruck fest auf eine entsprechend bearbeitete Auflagerfläche am Pfeiler gepreßt werden. Die senkrechte Abschlußhöhe beträgt 4,136 m, der größte auftretende Spiegelunterschied zwischen Ober- und Unterwasser 3,6 m. Die Lüftung des Verschlusses wird durch zwei auf Böcken über den Seitenpfeilern aufgestellte Winden mittelst Drahtseilen, die um die zylindrischen Walzenenden geschlungen sind, bewerkstelligt, und zwar durch Handantrieb. Zur völligen Hebung der 72 t schweren Walze über Hochwasser (etwa 5 m über Sohle) müssen 12 Mann drei Stunden lang an den gekuppelten Triebkurbeln arbeiten. Zur Ausgleichung des Auftriebes ist in den Walzenkörper ein zweites rd. 1,7 m weites Rohr eingebaut, das an den Stirnen offen ist und sich bei steigendem Unterwasser selbsttätig füllt; außerdem sind die erwähnten Zugseile noch als endlose Seile über eine am unteren Fuß des Windenbockes angeordnete Rolle geführt, so daß man die Walze bei Bedarf auch zwangsläufig fest gegen die Dichtungsschwelle andrücken kann. Es sei hier eingeschaltet, daß die neueren Ausführungen der Walzenwehre in den Einzelheiten stark von der beschriebenen ersten Ausführung abweichen. Schon der Entwurf zum Verschluß des Überfallwehres im Hauptarm brachte wesentliohe Verbesserungen. Die Lichtweite beträgt hier 36 m, die Walzenlänge 37 m, die Verschlußhöhe 2 m. Die Waize ist durchweg als Kreiszylinder gebildet und aus 28 mm starken Flußeisenblechen in 3 m langen Schüssen genietet; zur Sohlendichtung hat der Eichenbalken hier in die Grundschwelle eingelegt; die Seitendichtung wird bewirkt durch geteerte, um die Walzenenden geschlungene Hanfgurten,
die sich auf die entsprechend bearbeitete Nischenlaibung pressen. Die Zahnstangenbahn ist nicht mehr geradlinig, sondern im unteren Teil viel steiler gestellt, um dem Auftrieb besser zu begegnen und den Seilzug entsprechend dem Austauchen der Walze aus dem Wasser gleichmäßiger zu halten. Der Antrieb, wohl die wichtigste Vereinfachung, ist nur einseitig angelegt, da die Walze an sich hinreichende Drehungsfestigkeit besitzt, und das freie Walzenende ist nur zur größeren Sicherheit neben der Zahnstange noch durch eine oben am Pfeiler festgemachte Gall'sche Kette gehalten. Das Anheben, das hier der Eisgänge wegen rasch erfolgen muß, wird durch einen 18-PS-Drehstrommotor in weniger als 1/4 Stunde bewirkt (um 4 m). Als Aushilfe ist aber auch Handantrieb vorgesehen. Als Aufzugsmittel dienen zwei Drahtseile von je 46 mm äußerem Durchmesser, aus Tiegelgußstahldraht. Das Gewicht des Verschlußkörpers von 88 t überwiegt hier den Auftrieb, solange nicht das Unterwasser höher als 1 m über Wehrrücken steht; steigt es noch höher, so findet es durch vier im Walzenmantel ausgesparte Offnungen den Eintritt in vier die obere Querschnittshälfte der Walze auf beiderseits 12 m Länge einnehmende Ballasträume, wodurch ein Aufschwimmen der Walze verhindert wird. Die Anlage hat den Erwartungen vorzüglich entsprochen. Sie hat im zweiten Winter ihres Bestehens zwei Eisgänge auszuhalten gehabt, von denen der erste, weil er überraschend bei Naoht eintrat, den Überfall verschlossen vorfand. Man merkte erst am anderen Morgen an dem Vorhandensein einer kompakten Eismasse oberhalb der Walze und an einigen auf der Walze liegenden Schollen, daß ein beträchtlicher Eisstoß, ohne Schaden anzurichten, seinen Weg über die Walze genommen hatte. Trotzdem das Eis vor der Walze so dicht gelagert war, daß erst nach einem Anheben um 30 cm das Wasser unter der Walze abzuströmen vermochte, ging dieses Anheben ohne Schwierigkeiten vonstatten. Vor dem zweiten Eisgang öffnete man das Wehr rechtzeitig. Nach Äußerung der staatlichen Flußbaubehörde hat es sich auch bestätigt, daß man die Walzenverschlüsse bei Frost ohne Gefahr bis zum Eintritt höherer Wasserstände stehen lassen, beliebig heben und senken und in jeder Höhenlage festhalten kann. Bei der durch die Umgestaltung der Gesamtanlage geschaffenen günstigen, gegen das Wehr zu sich erweiternden Form des Flußschlauchs war es auch möglich, die Eisstöße dadurch abzuschneiden, daß man vom Beginn der Frostbildung an, sobald sich eine
Eisdecke von etwa 10 cm gebildet hatte, die Walze etwas lüftete, worauf das Eis bis auf 1 km vom Wehr nach aufwärts abzog und in Schollen zerbrochen unter der Walze abgeführt wurde. (Bei neueren Anlagen hat man mit Vorteil zu diesem Zweck auf dem Walzenkörper eine umlegbare besondere Eisklappe von etwa 30 cm Höhe angebracht, wodurch die Wasser Verluste erheblich gemindert werden). Eine Vereisung der Zahnstangen, die das Heben der Walzen behindert hätte, ist
bisher nicht vorgekommen. Antreibende Gegenstände wie große Eisschollen, Floßholz, ausgerissene Bäume, treibende Kähne, die oft bei Hochwasser mit großer Gewalt an die halb gehobenen Walzen stießen, haben nie Beschädigungen hervorgerufen.
QUELLE[Ludin: Wasserkräfte I (1913) 269]


ZEITab 1908
THEMABaulicher Teil der Wehranlage
TEXTDer Steinbau des Grundwehres ist in solidester Weise durchweg mit Schichtenmauerwerk verkleidet; die feste Grundschwelle hat gewölbten, glatten Bücken, alle Kanten und Ecken sind mit Sandsteinquadern besonders gegen die Wirkungen der Eisstöße geschützt. Der Baugrund ist ein fester Sandstein. (Zu erklaren ist noch, weshalb der Stauspiegel nur auf Höhe der Walzenachse eingetragen ist: es ist dies der niedrigste, von den Triebwerken vorschriftsgemäß mit Rücksicht auf die Schiffahrt zu haltende Wasserspiegel. Höher kann vorläufig mit Rücksicht auf die baulichen Verhältnisse der vorhandenen Mühlen nicht gestaut werden. Es ist aber, im Interesse der Wasaerkraftausnutzung und auch der geplanten Großschiffahrt auf dem oberen Main, eine Stauerhöhung um 1 in in Aussicht genommen, daher die sonst für den jetzigen Stau unerklärliche Höheneinteilung des Wehrs.) In den linken Trennungskörper zwischen Wehröffnung und Sohiffahrtskanal ist eine 3 m weite Fischtreppe eingebaut. - Der Hauptfisch ist auch hier der Lachs, sein Fang geht aber ständig zurück, und es mag hier, wie vielfach anderwärts, die wirtschaftliche Berechtigung der Aufwendungen für den Bau der Fischtreppe und des ständigen Wasserverlustes wohl angezweifelt werden. - Die Schiffsschleuse besteht aus zwei hintereinander geschalteten Kammern von etwa 42 und 76 m Nutzlänge bei 11 m nutzbarer Torweite; die Wände sind geböscht und abgepflastert, ein langer Unterkanal kann bei später eintretendem Bedarf noch zur Schleppzugschleuse ausgebaut werden. Die rechts an das Walzenwehr anschließende
Floßschleuse ist in der Hauptsache unverändert geblieben, sie wird noch durch das alte Trommelschütz verschlossen. Infolge einer mainabwärts vorgenommenen Flußregulierung trat eine beträchtliche Senkung der Mainsohle auf, so daß eine Verlängerung der Floßgasse nötig wurde; zur weiteren Abhilfe hat man am unteren Ende die bekannten Floßfedern eingebaut. Die Länge der Floßgasse beträgt zurzeit etwa 180 m, das entspricht bei tiefstehendem Unterwasser einem Gefälle von ungefähr 1:50.
QUELLE[Ludin: Wasserkräfte I (1913) 273]


ZEITab 1908
THEMAWerkkanal
TEXTAn die Floßschleuse schließt rechts der Einlauf zum Oberkanal des Elektrizitätswerkes an. Dieser benutzt zur Hälfte den alten überbauten städtischen Mühlkanal, die andere Hälfte wurde durch Abgraben des alten Trennungsdammes
gewonnen, der seinerseits durch eine Mauer ersetzt wurde. Der Kanal hat bei normalem Stau 2,6 m Wassertiefe und ist abzüglich einer 2 m starken Mittelmauer 11,6 bis 13,6 m breit. Als Schutzvorrichtungen gegen Schwimmkörper folgen sich der Reihe nach: ein Schwimmbalken, der nach der Floßgasse ablenkt, ein schräg gestellter Grobrechen, aus Flacheisen in etwa 80 mm Stababstand, mit niedriger Schwelle und Spülschleuse nach der Floßgasse. Gleich dahinter beginnt die Trennungemauer, die ehemalige Begrenzung des alten Mühlkanals. Hier sind zwei einfache hölzerne Abschlußschützen angebracht. Zuletzt folgt dann unmittelbar beim Turbinenhaus der gleichfalls schräg gestellte Feinrechen (30 mm Stababstand) and eine zweite Spülschleuse von 3 m Lichtweite nach der Floßgasse. Eine Schwelle ist hier nicht,mehr vorhanden und bei der unbedeutenden Kanallänge von 60 m auch nicht nötig. Sie Sohle des Unterkanals liegt um 2,60 m unter der des Oberkanals und ist gegen früher gleichfalls erheblich verbreitert tind auch vertieft (auf 202.60 +NN) gegenüber dem alten Zustand. In Anbetracht der lang dauernden Niederwasserstände, die am Kanalauslauf äußerstenfalls bis auf 203,2 +NN herabgehen und namentlich angesichts der erwähnten Sohlensenkung des Mains liegt die Unterkanalsohle wohl etwas zu hoch. Wenn schon die teuere Ausführung der Unterkanäle zur Sparsamkeit mahnt, sollte doch die Wirtschaftlichkeit darüber nicht vernachlässigt werden. (In Schweinfurt entsteht ausweichlioh einer Aufnahme der Wasserspiegel noch bei einem Pegelstand von 0,96 im Unterkanal ein Gefällsverlust von 42 cm, das
ist bei 180 m Länge ein Relativgefälle von 1:400, also außergewöhnlich viel.) Gegen die Floßgasse ist der Unterkanal auf 30 m Länge noch durch einen mit Mauern eingefaßten Damm abgeschlossen, dann folgt eine geböschte Zunge, die mit einer dünnen Betonschale abgedeckt ist. Rechts, gegen die hochliegende Uferstraße zu, bilden die Grundmauern der Maschinenanlage und eine hohe Ufermauer die Begrenzung, dann folgt steile, gepflasterte Böschung.
QUELLE[Ludin: Wasserkräfte I (1913) 273]


ZEITab 1908
THEMATurbinenanlage
TEXTDas Turbinenhaus wurde auf der Stelle der alten, abgebrochenen Loh- und Schneidemühle errichtet. Der Platz dafür war nach der Landseite durch die bestehende Straße beschränkt, dagegen war es ohne Verschlechterung der bisherigen Abflußverhältnisse möglich, die nötige Breite nach dem Flußbett hin zu gewinnen; dadurch entstand die nach unten sich erweiternde Gestalt des Oberkanals. Es sind zwei Turbinenkammern von je 6,7 m Lichtweite nebeneinander angeordnet. Sie werden durch eine 1,6 m starke Zwischenmauer getrennt. Aus sogleich näher zu erörternden Gründen hat man Turbinen mit senkrechter Welle und Zahnradantrieb für die waagerecht liegende Dynamowelle gewählt. Der, mit Ausnahme einiger mitbenutzten alten Grundmauern, ganz aus Beton hergestellte Grundbau ist auf Kiesboden gesetzt und gegen Unterquell ungen durch dreifache Spundwandstellung gesichert. Eine jede Kammer ist für sich gegen das Oberwasser durch hölzerne Schützen abschließbar, die von Hand durch Zahnstangenwinden gehoben und gesenkt, in Gefahrfällen aber auch durch Auslösen einer Klinke frei herabgeworfen werden können. Die Saugrohre sind in Beton ausgeführt; in den unteren Ablaufkanälen können doppelte Dammbalkenwände eingesetzt werden, um auch sie trocken zu legen. Die hochliegenden Oberwasserkammern können bei allen Wasserständen unter 2,2 a. Pegel, d.h. durchschnittlich während 360 Tagen im Jahr durch bloßes Absperren der Oberwasserschützen und Ziehen eines einfachen Handventils in kürzester Zeit entleert werden. Die Unterwasserkanäle sind überwölbt, der näher am Lande liegende auf eine größere Länge, um Raum für die Schaltanlage zu schaffen. Es fällt die große Höhe des Grundbaues auf; sie ist nicht durch das ziemlich tiefliegende Hochwasser, sondern lediglich durch die Notwendigkeit bedingt, die Maschinenhalle, schon aus Schönheitsgründen, auf Straßenhöhe zu legen. Man war dadurch gezwungen, mindestens 2 m über das an sich notwendige Höhenmaß hinauszugehen. Eine Folge der gewählten Maschinenanordnung ist die große Einfachheit des Turbinengrundbaues, und die in dieser Einfachheit begründeten Vorteile hinsichtlich der Bauausführung und ganz besonders hinsichtlich des Betriebes haben bei der Wahl des Turbinensystems hier zuletzt den Ausschlag gegeben. Anfänglich hatte man die Aufstellung mehrfacher Turbinen im Auge, und zwar auch solche mit senkrechter Welle, denn bei den gegebenen Gefälls- und Hochwasserverhältnissen mußte die waagerechte Wellenanordnung von vornherein außer Betracht bleiben. Nach dem aufgestellten Programm sollten Einheiten von je etwa 16 cbm/s Schluckfähigkeit bei 2,6 m Normalgefälle, entsprechend 400 PS normaler Leistung, eingebaut weiden. Sollten daher die vorgesehenen Drehstrommaschinen unmittelbar angetrieben werden, wofür allermindestens bei so kleiner Leistung eine minutliche Umlaufzahl von 100 zu verlangen gewesen wäre, so hätte man beispielsweise bei Dreiradturbinen ein Laufrad von der Kennziffer n_s = (1 / Wurzel-3) * (100 / Wurzel2,5) * (Wurzel[400 / Wurzel2,5^3]) = 368 ausführen müssen. Das geht aber schon über das überhaupt Erreichbare hinaus, und auch bei Verminderung der Ansprüche auf Umlaufzahl hätte man immer noch so schlechten Wirkungsgrad bei gleichzeitig außerordentlich schlechter Ausnutzung des Dynamomaterials erhalten, daß ein Nutzen von der Anordnung des unmittelbaren Antriebs nicht zu erwarten gewesen wäre. Auch die Turbinen und der ganze Grundbau wären natürlich sehr teuer geworden, so daß es sich auch verbot, mit der Zahl der Laufräder noch höher zu gehen. Zahnradantrieb war also auf alle Fälle geboten. Wenn man sich zu seiner Anwendung aber nun einmal verstanden hatte, so lag tatsächlich kein stichhaltiger Grund mehr vor, an der Anwendung mehrfacher Turbinen festzuhalten, die annähernd um ebensoviel teurer gekommen wären als die Stromerzeuger sich vielleicht, gegenüber Antrieb von einem einzigen Laufrad aus, noch hätten verbilligen lassen. Das Hauptbedenken gegen die Anwendung einfacher Turbinen war die Befürchtung, daß es nicht gelingen würde, mit einem so großen Laufrad, wie es dann erforderlich war, einen annehmbaren Wirkungsgrad zu erzielen. Die Lieferantin der jetzt ausgeführten Anlage gab indes mit ihrem Angebot in dieser Beziehung zufriedenstellende Zusicherungen ab, so daß man sich in Anbetracht der großen praktischen Vorzüge der Einradturbinen doch zu ihrer Ausführung entschloß. Diese Vorzüge sind einmal die größere Billigkeit und Einfachheit des Grundbaues und dann, in Zusammenhang damit, die außerordentliche Erleichterung der Beaufsichtigung und Unterhaltung der Turbinen im Betrieb. Bei der Schnelligkeit, mit der die ganze Turbine jetzt trocken zu legen ist, können vorkommende Störungen viel rascher und mit Benutzung natürlicher Betriebspausen festgestellt und beseitigt werden, auch ist zu erwarten, daß die Bequemlichkeit, mit der die Nachschau vorzunehmen ist, die im Interesse der guten Erhaltung wünschenswerte regelmäßige Untersuchung häufiger und mit größerer Genauigkeit vornehmen läßt. Dies sind so große Vorzüge, daß man ihnen gegenüber ruhig einen kleinen Verlust an Wirkungsgrad in Kauf nehmen dürfte. Nach dem Ergebnis der Abnahmeversuche muß überdies angenommen werden,
daß der mit Doppelturbinen etwa erzielbare Gewinn höchstens 2 bis % betragen hätte. Es wurde bei diesen Versuchen bei einem Nutzgefälle von 2,72 m und einer Beaufschlagung von 12,8 cbm/sek, entsprechend etwa 3/4 der Vollast, ein mechanischer Gesamtwirkungsgrad der Maschinenanlage von 83 % festgestellt. Zieht man die hierin einbegriffenen Verluste in den Zahnrädern und den Lagern der Dynamowelle mit etwa 3 bis 4 % ab, so gelangt man zu einem mechanischen Wirkungsgrad der Turbine von 84 bis 85 %, was für eine so leistungsfähige Turbine als ein außerordentlich hoher Wert zu bezeichnen ist. (Aus den oben angegebenen Konstruktionsziffern berechnet
sich nämlich eine Kennziffer = 266, das Laufrad ist also ein ausgesprochener Schnelläufer.) Es liegt nahe, einen Vergleich mit dem Laufrad der großen Hochwasserturbinen von Beznau anzustellen, das für ähnliche Verhältnisse wie die Schweinfurter Turbine gebaut ist. Dazu diene die nachstehende Tabelle:
Ein Laufrad (HW-Turbine): Sohweinfurt / Beznau
D = äußerer Laufraddurchmesser [mm]: 2400 / 2400
B = Eintrittsbreite des Laufrades: 900 = 0,375 * D / 780 = 0,30 * D
Zahl der Leitschaufeln: 38 / 24
Lichter Schaufelzwischenraum vor dem Spalt [mm]: 200 / 310
Laufradschaufeln: 30 / 19
Mechanischer Wirkungsgrad bei Vollast [%] mindestens: 79 / 70
Normalgefälle (netto) [m]: 2,6 / 3,5
Wasserdurchlaß [cbm/s]: 16 / (37 / 3) = 12,33
Normale Leistung Et [PS]: 422 / (1200 / 3) = 400
Umlaufzahl je Min: 40,5 / 66,6
Reduzierte Leistung E-T [PS]: 106 / 61
Reduzierte Wassermenge Qr: 10,1 / 6,6
Reduzierte Umlaufzahl n-R: 25,6 / 35,6
Spezifische Umlaufzahl n-s: 266 / 278
Beide Laufräder haben also annähernd gleiche Kennziffer und genau gleichen äußeren Durchmesser. Die Beznauturbine ist aber in bezug auf Umlaufzahl, die Schweinfurtturbine in bezug auf Leistung mehr beansprucht. Daher der Unterschied in der Eintrittsbreite der Räder, die bei Sohweinfurt außergewöhnlich groß, nämlich = 0,375 * D gewählt ist. Ganz bedeutend aber ist der Unterschied im Wirkungsgrad. Bei diesem Vergleich darf natürlich die Art des Einbaues und der Wasserführung in den bei Beznau mehr gekrümmten und zum Teil ungünstig geführten Saugrohren nicht unberücksichtigt bleiben, aber es ist doch zweifellos, daß ein beträchtlicher Teil des schlechten Wirkungsgrades auch auf Rechnung des Laufrades selbst zu setzen ist. Die früher erwähnte und gelegentlich schon als unzutreffend bezeichnete Auffassung, daß bei Hochwasserturbinen dem Wirkungsgrad eine untergeordnete Bedeutung beizumessen sei, hat zweifellos auch dem Turbinenkonstrukteur vorgeschwebt und ihn veranlaßt, zugunsten der Materialersparnis (Einlaufbreite, Höhe der Turbinenkammern, Zahl der Schaufeln) die Wirtschaftlichkeit (Materialausnutzung durch Steigerung des Wirkungsgrades) zu vernachlässigen. In bezug auf die Anordnung der Oberwasserkammer ist übrigens die Anlage Beznau mit ihren Spiralkammem der Schweinfurter überlegen, immerhin hat man hier durch seitliche Aufstellung der Turbine und halbrunde Ausbildung der Rückwand den Eintrittsverlust auch etwas herabgemindert. Zur Wahl des Normalgefälles ist zu bemerken, daß 2,6 m nach Ausweis des Leistungsplans ein wohl zu weit unter dem "günstigsten" liegender Wert ist; mit 2,8 bis 3 m hätte man für die Turbine 2 bis 3 cbm/sek Wasserdurchlaß mehr gewonnen, ohne nennenswert an Leistung in der Hochwasserzeit einzubüßen, freilich hätte man dann auch das maßgebende Gefälle entsprechend größer nehmen müssen, das entschieden zu klein gewählt ist. In konstruktiver Beziehung ist von der Schweinfurter Turbine noch zu bemerken, daß ihre Welle in einem auf Maschinenbodenhöhe aufgebauten, durch Öldruck von 10 atm. entlasteten Ringspurlager hängt und durch drei Führungslager, das unterste im Ausgußkranz eingebaut, gehalten ist. Die Leitradschaufeln werden durch den gleichfalls mit 10 atm. Öldruck betriebenen Hilfsmotor vom Maschinenboden aus selbsttätig gesteuert.
QUELLE[Ludin: Wasserkräfte I (1913) 275]


ZEITab 1908
THEMAElektrische Einrichtung
TEXTJede Turbine arbeitet auf eine besondere Drehstrommaschine mit einem Übersetzungsverhältnis von 40,5:150. Der erzeugte Strom hat 3500 Volt Spannung bei 50 Perioden in der Sekunde, die normale Höchstleistung der Maschine ist mit 360 kVA reichlich bemessen worden, da man bei dem zu erwartenden nicht unbedeutenden Kraftanschluß mit einer kräftigen Phasenverschiebung rechnen mußte. Die normale Turbinenleistung von 400 PS kann mit dem gewählten Dynamomodell jetzt noch bei einer Phasenverschiebung von 75 bis 80 % mit Sicherheit ausgenutzt werden. Zugleich erhöht sich in den Abendstunden, wo diie stärkere Beteiligung des Lichtbedarfes die Phasenverschiebung vermindert, die Belastungsfähigkeit der Maschinen, so daß als Normalleistung der Wasserkraft nicht 2 X 400, sondern mindestens
2 X 450 PS angenommen werden darf, welche Leistung bei Gefällen über 2,65 m schon voll vorhanden ist. Die Erregermaschinen sind jeder Maschine angebaut und liefern Strom von 80 bis 90 Volt. Die Schaltanlage ist sehr einfach gehalten, was um so leichter möglich war, als mit Maschinenspannung unmittelbar in das Kabelnetz gearbeitet wird und Fernleitungen nicht vorhanden, umfangreiche Blitz- und Überspannungsschutzanlagen daher nicht erforderlich waren. Der Entwurf der ganzen Maschinenanlage stammt von Oskar v. Miller in München.
QUELLE[Ludin: Wasserkräfte I (1913) 278


ZEITab 1908
THEMADampfaushilfsanlage
TEXTEine Kraftaushilfe war schon mit Bücksicht auf den Rückgang der Wasserkraft bei Niederwasser und Hochwasser nötig, wo die Turbinenleistung auf 210 bzw. 180 PS sinkt. Da man aber bei den schlimmen Eis- und Hochwasserverhältnissen des Mains immer auch mit einer zeitweilig gänzlichen Betriebsstörung rechnen muß, hat man die Maschinenleistung gleich der normalen Leistung der Wasserkraft 800 PS genommen und auf zwei gleiche Parsonsdampfturbinen verteilt,
die im Maschinenraum aufgestellt sind. Dieselben sind der Raumersparnis halber und in Anbetracht der geringen durchschnittlichen Betriebsdauer mit Strahlkondensation, anstatt mit der wirtschaftlicher arbeitenden Oberflächenkondensation ausgerüstet und erhalten Dampf von 9,5 atm Betriebsdruck aus zwei im angebauten Kesselhaus aufgestellten Wasserröhrenkesseln von 240 bzw. 175 qm Heizfläche; Überhitzer sind nicht vorhanden. Dem Kessebaum angebaut ist ein Kohlenschuppen, aus dem sich ein rd. 28 m hoher gemauerter Schornstein erhebt. Die Nützlichkeit der Verwendung von Dampfturbinen so kleiner Leistung darf wohl in Frage gestellt werden, da sie, namentlich bei schlechter Belastung, verhältnismäßig sehr hohen Dampfverbrauch haben und auch in den Anlagekosten gegenüber anderen Betriebsmaschinen keinen Vorteil mehr bieten. Bei einer neuen Anlage ähnlicher Art würde man wohl besser Heißdampflokomobilen oder Dieselmotoren aufstellen, die alles in allem noch weniger Platz beanspruchen als Dampfturbinenanlagen mit ihren Kesseln und die bei solch kleinen Leistungen und so ungleichmäßiger Belastung
wirtschaftlicher arbeiten. Daß man in Schweinfurt unter den gegebenen Verhältnissen Dampfturbinen vorgezogen hat, dürfte hauptsächlich historisch zu erklären sein: Zur Zeit der Begründung der Anlage war die Dampfturbine im vollen Siegeslauf begriffen, ihre Konkurrenten, die Großlokomobile und der Dieselmotor, aber noch nicht so allgemein anerkannt, auch noch nicht ganz soweit technisch entwickelt.
QUELLE[Ludin: Wasserkräfte I (1913) 278


ZEITab 1908
THEMAVersorgungsgebiet und Stromverteilung
TEXTDas gegebene Versorgungsgebiet des Werkes war eng begrenzt: für die ausgebaute Kraft von höchstens 900 PS durfte in
einem betriebsamen Städtchen von 20000 Einwohnern mit zahlreichen kleinen und einigen größeren gewerblichen Betrieben rascher Absatz erhofft werden. Die Aussicht auf eine von dem Motorenanschluß erwartete stärkere Tagesbelastung und die Abgelegenheit der neueren, gewerblich starker besiedelten Stadtteile gab dem Drehstromsystem hier von vornherein das Übergewicht, trotzdem man mit seiner Annahme auf die Möglichkeit einer unmittelbaren Aufspeicherung überschüssiger Kraft verzichten mußte, die an und für sich in städtischen Netzen mit ihrem starken Lichtbedarf in der Regel als vorteilhaft leicht nachzuweisen ist. Die Länge des ausgeführten Hochspannungskabelnetzes für 3000 Volt betrug im ersten Ausbau bis Ende 1909 7 km, die Zahl der Spannungswandlerstationen, die, soweit sie auf Straßen und Plätzen zu stehen kamen, unterirdisch ausgeführt sind: 19. Die Gebrauchspannung in den von ihnen abzweigenden Verteilungsnetzen ist 110 Volt.
QUELLE[Ludin: Wasserkräfte I (1913) 279]


ZEITab 1908
THEMABetriebsergebnisse und Wirtschaftliches
TEXTGesamte nutzbare Stromabgabe: 1907/08: 773.200 kWh; 1908/09: Licht: 126.230 kWh, Kraft: 667.922 kWh, Höchstleistung: 295 kW; 1909/10: Licht: 148.868 kWh, Kraft: 677.695 kWh, Höchstleistung: 298 kW; 1910/11: Licht: 170.800 kWh, Kraft: 674.900 kWh, Höchstleistung: 350 kW. Diese Zahlen bekunden eine, an sich betrachtet, zwar ganz hübsche Entwicklung,
wennschon der baldige Stillstand in der Bewegung des Kraftanschlusses mit seinem ungünstigen Einfluß auf die Zentralenbelastung zu bedauern ist. Dagegen erhebt sich bei dem Vergleich der Ziffern der Höchstbelastungen mit der Leistungsfähigkeit des Werkes allen Ernstes die Frage, ob die Wasserkraft nicht für das jetzige Versorgungsgebiet zu groß sei; namentlich der Stillstand des Kraftanschlusses von 1910 auf 1911 ist in dieser Beziehung sehr auffällig. Das ist nun aber schon für den engeren Bezirk einer aufstrebenden Kleinstadt von 20.000 Einwohnern mit mehreren Fabriken, wie es Schweinfurt ist, nicht wohl anzunehmen, und man möchte eher denken, daß der Verbrauch vielleicht durch zu hohen Strompreis ferngehalten wird: eine Frage, die nachher noch berührt werden soll. Nimmt man einmal vorläufig die bessere Absatzmöglichkeit als gegeben an, so muß man auf Grund der obigen, im Vergleich mit den großen Überlandnetzen sehr niedrigen Ausnutzungsziffem sich sagen, daß man zweifellos spater einmal mit Nutzen zu einem gemischten Betrieb (mit Dampfergänzung auf die Belastungsspitzen auch bei voller Wasserkraftleistung) übergehen wird, zumal die günstige Voraussetzung des Zusammentreffens von Winterlast und guter Wasserführung beim Main, als einem Mittelgebirgsfluß, zutrifft.
QUELLE[Ludin: Wasserkräfte I (1913) 279]


ZEITab 1908
THEMAAusbaugröße
TEXTOhne auf diese, vorerst noch etwas ferner liegende Frage (die nach Mitteilungen der Betriebsleitung in Schweinfurt im Auge behalten wird) näher einzugehen, kann man doch diejenige der Ausbaugröße der Wasserkraft als solcher etwas näher angreifen. Nach dem Leistungsplan hat man jetzt, selbst wenn man mit 900 PS als Normalleistung rechnet, eine Dauer der Volleistung (T-E) von 310 Tagen und ein Verhältnis von Dampfarbeitsfläche zur möglichen Gesamtarbeit von nur rd. 3 %. Das bezeichnet eine außerordentlich schlechte Ausnutzung der Dampfanlage, die doch dazu berufen wäre die Wasserausnutzung entsprechend zu verbessern. Es lagen allerdings ganz besondere Verhältnisse vor, die auf Einschränkung der Ausbaugröße hinwirken mußten. Die Absatzfähigkeit wurde zwar wohl nicht angezweifelt, das geht schon aus dem Vertrag hervor, den die Stadt mit der ausführenden Firma abschloß. Nach diesem Vertrag führte die Unternehmerin zunächst als Pächterin den Betrieb und leistete der Stadt Gewähr für eine von 4,5 bis 7 % allmählich steigende Verzinsung ihres Anlagekapitals und außerdem für eine vorwiegende Beteiligung an dem über Pachtzins,
Betriebs- und Verwaltungskosten nebst Abschreibung hinaus noch erwarteten Reingewinn. Der bei der ganzen Anlage obwaltende Platzmangel, der die Anlage einer dritten Turbinenkammer jedenfalls verboten hätte, war schon eher imstande, die Ausbaugröße einzuschränken. Aber die durch ihn gegebenen Schwierigkeiten wären auch zu überwinden gewesen. Man hätte sich allerdings, da wesentlich größere einfache Turbinen seiner Zeit vielleicht nicht ohne weiteres ausführbar gewesen wären, zu einer gänzlich anderen Gestaltung der Turbinenanlage entschließen müssen. Die bei dem jetzigen Ausbau aus guten Gründen verworfenen Doppelturbinen wären dann, immer in Verbindung mit Zahnradantrieb, vielleicht am Platze gewesen; auf jeden Fall wäre die Erweiterung verhältnismäßig teurer zu stehen gekommen als es unter gewöhnlichen Verhältnissen der Fall zu sein pflegt. Aber eine gewisse Vergrößerung der Ausnutzung mußte sich doch wohl wirtschafthch begründen lassen. Dagegen ist noch ein wirtschaftlicher Gesichtspunkt zu betrachten, der den Anreiz zur Ausbausteigerung stärker dämpfen konnte. Bei dem erwähnten Übereinkommen zwischen dem bayrischen Staat und der Gemeindeverwaltung waren die Hauptkosten der Umgestaltung der Wehr und Kraftanlage
vom Staat übernommen worden, und die Stadt außer mit der Erstellung der eigentlichen Kraftwerksbauten nur noch mit einem Zuschuß von 159.000 M. beteiligt. Lediglich noch die Unterhaltung der Wehrverschlüsse, die etwa nach bisherigen Erfahrungen nüt durchschnittlich 500 M. im Jahr (in der Hauptsache Neuanstrich der Walzenkörper) zu bestreiten ist, wurde der Stadt auferlegt, außerdem hatte sie eine einmalige Wassernutzungsgebühr zu zahlen. In den Anlagekosten des Werkes müssen daher die "festen" Kosten verhältnismäßig zurücktreten. Dies ist aus der nachfolgenden Aufstellung ersichtlich, die auch die mit Einsatz einer Verzinsung von 6,5 % berechneten Jahreskosten enthält:
Gegenstand: Anlagekosten [Mark]
1. Floß- und Schiffsschleusen: 804.000
2. Wehrbau: 470.000
3. Anteil der Stadt: 159.000
4. Kanal und Turbinenhaus: 135.500
5. Turbinen mit Zubehör und Zahnrädern und
6. Elektrische Zentraleneinrichtung und
7. Dampfaushilfe mit Baulichkeiten: zus. 298.500
8. Leitungsnetz und Anschlüsse (Kabel): 295.00
9. Wasserkraftkonzession, Entschädigungen,
Vorarbeiten und Bauleitung : 51.000
10. Lohn und Verwaltungskosten: ---
Aus diesen Zahlen wird es übrigens erst recht anschaulich, wie vorteilhaft, verhältnismäßig, die Stadt durch das Vorgehen des Staates zu ihrer Wasserkraft gekommen ist. Den Wehrbau hätte das Unternehmen zur Not noch tragen können, wie andere, allerdings größere, städtische Wasserkraftelektrizitätswerke lehren, wo auch die ausgebaute Pferdekraft alles in allem auf 1200 bis 1500 PS gekommen ist, aber wenn auch noch die Erstellung der Sohleusenanlage von ihr verlangt worden wäre, so hätte sie auf das Unternehmen verzichten müssen. In Wirklichkeit ist ihr aber beides fast ganz erlassen worden und sie hat die Pferdekraft bis zur Turbinenwelle ausgebaut zu etwa 440 und bis zum Verbrauchsanschluß zu 1040 M. bekommen, was für ein so kleines Werk bei diesen Gefälls- und Netzverhältnissen (Kabel!) noch mäßig genannt werden muß.
In bezug auf die günstigste Ausbaugröße kann man aus den obigen, ganz überschläglichen Rechnungen wenigstens soviel schließen, daß Ausbau der Wasserkraft auf 1400 bis 1600 PS = 7 bis 8 monatige Leistung, sich mit der Zeit gut gelohnt hätte, allerdings vorausgesetzt, daß es gelungen wäre, den nötigen Verbraucherkreis heranzuziehen - ein Punkt, der, wie schon angedeutet, auch mit der Frage der Verkaufspreise zusammenhängt. Später hätte man dann mit Spitzendampfkraft nach Bedarf über die Wasserleistung hinausgehen können, um dadurch die Ausnutzung der Wasserarbeitsfläche des Leistungsplans entsprechend zu verbessern. Eine vorläufige reichlichere Bemessung wenigstens des Oberkanals zur späteren Vergrößerung der Turbinenleistung hätte sich daher wohl schon für einen privaten Unternehmer gelohnt, um so mehr für ein öffentliches Gemeinwesen, das mit dem Rentabilitätsinteresse auch das Interesse an einer möglichst großen Kraftgewinnung im Hinblick auf Belebung der gewerblichen Tätigkeit und Heranziehung neuer steuerkräftiger Elemente verbindet. Dem dadurch gegebenen Anspruch der Wohlfeilheit hat man zwar - aber in sehr engen Grenzen - entsprochen: Der Krafttarif (Staffeltarif mit Monats Verbrauchsrabatt) bewegt sich zwischen einem Satz von 16 Pfg. für die nutzbar abgegebene kWh bei einem normalen monatlichen Verbrauch von 300 kWh und einem solchen von 6 Pfg. bei einem monatUchen Verbrauch von über 8000 kWh; Lichtstrom wird zu 45 Pfg. : bei 50 kWh, bis zu 30 Pfg.: bei über 500 kWh monatlicher Abnahme verkauft. Die städtischen Betriebe, Schlachthof usw. beziehen die Kraft zum Ausnahmesatz von 4 Pfg/kWh, der annähernd gleich "Selbstkosten" sein soll.
QUELLE[Ludin: Wasserkräfte I (1913) 280]