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Eine alte Mühle am Wasser im grünen
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Erneuerbare Energien: Die Geschichte der Wasserkraft
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Erneuerbare Energien: Die Geschichte der Wasserkraft

Der Begriff „Wasserkraft“ steht heutzutage im Kontext mit der Stromerzeugung aus erneuerbarer Energie. Doch bereits seit Jahrtausenden nutzt die Menschheit die Kraft des Wassers, um das Leben und die Arbeit einfacher zu machen.

Wasserkraft bei Griechen und Römern

Die europäische Tradition der Wasserkraft besteht in der Wasserradnutzung, die ihre Wurzeln in der Antike hat. In den Jahrhunderten vor Christus entwickelten griechische Ingenieure erste Pumpen und Wasserräder. Diese konnten nicht nur schöpfen und heben, sondern ließen sich bereits als Antrieb für Arbeitsmaschinen einsetzen.

Erstes "Wasserkraftwerk" in Deutschland: Mahlen und Schleifen

Der früheste Fund einer Wassermühle auf deutschem Boden wurde an dem Fluss Inde bei Aachen in Nordrhein-Westfalen gemacht und stammt aus der Zeit um Christi Geburt. Bis zur Verbreitung von Wassermühlen in Mitteleuropa vergingen jedoch noch tausend Jahre. Frühe Anwendungsarten wie das Mahlen von Getreide sowie das Schleifen und Sägen von Steinen wurden mittels eines Stockgetriebes realisiert.

Mehr Kraft dank der Kropf-Rinne

Im 9. Jahrhundert nach Christus etablierte sich eine neue Konstruktionsart, bei der die Schaufeln in das Wasser eines sogenannten Kropfs, einer passgenauen Rinne, eintauchen. Die Wasserräder  waren leistungsstärker, da Kropfwände verhindern, dass Wasser dem Widerstand des Rades ausweicht und es umfließt statt es anzutreiben. Anwendung fanden sie später unter anderem im Antrieb von langsam gehenden Maschinen wie Pochwerken, die Erze zerstampften, oder Hammerschmieden, in denen Werkstücke durch einen mit Wasserkraft angetriebenen Hammer geformt wurden.

Bergbau erfordert stärkere Wasserkraftwerke

Eine weitere Leistungssteigerung durch Wasserkraft ergab sich mit dem Aufkommen oberschlächtiger Wasserräder im 13. Jahrhundert. Besondere Anwendungsmöglichkeiten eröffnete hierbei das Kehrrad: Es verfügt über zwei nebeneinanderliegende, aber gegenläufig angeordnete Schaufelkränze und ändert seine Drehrichtung je nachdem, auf welchen Kranz das Wasser gerade geleitet wird. Dieses Wasserkraftwerk wurde vornehmlich im Bergbau eingesetzt, um Material zu transportieren, da sich durch den Umkehrmechanismus Körbe sowohl heraufheben als auch hinabsenken lassen. Mit dem Übergang vom Stollenbau zum Tiefbau wurden zur Entwässerung immer leistungsfähigere Maschinen benötigt.

Von der Wassersäulenmaschine zur ersten Turbine

Im 18. Jahrhundert kommen zum Abpumpen von Wasser aus den Stollen nun auch Dampfmaschinen zum Einsatz. Doch nicht überall stehen genügend Brennstoffe für diese moderne Technologie zur Verfügung. Als leistungsstarke Alternative werden sogenannte Wassersäulenmaschinen eingerichtet. Bei diesem neuen Anlagentyp fällt Wasser durch ein langes Einfallrohr und bewegt mit seinem Aufschlagsdruck sowie seinem hydrostatischen Druck einen Treibzylinder – optimal für Regionen, in denen nur kleine Mengen an Wasser zur Verfügung stehen, aber eine große Fallhöhe realisiert werden kann. 1824 erfindet Claude Burdin auf dieser Grundlage schließlich die erste Turbine, die die Nutzung weitaus höherer Gefälle ermöglicht und deutlich größere Wassermengen bewältigt.

Wasserräder im Verbund für industrielle Fertigung

Derweil schafft der Mühlenbetreiber Johann Niclas Müller mit einer neuen Getriebeart eine entscheidende Grundlage für die spätere industrielle Fertigung: Er ersetzt die für ältere Mühlen typischen Riemen und Bänder durch eine Zahnradmechanik. Im 19. Jahrhundert wurden darüber hinaus Wasserkraftwerke errichtet, bei denen mehrere Wasserräder im Verbund arbeiteten. Damit ließ sich mittels Wsserkraft Erz und Grubenwasser aus großen Tiefen heben und sogar die Bergleute befördern.

Stromerzeugung durch Wasserkraft – die Zukunft begann im 19. Jahrhundert

Die Turbine etablierte sich nach und nach als Antrieb von Generatoren zur Stromerzeugung. Mitte des 19. Jahrhunderts setzte sich ein immer breiterer Einsatz von Elektrizität durch. Eine Folge war, dass die mit Wasserkraft gewonnene Energie nicht mehr direkt vor Ort mechanisch genutzt werden musste, sondern durch die Umwandlung in elektrischen Strom auch andernorts verfügbar gemacht werden konnte. Erste Wasserkraftwerke zur Stromerzeugung entstehen: 1895 ging das erste Großkraftwerk der Welt am nordamerikanischen Fluss Niagara in Betrieb. Im Jahre 1898 wurden in Europa die Kraftübertragungswerke Rheinfelden errichtet, die ebenfalls mit der Kraft aus Flüssen arbeiteten. Bis heute hat die Anwendung von Wasserkraft zur Stromerzeugung nicht an Relevanz verloren, im Zuge der Energiewende ist sie gefragter denn je.

 

 

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