Ungehobene Schätze in Wasser und Wind

1905, von Dr. B. Donath. In einigen Jahrhunderten, vielleicht früher, werden wir die Hände bittend zur Sonne erheben. Und sie, die gütige Allerhalterin, deren Walten wir im knospenden Frühling, im brausenden Wasser und eilenden Wolkenzug längst vor Augen hatten, wird sich unser annehmen, sie wird unsere Maschinen treiben, unsere Oefen heizen und unsere Nächte erhellen. Im Grund tut sie das ja jetzt auch, denn Kohle, die sich bildete, als vor vielen Jahrmillionen eine üppige Riesenvegetation unter ihren Glutstrahlen emporschoß, um dann zu versinken, ist ein echtes Sonnenprodukt. Aber mit der Kohle geht es zu Ende, der schwarze Sonnenschein wird erlöschen, und dann werden am Kampfeshimmel des Daseins neue Sorgenwolken auftauchen.

Wennschon es ganz und gar müßig ist, genaue Berechnungen über das Schwinden des schwarzen Diamanten anzustellen oder etwa gar den Zeitpunkt zu fixieren, da das letzte Stück Braun oder Steinkohle zum Preis des Goldes feilgeboten wird, so ist doch eins sicher, daß wir uns in Europa in nicht allzu ferner Zeit wohl nach einem Ersatz werden umsehen müssen. Denn der Transport aus fernen Erdteilen, mag er auch noch so verbilligt werden, dürfte die Wirtschaftlichkeit vieler Betriebe, die heute schon auf der Schneide balanziert, ernstlich gefährden.

Dann wird also wieder die Sonne helfen müssen, aber aktuell, unmittelbar und nicht mehr auf dem Umweg ehemaliger Akkumulierung ihrer Energie in einem vegetabilischen Prozeß.

Auf den Schwingen des Weltäthers, in Gestalt mikroskopisch winziger Wellen und mit schier unfaßbarer Geschwindigkeit strömt in Form von strahlender Wärme und Licht eine gewaltige Energiemenge auf die Erde herab. Mag die Sonne für den Dichter ein Gott sein, unter dessen glutendem Kuß die Saat zur Ernte heranreift, für den prosaischer denkenden Mann der Wissenschaft, für, den Techniker, ist sie mehr: die Erzeugerin allen Lebens, die Erhalterin aller animalischen und motorischen Arbeitskräfte und vor allem ein unerschöpfliches Energiereservoir. Es ist ganz über alle Maßen erstaunlich, welche Energiemengen, ausgedrückt etwa in Pferdekraftstunden, die Sonne uns schenkt.

Wir könnten die Zahl hierherschreiben, aber Zahlen mit vielen Nullen reden nicht, oder wir verstehen doch ihre Sprache nicht; an ihrem gigantischen Inhalt scheitert unsere Vorstellungskraft ganz und gar, mag man auch noch so viel Analogien zu Hilfe rufen oder den Maßstab noch so sehr vergröbern. Jedenfalls hätten wir genug für alle unsere Bedürfnisse, könnten wir auch nur einen verschwindenden Bruchteil der Sonnenarbeit auffangen.

Wie aber sollen wir der von flüchtigen Aetherwellen getragenen Energie habhaft werden, wie sollen wir sie in Formen überführen, die uns erwünscht sind? Da liegt ein wissenschaftliches Problem und ein technisches zugleich. Und dies Problem ist noch nicht gelöst, direkt jedenfalls nicht.

Alle Versuche, die strahlende Sonnenwärme ohne weiteres in die uns geläufigen Formen der mechanischen oder elektrischen Arbeitsleistung überzuführen, sind bislang gescheitert. Auf einer Straußenfarm in Kalifornien arbeitet zwar eine Sonnendampfmaschine mit riesigem Parabolspiegel und einem winzigen Kessel, und mit Hilfe der Thermosäulen kann man die Sonnenwärme direkt in elektrische Energie umsetzen. Aber die Sonnendampfmaschine ist eben nur in Kalifornien oder sonst an wenigen Punkten unseres umwölkten Erdballs möglich, und die Thermosäule ist wirtschaftlich unbrauchbar, denn sie hat einen Nutzeffekt, der nur nach Bruchteilen eines Prozents zählt, und der auch berücksichtigt werden muß, wenn man zugibt, daß es bei der Ueberfülle der zur Verfügung stehenden Sonnenenergie im Grund auf den Nutzeffekt gar nicht ankommt, von Bedenken bezüglich der technischen Durchführbarkeit derartiger Anlagen ganz zu schweigen. Es würde wirklich schlimm um unser Problem stehn, wenn nicht die Erde bereits einen vollendeten Sonnenmotor besäße, eine Maschinerie freilich von so gewaltigen Dimensionen, daß wir kleinen Menschen uns an ihnen leicht verlieren und oft den großen Zusammenhang des Getriebes nicht mehr zu übersehen vermögen. Unter der Glut der Sonnenstrahlen rücken die Moleküle der Meeresflächen auseinander und heben sich in neuem Verbandsverhältnis, als Dampf, in die Atmosphäre empor. Unsichtbar oder zu Wolken geballt, geht die Sonnenarbeit in potienteller Form über uns dahin, über Flüsse und Seen, über Länder und Meere. Löst sich die Wolke, stürzt das Wasser herab und fällt ins Meer zurück, so wird dabei offenbar eine Arbeit geleistet, die genau der entspricht, die die Sonne bei der Hebung der Masse entgegen der Erdschwere aufwenden mußte. Diese Arbeitsleistung geht für uns verloren. Günstiger liegen die Umstände, falls der Niederschlag an höher gelegenen Stellen der Erdrinde, etwa im Gebirge erfolgt. Aus Milliarden von Tropfen wird ein Bach die Bäche werden zu Flüssen, die Flüsse zu Strömen, und, indem die Wasser bis zum tiefen Niveau des Meeres hinabrauschen, läuft die von der Sonne aufgezogene Uhr wieder ab. Sie würde still stehen, wenn die Sonne nicht immer von neuem in die Speichen des Rades griffe und immer wieder den Kreislauf des Wassers in Gang brächte. Aber von der Flußquelle bis zur Mündung gehört die Sonnenarbeit uns. Ist es nicht eine verlockende Aufgabe für den Techniker, sich mit seinen Maschinen in dies große Sonnengetriebe einzuhängen, einmal ein wenig, ein ganz klein wenig nur, aber genug für uns alle, aufzufangen und abzuleiten mitten hinein in den Daseinskampf des Menschen?

Die mechanische Arbeit stellt sich dar als das Produkt aus Kraft mal Weg, dazu tritt als Divisor die Zeit, wenn es sich um eine Arbeitsleistung handelt, denn es ist begreiflicherweise nicht gleichgültig, ob eine Maschine etwa in einer Stunde oder in einer Sekunde zehn Kilogramm auf tausend Meter Höhe zu heben vermag.

Indem wir die mittlere Wassermenge mit der Fallhöhe von der Quelle bis zur Mündung multiplizieren, erhalten wir die Gesamtarbeit eines Flusses. Ein Fluß arbeitet immer, auch wenn wir keine Wasserräder und Turbinen in ihn hineinhängen. Seine Tätigkeit besteht in der Ueberwindung der inneren Reibung, der Exosion, im Transport von Geröll und Kieseln. Schließlich verrinnt sie in Sand, und an der Mündung ist sie auf den Betrag Null herabgesunken. Der genaueren Berechnung stellen sich natürlich sehr verwickelte Verhältnisse entgegen, denn – überall gleiche Wassermengen voraus gesetzt – ändert sich die Arbeitsfähigkeit von Meile zu Meile, je nach den Gefällsverhältnissen; durch die Aufnahme von Nebenflüssen und den Zuwachs der Wassermenge nach der Mündung hin wird das Arbeitsbild noch besonders kompliziert. So beträgt beispielsweise das Gefälle des Rheins von Basel bis Mainz etwa 172, von Mainz bis Köln jedoch nur 44 Meter. Die größere Arbeitsleistung müßte also unbedingt zwischen Basel und Mainz liegen, wenn nicht die Wassermenge auf der Strecke Mainz Köln durch den Zufluß von Main, Lahn, Mosel und Sieg einen gewaltigen Zuwachs erhielte. Wie die Verhältnisse in Wirklichkeit liegen, kann nur die örtliche Messung ergeben. Und wenn es schon schwer ist einem Punkt durch Messung der lebendigen Kraft seiner Wasserteilchen und ihrer Geschwindigkeit oder, auf eine Strecke hin, aus der Fallhöhe und der durch den Querschnitt tretenden Wassermenge zu bestimmen, so ist die Gesamtberechnung der Arbeitsleistung von der Quelle bis zur Mündung eine gewaltige Aufgabe, deren Resultat sicherlich nur eine rohe Annäherung an den wahren Wert, der überdies durch die Ungleichheit der Niederschlagsmenge in weiten Grenzen verändert wird, sein kann.

Neueren Berechnungen zufolge hat der Rhein vom Bodensee bis zur Mündung eine Gesamtarbeitsfähigkeit von rund einer halben Million Pferdestärken; berücksichtigen wir auch die andern großen deutschen Ströme, so dürfte eine Energie zur Verfügung stehen, die die unserer technischen und tierischen Motore nicht unwesentlich übertrifft. Schließlich könnte ja noch der Wind – auch er ist wie der Wasserkreislauf ein echtes Kind der Sonne – in erhöhtem Maß in den Dienst der Menschheit gestellt werden. Wahrhaft überreiche Schätze ruhen in beiden gewaltigen Naturerscheinungen, aber immer wieder erhebt sich die bange Frage, ob wir sie je werden heben können. Restlos sicherlich nicht.

Es ist ein weitverbreiteter, unheilvoller und trügerischer Wahn, zu glauben, die Sonnenarbeit lasse sich umsonst ausnutzen, und man brauche nur hineinzugreifen in Wasser und Wind, um ihre Energie einzufangen und kostenlos auszuteilen. Wo die Natur vorgearbeitet hat, wo große Wassermassen auf kurzem Weg ein starkes Gefälle haben, im Gebirge also oder bewegtem Terrain, mag dies zutreffen, wennschon auch hier die Anlagekosten und die übrigen laufenden Auslagen oft recht hohe sind; im Flachland aber liegen die Verhältnisse sehr viel ungünstiger.

Die Arbeitsleistung, mag sie an sich auch noch so bedeutend sein, verteilt sich in den Ebenen auf eine große Strecke, Gefälle von wenigen Metern erstrecken sich über viele Meilen. Die Tätigkeit der trägen Wasserteilchen, die sich auf gewaltig lange Wege an der inneren Reibung, zwischen abgeschliffenen Kiesel- und Sandmassen verliert, muß konzentriert und den Turbinen schaufeln zugeführt, das Gefälle muß auf wenige Meter Länge zusammengezogen, gleichsam greifbar gemacht werden – alles dies erfordert ungeheure Vorkehrungen, Talsperren, Stauwerke, Wehr- · und Schleusenanlagen, weit ausgreifende Parallelkanäle, kurz und gut ein Anlagekapital, dessen Tilgung das “kostenlose” Angebot der Sonne wertlos machen kann. Jeder Techniker ist bereit, uns mit wenigen Federstrichen zu beweisen, daß eine ambivalente Dampf- oder Sauggasanlage, selbst bei doppelt erhöhten Kohlepreisen, auf Jahrzehnte hinaus wirtschaftlicher arbeiten würde. Und der Augenschein gibt ihm recht. Nicht in den Niederungen, sondern dort, wo die Achsen der großen Sonnenmaschine greifbar hervorstehen – damit meinen jene Stellen natürlichen großen Gefälles – hat sich die Industrie mit Rad und Treibriemen eingefunden. Die großen Wasserfälle, die Stromschnellen, sind vorzugsweise die Energiezentren, und dort beginnt naturgemäß der Abbau der Sonnenenergie zuerst, um sich dann mit dem Schwinden der Kohle vielleicht an ungünstigere Stellen zu halten. Die Blicke der Techniker wandten sich bei uns zuerst Schaffhausen zu, wo man schon jetzt mit verlangenden Händen nach dem Wolken Rheingold greift, das aus gewaltiger Höhe mit Wolken dampfenden Gischtes sausend in die Tiefe fällt. Ohne Frage wird man einmal den herrlichen Rheinfall ganz opfern müssen, aber auch die großen Gebirgsfälle haben allen Grund, um ihre Zukunft besorgt zu sein. Selbst der König der Wasser, der Niagara, wird dem energiedurstigen Menschen seinen Tribut zahlen und einst dem suchenden Auge des Naturfreundes nichts mehr bieten als eine ungeheure, entkräftet und matt aus riesigen Turbinenkanälen hervorquellende Wassermasse.

Ja, der Niagara, der “Donner der Wasser”! Das ist das wahre Paradigma für unsere flüchtige Betrachtung; er ganz allein vermöchte Amerika mit Energie in jeder Form zu versorgen. Seine 425 000 Wasserkilogramm, die in jeder Sekunde aus 50 Meter Höhe herabstürzen, repräsentieren – die Stromschnellen allerdings eingerechnet – eine Arbeitsleistung von 13 bis 17 Millionen Pferdestärken; sämtliche Dampfmaschinen der Erde würden kaum einen ähnlichen Fall zustande bringen. Schade, daß man sie nicht einmal alle zu Füßen des Riesen versanmeln kann, mit der Bestimmung, die herabgefallene Wassermasse wieder hinaufzupumpen. Das wäre ein Bild, an dem die lebhafteste Phantasie Genüge finden müßte, ein technisches Demonstrationsexperiment sonder gleichen! Und lehrreich wäre es auch. Denn an den Kohlengebirgen, die unter den gefräßigen Kesseln verschwänden, würde man leibhaftig sehen, was der Niagara für sein Land bedeutet, und was er ihm einmal sein wird, wenn die Kohlen rar werden.

Gegenüber der Stetigkeit und Zuverlässigkeit der Wasserbewegung bedeuten die Kräfte des Windes, dieses launischen Untertanen komplizierter und zum Teil noch unzureichend formulierter Naturgesetze, nur wenig, obgleich gelegentlich ganz gewaltige Arbeitsleistungen von ihnen angeboten werden. Man erinnere sich nur an die Teifune, Tornados, Hurrikane, und wie die Wirbelstürme alle heißen mögen, und denke an den Orkan vom 5. bis 7. Oktober 1844, der allein durch die in seinen Sturmzylinder einströmende Luft 474 Millionen Pferdekräfte entwickelte, also etwa fünfzehnmal mehr als alle tierischen und motorischen Kräfte der Erde zusammen.

Dort, wo stetige Winde zu bestimmten Zeiten erwartet werden, wird man sich auch die Windkraft mehr als bisher zunutze machen und ihr einen Teil der von den Kohlemaschinen getragenen Arbeitslast überweisen; hat man doch in Dänemark schon recht beachtenswerte Versuche mit der Beleuchtung und Kraftversorgung kleiner Ortschaften gemacht und damit ein Problem von an erkannter Schwierigkeit gelöst. Zu den Wasserkräften wird man aber immer zuerst seine Zuflucht nehmen, und sollte man schließlich – wie es übrigens schon, wenn auch ohne großen wirtschaftlichen Vorteil, geschehen ist – zum Meer gehen, um seine Atemzüge, Ebbe und Flut, in Arbeit und Licht umzusetzen. Immer wird man die sichere Kraftquelle der unbeständigen vorziehen, und sollte diese zeitweise noch so mächtig sein.

Aber trotz alledem ist es schwer, sich ein Bild von der Zukunft zu machen. Soll der Mensch zu den Wasserfällen wandern, oder werden diese zu ihm kommen? Die Antwort auf diese Frage liegt auf einem ganz andern Gebiet oder, technisch ausgedrückt, nicht beim Motor, sondern beim Treibriemen, bei der Transmission.

Eine endliche Lösung des ganzen Problems des Kohlenersatzes aus aktueller Sonnenenergie, aus Wasserbewegung und Wind steht und fällt mit dem Problem der wirtschaftlichen Arbeitsübertragung auf große Entfernungen. Wir wenden uns also im Grund hilfesuchend gar nicht an die Sonne, deren Arbeitskraft uns an vielen Orten, wie wir gesehen haben, billig zur Verfügung steht, sondern an die Allerweltshelferin, die Elektrizität, die “Transmission par excellence”, wie man sie einmal genannt hat. Auf den Kampfplatz der Zukunft tritt der Elektrotechniker.

Es ist nicht Aufgabe dieser anspruchslosen und nur ganz allgemeine Gesichtspunkte berührenden Plauderei, der Frage näher zu treten, wie die Elektrotechnik ihre Aufgabe lösen kann. Spannungsdifferenz und Strom stärke sind die beiden Faktoren elektrischer Energie. Gelingt es, mit Hilfe geeigneter Transformatoren, mehr noch als bisher, bei erhöhter Spannung die Stromstärke herabzudrücken und so auch die hohen Widerstände aus gedehnter Fernleitungen zu besiegen, glückt es, der enormen Isolationsschwierigkeiten hochvoltiger Stromwege Herr zu werden – und dazu ist alle Aussicht vorhanden – dann sind wir der Lösung um ein gutes Stück nähergerückt. Wir werden die Sonnenarbeit dort auffangen, wo sie sich uns mit den geringsten Kosten bietet, und in Form elektrischer Energie im Land verteilen.

Was direkt nicht gelingt und auch wahrscheinlich in absehbarer Zeit nicht gelingen wird, ist dann indirekt einer wirtschaftlich möglichen Lösung zugeführt: die Ausbeutung eines Bruchteils jenes Tausendmillionstel ihrer Gesamtenergie, mit der die Sonne in Gestalt von Wärme- und Lichtstrahlen unsern Erdball beglückt.

Dann werden auch die Kohlenvorräte aufgebraucht sein.

Dieser Artikel erschien zuerst 1905 in Die Woche.