Wechselstrom und Gleichstrom

»Die Nachricht wird dich gewiss interessieren: Unsere hochwohllöbliche Stadtverwaltung hat sich nun endlich auch zum Bau eines Elektrizitätswerkes entschlossen. Und etwas ganz Modernes wird gebaut: eine große Wechselstromzentrale.

Ja, warum starrst du mich denn deshalb so an?«

»Eine Wechselstromzentrale wollt ihr bauen? Ausgerechnet eine Wechselstromzentrale. Warum denn in aller Welt, wer hat euch denn diesen Gedanken eingegeben?«

»Na ich denke, das ist das Aller­modernste.«

»Das nehme mir niemand übel, seit wann wendest du denn das niedliche Wort ›modern‹, was ich für Frauenhüte, Briefpapier, Tapetenmuster und dgl. gelten lassen will, auf ein technisches System an? Da fragt man nach der Zweckmäßigkeit und nicht nach der Mode. Und dass Wechselstrom für städtische Elektrizitätswerke vom Konsumentenstandpunkt nicht als zweckmäßig bezeichnet werden kann, das dürfte wohl nachgerade feststehen.«

»Davon höre ich das erste Wort. Was ist denn deiner Ansicht nach das Zweckmäßigste?«

»Gleichstrom, ohne Zweifel, und zwar möglichst niedrig gespannter Gleichstrom.«

»Der ist aber bedeutend teurer, er war bei uns auch in Erwägung gezogen worden, aber es wurde dagegen geltend gemacht, dass das in den Straßen zu verlegende Kabelnetz, bei der großen Ausdehnung unseres Weichbildes und der weit verbreiteten offenen Bauweise ganz bedeutend teurer wäre. Bei Wechselstrom, hieß es, läge der Vorzug darin, dass man in der Wahl des Platzes für das Kraftwerk fast unbeschränkt sei. Man könne es zum Beispiel weit draußen vor der Stadt, am Flusshafen anlegen, wo der Grund und Boden billig ist und die Kohlen leicht heranzubringen sind. Mit hoher Spannung kann dann der Strom von dort nach einzelnen, in der Stadt zu errichtenden Trans­formatoren­häusern geleitet werden, um auf die für die Verbraucher geeignete Spannung, wenn ich nicht irre, von 120 Volt gebracht und so verteilt zu werden. Das lässt sich nach meinen elektrotechnischen Kenntnissen mit Gleichstrom nicht machen.«

»Ich gebe dir zu, dass, nachdem, was du mir über die eigenartigen Verhältnisse deiner Stadt erzähltest, der Gedanke, Wechselstrom zu verwenden, nahelag. Ich halte dir aber entgegen: die Anlage- und die Betriebskosten dürfen nicht allein ausschlaggebend sein; leider werden oft technische Projekte viel zu sehr nach den ersten Anlagekosten beurteilt. Bei der Errichtung einer Zentralversorgungsanstalt, nenne sie Elektrizitätswerk, Gasanstalt, Wasserwerk, ganz gleich, kommt es aber in allererster Linie darauf an, den Verbrauchern das Produkt in der für sie brauchbarsten Form zu liefern. Man könnte bei einem Wasserwerk ja zum Beispiel darauf verzichten, das Wasser vollständig zu reinigen, die Anlage würde dadurch vielleicht billiger, und gewiss würde auch ein minder gereinigtes Wasser sich für sehr viele Verwendungszwecke gleichfalls eignen. Im Ernst wird kein vernünftiger Mensch eine derartige Sparsamkeit billigen. Für das Leuchtgas gilt das Gleiche. Warum soll nun gerade bei der Anlage von Elektrizitätswerken immer die Billigkeit der ersten Anlage so viel Einfluss haben, zum Nachteil der Verbraucher?«

»Ja wieso haben denn die Verbraucher Nachteil vom Wechselstrom?«

»Das werde ich dir beweisen. Zuerst die Besitzer von elektrischen Bogenlampen: Die elektrische Bogenlampe brennt mit Wechselstrom weit unvorteilhafter als mit Gleichstrom, die gewöhnlichen weiß­brennenden Bogenlampen brauchen für die gleiche Helligkeit in der unteren Halbkugel gegenüber Gleichstromlampen etwa 40 % mehr Strom, das Gleiche gilt für Dauerbrandbogenlampen, diese sind bei Wechselstrom eigentlich überhaupt nicht mit Vorteil zu verwenden. Einzig und allein bei Effekt­bogen­lampen mit schräg nach unten gerichteten Kohlen ist die Lichtausbeute auch bei Wechselstrom befriedigend, jedoch immer noch nicht ganz so gut wie bei Gleichstrom. Außerdem arbeiten die Wechselstrombogenlampen geräuschvoll, brummen, so dass sie in vielen Fällen gar nicht verwendbar sind. Zweitens: Die Besitzer von Glühlampen, also die weitaus größte Zahl aller Verbraucher, sind bei Gleichstrom (allerdings solchen von 110 V Spannung vorausgesetzt) in der Lage, alle die neueren, sparsam brennenden Metallfadenlampen: Tantal, Osram, Wolfram, Sirius, Kolloid und wie sie heißen, mit großem Vorteil zu verwenden. Alle diese Lampen haben bei Gleichstrom eine längere Lebensdauer wie bei Wechselstrom, schwärzen sich nicht so rasch und brennen nicht so leicht durch.

Fasse ich die beiden Gruppen von Lichtverbrauchern zusammen, so ergibt sich: dass bei gleichen Strompreisen in Gleichstromanlagen elektrisches Bogenlicht durchschnittlich ganz wesentlich, elektrisches Glühlicht merkbar billiger als in Wechselstromanlagen ist.

Ich komme jetzt zu den Motorbesitzern. Hier ist die Frage strittig: Wird der Wechselstrom als dreiphasiger Strom, d. h. als Drehstrom zugeführt, so können für viele Zwecke die sehr einfachen und betriebssicheren Drehstrommotoren mit Kurzschlussanker verwendet werden, wohl die einfachste Kraftmaschine, die wir überhaupt besitzen. Die Heranführung von drei Drähten lohnt sich jedoch erst bei größeren Leistungen; für Tisch- und Wandventilatoren und andere kleine, in Wohn- und Büroräumen mit Vorteil zur Anwendung kommenden elektrischen Maschinchen verlangt man die Anschlussmöglichkeit an die vorhandenen zweiadrigen Litzen­leitungen, dann muss man zum sogenannten Kommutator­motor greifen, und dieser ist für den Wechselstrom wesentlich schwerer und teurer als für Gleichstrom. Dabei muss noch daran gedacht werden, dass der normale Wechselstrommotor praktisch in wirtschaftlicher Weise fast gar nicht regulier­fähig ist, während man bekanntlich bei Gleichstrommotoren die Geschwindigkeit in weiten Grenzen ändern kann, eine für viele Betriebe nicht hoch genug zu schätzende Annehmlichkeit. Kurz und gut: Für den Kleinbetrieb, als Kleinmotor ist meinem Dafürhalten nach der Gleichstrommotor den verschiedenen Situationen besser gewachsen wie der Drehstrommotor.

Und zum Dritten: die chemische Verwendung des elektrischen Stromes. Diese ist bei Wechselstrom überhaupt ausgeschlossen. Man kann mit Wechselstrom keine Akkumulatoren laden, wenigstens nicht ohne weiteres, nicht ohne Zwischenschaltung einer besonderen teuren Apparatur. Eine Stadt mit Wechselstrom erschwert daher zum Beispiel die Verbreitung von elektrischen Automobilen, d. h. wirklich geruchloser, mechanischer Fahrzeuge ungeheuer.«

»Du lässt aber am Wechselstrom kein gutes Haar«, unterbrach mich lächelnd mein Freund.

»Ich bekämpfe durchaus nicht den Wechselstrom an sich, sondern nur seine Verwendung für Zentralen, die Licht und Kraft für Privatleute liefern sollen. Ich bin außerdem noch nicht zu Ende mit dem Sündenregister. Was jetzt kommt, werde ich dir zunächst augenscheinlich beweisen, ich bin nämlich in der wenig beneidenswerten Lage, an eine Wechselstromzentrale angeschlossen zu sein, und spreche daher aus persönlicher Erfahrung.«

Ich ging ans Fenster und ließ die Rollläden herunter, es wurde finster. Nun schaltete ich die Lampen ein.

»Bitte, betrachte hier das Zeitungsblatt vor der Lampe.«

Mein Freund stierte eine Weile hin. Dann rieb er sich die Augen. Er sah wieder hin. Jetzt schaute er auf und meinte: »Das Licht zuckt ja.«

»Findest du? Ich finde es auch. Es zuckt im Rhythmus des Maschinenlaufs in der Zentrale. Das muss ja nicht sein, aber das ist in der Praxis leider sehr häufig so, und das führt uns auf einen neuen, sehr großen Nachteil des Wechselstromes: Er kann nicht durch Batterien abgepuffert werden.«

»Was soll das heißen?«

»Das soll heißen, dass die Unverwendbarkeit von Akkumulatoren in Wechselstromanlagen dazu zwingt, das Licht von den Maschinen in den Zentralen unmittelbar dem Verbraucher zuzuführen. Der Gleichstrom ist hier ungeheuer im Vorteil: Den Maschinen wird eine Akkumulatorenbatterie vor- oder parallel geschaltet. Diese wirkt dann wie ein Sammelbecken, wie ein Windkessel bei einer Feuerspritze, sie kann bei Stillstand der Maschinen den nötigen Strom selbstständig abgeben, so dass in Zeiten geringen Strombedarfs die Maschinen überhaupt nicht zu laufen brauchen, sie kann im Falle eines plötzlichen Defektes an einer Maschine für diese vorübergehend einspringen (Moment­reserve). Sie fängt ferner die Belastungsspitzen auf, d. h. wenn plötzlich ungewöhnlich viel Strom gebraucht wird, liefert die Batterie das an der Maschinenleistung fehlende Quantum, während man bei Wechselstrom stets so viel Maschinenkraft haben muss, als dem möglichen Höchstbedarf an Strom entspricht. Die Akkumulatorenbatterie ist ein Regulator, ein Notreservoir von unschätzbarer Bedeutung. Spannungsschwankungen, die dann Lichtschwankungen, wie du sie hier an meiner Lampe bemerkst, zur Folge haben, gleicht eine Akkumulatorenbatterie gleichfalls aus. Alle diese Vorteile gehen bei reinen Wechselstromzentralen verloren.«

»Du machst mir ja ganz graulich.«

»Das ist durchaus nicht meine Absicht, ich möchte nicht in den Verdacht kommen, prinzipieller Gegner von Wechselstromanlagen zu sein, durchaus nicht. Aber alles wo es hingehört, und in öffentliche Elektrizitätswerke gehört er eben meiner Ansicht nach aus den angeführten Gründen nicht hin, wenigstens nicht in das Verteilungsnetz für die Verbraucher.«

»Wieso das?«

»Nun ich meine, man kann schließlich sehr wohl, gerade in Fällen wie bei euch, zunächst in einer weit von der Stadt entfernten, auf billigem Gelände erbauten Zentrale Wechselstrom erzeugen und ihn beliebig hoch gespannt dann der Stadt zuführen. Aber dann soll man sich nicht begnügen, ihn zu ›transformieren‹ auf Wechselstrom von niedrigerer Spannung, sondern man soll ihn ›umformen‹ in Gleichstrom in Umform­stationen, die mit Akkumulatoren ausgerüstet sind. Die Anlage ist dann natürlich teurer, der Betrieb aber nicht so viel kostspieliger wie man es wohl glaubt. Eine Umformer­station erfordert bei guter Ausrüstung sehr wenig Bedienung, und ihr Wirkungsgrad ist bei unseren modernen Maschinen auch ganz ausgezeichnet.«

»Du gibst aber jedenfalls die höheren Anlagekosten zu: Die bedingen doch eine höhere Verzinsung, mithin Verteuerung der Produktion.«

»Lieber Freund, was nutzt billige Produktion, wenn die Ware schlechteren Absatz findet und dem Käufer nicht zusagt? Die Verringerung des Umsatzes macht die Ersparnis dann wieder zunichte. Außerdem habe ich mir in dieser Hinsicht die Statistik der Elektrizitätswerke sehr genau angesehen: Ich habe nicht gefunden, dass Wechselstromwerke ihren Strom durchschnittlich billiger abgeben wie Gleichstromwerke, auch nicht, dass sie besser rentieren, eher das Gegenteil, und das ist doch schließlich des Pudels Kern.«

Entnommen aus dem Buch:

• Neuerscheinung •

Siegfried Hartmann

Naturwissenschaftlich-Technische Plaudereien

Naturwissenschaft und Technik bilden die Grundpfeiler unserer Kultur. Alles, was das moderne Leben von früheren Epochen der Menschheit in charakteristischer Weise unterscheidet, beruht in letzter Linie auf den Fortschritten des Naturerkennens und der wachsenden Fähigkeit, Kräfte der Natur in den Dienst der Menschen zu zwingen.
Der Ingenieur und technische Publizist Siegfried Hartmann (1875 – 1935) bewegte die größeren Tageszeitungen dazu, regelmäßig allgemeinverständliche Artikel zu veröffentlichen, die in unterhaltender Form die wichtigsten technischen und naturwissenschaftlichen Erscheinungen dem Verständnis des Lesers näherbringen. Aus diesen Aufsätzen stellte Hartmann für dieses Buch einen repräsentativen Querschnitt zusammen.

  PDF-Leseprobe € 18,90 | 182 Seiten | ISBN: 978-3-695-71317-2

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