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Wir bringen heute die Energie von morgen!

 

 

 

Man wusste natürlich von Anfang an, dass der Wirkungsgrad einer elektrischen Leitung umso größer wird, je größer man die Spannung macht, mit der man eine bestimmte Leistung überträgt. Schon Lahmeyer benutzte deshalb „hochgespannten“ Gleichstrom. Doch bald stellte man fest, dass sich die Quellenspannung einer Gleichstrommaschine nicht beliebig steigern lässt. Bei maximal 2000 V traten bereits schwerwiegende Isolationsprobleme auf, die man kaum noch zu lösen verstand, und der Versuch, zwei oder mehrere Maschinen hintereinander zu schalten, führte sofort auf neue Probleme.

 

 

 

 

 

 

 

 

Die Siemenssche Dynamomaschine ist nicht nur ein Generator, sondern gleichzeitig auch ein Motor. Schaltet man nun zwei solcher Maschinen hintereinander, so tritt ein neues Phänomen auf:

Diejenige der beiden Maschinen, die gerade die größere Spannung erzeugt, wird zum Generator und treibt die andere, nun zum Motor geworden, an. Doch dieser Anstoß wird leicht kräftiger, als es zum Ausgleich der Spannungsdifferenz nötig ist. Die erste treibt nun die zweite an und bald haben sich beide Maschinen zu wilden Schwingungen aufgeschaukelt, die erst mit ihrer gegenseitigen Zerstörung enden.

Da es praktisch unmöglich ist, zwei Dinge völlig gleich herzustellen, behalf man sich zunächst mit einer echten Roßkur:

Man verband die Maschinen mit Pleuelstangen, um absoluten Gleichlauf zu erzwingen.

Doch wer konnte garantieren, daß schließlich nicht auch die Pleuelstangen reißen könnten, was eine verheerende Resonanzkatastrophe verursachen würde?

Man war am Ende einer Sackgasse angelangt!

Nun erinnerte man sich an den Transformator, mit dem man eine kleine Spannung in eine beliebig hohe größere Spannung verwandeln kann und umgekehrt. Doch der Transformator braucht Wechselstrom, es gibt keinen Gleichstromtransformator.

 

 

 

 

 

 

 

 

Man entschloss sich also kurzerhand, die Weichen neu zu stellen und den Zug in Richtung Wechselstrom weiterfahren zu lassen. In dieser Richtung fährt er jetzt über ein Jahrhundert weiter und ist kaum noch zu bremsen.

Inzwischen hatte jedoch die Gleichstromtechnik einen beispiellosen Siegeszug absolviert:

Von Drehbänken, elektrischen Schlagbohrmaschinen und Grubenbahnen für den Bergbau, über Ventilatoren und Aufzüge bis hin zu gigantischen Ladekränen – alles wurde mit Gleichstrommotoren betrieben.

Auch die frühe Vision des Werner von Siemens hatte sich erfüllt:

Bereits 1879 fuhr die weltweit erste elektrische Bahn in Berlin. Die Stadtväter von Berlin erlaubten aber zunächst nur den Betrieb mit Akkumulatoren, da sie, ungebildet wie die meisten politischen Entscheidungsträger auch heute noch sind, die Zuführung des Stromes durch eine Oberleitung und seine Rückleitung über die Schienen für gefährlich hielten.

Hiezu passt auch eine Anekdote aus jener Zeit:

Eine junge Dame in einem auffallend kurzen Rock nähert sich, unternehmungslustig und furchtsam zugleich, einer dieser neuen Straßenbahnen und fragt den Kondukteur:

„Ist es nicht gefährlich, wenn ich aus Versehen mit einem Fuß auf die Schienen trete, ich habe gehört, dass diese auch Strom führen.“

Der Kondukteur betrachtet sie genau und sagt dann lächelnd:

„Fräulein, gefährlich kann es höchstens werden, wenn Sie gleichzeitig mit dem anderen Fuß die Oberleitung berühren.“

Die Berliner Stadtväter hatten also schließlich die Oberleitung bewilligt und in Rekordzeit war ganz Berlin von einem dichten Netz von elektrischen Eisenbahnen durchzogen, die teilweise auch unter der Erde verliefen, teilweise als Hochbahnen über den Straßen fuhren.

London, Budapest, New York – es würde hier zu weit führen, diese von Berlin ausgehende Geschichte der elektrischen Bahnen weiterzuerzählen.

Der Wechselstrommotor

Die Einführung des Wechselstroms erlaubte es nun, Hochspannungsleitungen zu bauen und dadurch elektrische Energie nahezu verlustfrei über die größten Entfernungen zu leiten. Doch sofort tauchten zwei schmerzlich empfundene Lücken auf:

Die galvanische Industrie und die chemische Industrie, zu der sich jene weiterentwickelt hatte, benötigten nach wie vor Gleichstrom.

Was sollten die triumphierenden elektrischen Bahnen mit Wechselstrom anfangen?

Der Synchronmotor, den man schon kannte, fiel immer wieder aus dem Takt und musste dann jedes Mal neu gestartet werden, eignete sich also schlecht für den Betrieb einer elektrischen Bahn.

Nun, genau im richtigen Augenblick, trat plötzlich, wie deus ex machina, der Mann auf die Bühne, der das Problem des Wechselstrommotors auf geradezu geniale Art löste:

NICOLA TESLA

 

 

 

 

 

*Similjan (Kroatien) 10.7.1856

+New York 7.1.1943,

gab 1887 den Drehstrommotor und das Mehrphasensystem an.

Der Teslamotor überzeugte sofort durch seinen hohen Wirkungsgrad, denn dieser wird nur durch die Lagerreibung begrenzt, die man, zumindest heute, sehr klein halten kann.

Er hat keine Schleifkontakte, die Leitungen für die drei Phasen sind fest mit ihm verbunden, was ihm auch eine äußerst hohe Lebensdauer gibt.

Da es nun anscheinend keine Gegenargumente mehr gab, wurde damit die Weichenstellung in Richtung Wechselstrom besiegelt und im wahrsten Sinn des Wortes fest versiegelt.

Warum wagen wir es jetzt aber trotzdem, diese Weichenstellung als falsch zu bezeichnen?

Nun, der Zug fährt immer noch mit Gleichstrom! Er kann gar nicht anders!

Oder kann sich jemand eine Lokomotive vorstellen, die mit drei Stromabnehmerbügeln von drei parallelen Oberleitungen ihre Antriebskraft bezieht? Oder eine U-Bahn oder gar eine Straßenbahn?

Der Gleichstrom für die Netze des schienengebunden öffentlichen Verkehrs wird heute durch Gleichrichtung des Wechselstroms der Landesnetze gewonnen. Dass diese Umformung den hohen Wirkungsgrad der hochgespannten Wechselstromleitung geradezu annulliert, versteht sich von selbst.

Ein wichtiges Argument, wiewohl weithin sichtbar, wird trotzdem nur von den wenigsten gesehen:

Unser Wechselstromnetz benötigt vier Leitungen. Hausaufgabe für den Leser:

Man ermittle den aktuellen Marktpreis für Kupfer und Aluminium und berechne den Preis von vier 100 km langen Drähten von 5 mm2 Querschni