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Inhaltsverzeichnis

  Vorwort  

   4

1  Einleitung  

   5

2  Von den Wasserrädern zu den Turbinen  

   8

3  Die Unterwasserkraftwerke  

  14  

3.1  Das Unterwasserkraftwerk Rostin an der Persante  14

3.2  Die Kraftwerke an der Iller und am Lech  20

3.3  Hans Faic Canaan (1899-1954) und die Firma Voith  29

  32  

3.4  Übersicht über die Kraftwerke an der oberen Iller  

  40  

3.5  Übersicht über die Kraftwerke am oberen Lech  

3.6   43

  Das Saalachkraftwerk Rott-Freilassing  

3.7   49

  Weitere Kraftwerksplanungen  

3.7.1  Pommern (heute Polen)  49

3.7.2  Bayern  

  49  

3.7.3  Österreich  50

4  Der turbulente Weg nach Ybbs-Persenbeug  51

  51  

4.1  Von den Anfängen bis zur Verwirklichung  

  60  

4.2  Bilder der Kraftwerksanlagen  

5  Arno Fischer (1898-1982)  

  63  

5.1  Ergänzende Informationen zu seiner Biographie  63

5.2  Arno Fischer und die Energieversorgung Bayerns  69

6  Franz Schwede, Gauleiter von Pommern (1888-1960)  71

3

7  Ergänzende Dokumentationen  73

7.1  Patente  73

7.2  Zu Hans Faic Canaan  91

7.3  Zu Arno Fischer  93

7.4  Erinnerungen von Zeitzeugen an das Kraftwerk Rostin  116

8  Schluss  

  119  

9  Archive und Auskunftsstellen  

  125  

10  Quellen und Literatur  

  126  

11  Glossar  

  131  

11.1  Ausführungsformen von Flusskraftwerken  131

11.2  Begriffe und Kenngrößen  134

11.3  Sonderformen von Propeller-, bzw. Kaplanturbinen  135

11.4  Einsatzbereich der Hauptturbinenarten  140

12  Bilder- und Tabellenverzeichnis  

141

Vorwort

Der Anstoß zur vorliegenden Abhandlung ergab sich aus der Dissertation über das Leben und Lebenswerk Viktor Kaplans ¹ . In dieser wurde Arno Fischer (1898-1982) bereits vorgestellt, der als NSDAP-Karrierist sein eigenes Kraftwerkskonzept der Arno-Fischer-Turbinen in Verbindung mit einem überflutbaren Wehrkraftwerk nicht nur bei kleinen Flusskraftwerken in Pommern und Bayern, sondern auch beim großen Donaukraftwerk Ybbs-Persenbeug entgegen den Ratschlägen und heftigen Vorhaltungen der Fachwelt durchdrücken wollte. Der Verlauf des Zweiten Weltkrieges verhinderte, dass das schon vor dem Krieg für die Ausrüstung mit den wesentlich wirtschaftlicheren Kaplanturbinen geplante Kraftwerk durch eine Anlage mit Arno Fischer-Turbinen ersetzt wurde. Die Umplanungsarbeiten für sein eigenes Konzept wurden auf Betreiben von Arno Fischer bereits 1942 begonnen. Neue Quellenfunde und zusätzliche Recherchen ermöglichten es, das auch in Fachkreisen weitgehend unbekannte bzw. der Vergessenheit anheim gefallene Thema, in einer eigenen Darstellung umfassender behandeln zu können. Ich danke daher allen Damen und Herren, die mir dabei durch telefonische und schriftliche Auskünfte sehr behilflich waren. Das betrifft Archive, Ämter, Behörden, Unternehmen und Privatpersonen in Augsburg, Berlin, Landsberg am Lech, Landshut, Linz, München, Neustadt bei Coburg, Passau, Salzburg, Traunstein und Wien. Die an der Universitätsbibliothek Salzburg aufliegenden,

im Eigenverlag erstellten Buchexemplare (Format A4), enthalten auch Rechercheprotokolle, die Anknüpfungspunkte für eventuelle weitere Nachforschungen enthalten.

¹ Gschwandtner, Martin: Viktor Kaplans Weg zur schnellsten Wasserturbine. München, Ravensburg 2007. (zugleich teilw. Diss. Phil. Salzburg 2006).

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1 Einleitung

Mit dem Bau von Wasserkraftwerken während der Zeit des „Dritten Reiches“ in Pommern und Bayern und insbesondere mit der Errichtung des Kraftwerkes Ybbs- Persenbeug ist eine Geschichte verbunden, die heute wenig bekannt ist, aber seinerzeit im Rahmen des Wasserkraftausbaues im Deutschen Reich für heftige Auseinandersetzungen bis in die höchsten Stellen des Staates sorgte: Es ist die Geschichte über Arno Fischer (1898-1982) und das von ihm konzipierte „Unterwasserkraftwerk“, die zu einem Skandal ausartete, sodass selbst Adolf Hitler eine gründliche Untersuchung anordnen musste. Arno Fischer war Maschinenbautechniker und hatte hohe Funktionen in der NS-Hierarchie. Er war Gauamtsleiter in Pommern, Ministerialdirektor im Bayerischen Staatsministerium des Inneren, sowie Sonderbeauftragter für alle Fragen der Wasserwirtschaft im Hauptamt der Technik der NSDAP. 1936 wurde bei Rostin an der Persante, einem kleinen Fluss in Pommern, das erste Kraftwerk dieser Art in Betrieb genommen. Mitprotagonist der „Arno Fischer-Turbine“ und dieser Kraftwerksbauweise war der Gauleiter von Pommern, Franz Schwede-Coburg (1888-1960), gelernter Maschinenschlosser und erster und berüchtigter NSDAP-Bürgermeister von Coburg. Deswegen durfte er mit Erlaubnis Hitlers seinem Familiennamen den Zusatz Coburg anhängen. 2

Zum Forschungsstand

Das „Unterwasserkraftwerk“ und dessen Projektbetreiber Arno Fischer wurden bisher nur in wenigen Abhandlungen und meist nur in Teilaspekten behandelt. Dazu zählen (Eine Auswahl in zeitlicher Reihenfolge geordnet, im Quellen- und Literaturverzeichnis vollständig zitiert):

Der Aufsatz von Hans Canaan, des ehemaligen Direktors des Bereiches Turbinenbau bei der Maschinenfabrik Voith in Heidenheim an der Brenz (Württemberg) zur Geschichte des so genannten „Unterwasserkraftwerkes“:

² Maier, Helmut: Unter Wasser und unter der Erde. In: Bayerl, Günther u.a: Die Veränderung der Kulturlandschaft. Nutzungen- Sichtweisen-Planungen. Münster u.a. 2003, S. 139-175, hier S. 151.

39 S. Heidenheim (Brenz) 1945.

Der Beitrag von Helmut Maier:

Unter Wasser und unter der Erde. In: Bayerl, Günther/Meyer,Torsten (Hrsg.): Die Veränderung der Kulturlandschaft. Nutzung, Sichtweisen, Planungen. Münster u. a. 2003 (Cottbuser Studien zur Geschichte von Technik, Arbeit und Umwelt, Band 22). S. 139-175.

Der Aufsatz von Rudolf von Partl über das Donaukraftwerk Ybbs- Persenbeug: Partl, Rudolf von: das Donaukraftwerk Ybbs- Persenbeug. Rückblick und Ausblick. In: Zentralblatt für die Österreichische Industrie und Technik, Teile I,II,III, Wien 1946.

Der Aufsatz von Oskar Vas, ehemaliges Mitlied des Vorstandes der Österreichschen Verbundgesellschaft: Vas, Oskar: Über das Unterwasserkraftwerk. 64 Seiten, Wien 1947.(Schriftenreihe des Österreichischen Wasserwirtschaftsverbandes, Heft 8).

Das Buch von Manfred Pohl zur Gründungsgeschichte der Bayerischen Wasserkraft AG, bei der auch Arno Fischer eine Rolle spielte: Pohl, Manfred: Das Bayernwerk 1921 bis 1996. München, Zürich 1996.

Die jüngsten Beiträge zum Unterwasserkraftwerk sind enthalten in: Veröffentlichte Dissertation von Hermann Schweickert: Schweickert, Hermann: Der Wasserturbinenbau bei Voith zwischen

1913 und 1939 und die Geschichte der Eingliederung neuer Strömungsmaschinen. Heidenheim 2002, 311 S. (zugleich Phil. Diss. Stuttgart 2002, 311 S.).

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2 Von den Wasserrädern zu den Turbinen

Von der Antike über das Mittelalter bis in die frühe Neuzeit waren die Wasserräder der Hauptlieferant mechanischer Energie zum Antrieb von Mühlen, Förderanlagen, Hämmern, Pumpen und vielen anderen Einrichtungen. Im 18. Jahrhundert befassten sich noch viele Techniker mit der Verbesserung von Wasserrädern. Diese konnten jedoch den steigenden Anforderungen nicht mehr genügen: Ihre Leistungen und Drehzahlen waren zu gering. Daher stieg der Druck auf die Techniker, leistungsstärkere Maschinen zur Ausnutzung von Wasserkräften zu entwickeln.

Der Begriff Turbine (vom lat. Wort „turbo“ für „Kreisel“ abgeleitet) geht auf den Franzosen Claude Burdin zurück, der ihn 1822 erstmals verwendete. In Frankreich wurde damals ein Preis für die Entwicklung leistungsfähiger „Turbinen“ ausgesetzt. Ein Schüler von Burdin, Benolt Fourneyron (1802-1867) holte sich diesen Preis.

Er baute um das Jahr 1835 in St. Blasien im Schwarzwald eine Turbine von

30 KW Leistung bei einer Höhendifferenz von 108 Metern ein. St. Blasien wurde

ein „Wallfahrtsort“ der Techniker und Fourneyron ein berühmter Mann. Unter den Dutzenden von Forschern, die weiter an der Turbinenentwicklung arbeiteten, seien stellvertretend folgende Persönlichkeiten herausgegriffen: Der deutsche Lokomotivbauer Carl Anton Henschel (1780 -1861) aus Kassel; der Professor für Maschinenbau am Polytechnikum in Karlsruhe, Jacob Ferdinand Redtenbacher aus Steyr in Oberösterreich (1809 -1863), sowie der Hydrauliker Julius Ludwig Weißbach (1806 -1871), aus Annaberg im Erzgebirge.

In Deutschland wurden trotz aller Erfindungsleistungen die Wasserturbinen zunächst äußerst misstrauisch betrachtet. Beispielsweise hielt auch die Regierung des Herzogtumes Braunschweig einen Patentschutz nicht für notwendig, weil sie für Wasserturbinen ohnehin keine Zukunftschancen sah. 3

³ Gööck, Roland: Erfindungen der Menschheit. Wind, Wasser, Sonne, Kohle, Öl. Blaufelden 2000. S.119.

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Anschließend führte die Entwicklung zu jenen drei Haupttypen von Turbinen, die bis zum heutigen Tage den großen Bereich der Wasserkraftnutzung in wirtschaftlicher Weise ermöglichen. Zuerst zur Francisturbine des geborenen Engländers James Francis (1815-1892) und dann zur Pelton-Turbine des US-Amerikaners Leston Pelton (1829-1908). Die Francisturbine, geeignet für mittlere bis große Wassermengen und mittlere Gefälle, wurde vor allem in Deutschland durch die Firma Voith in Heidenheim weiterentwickelt. Peltons Erfindung der Freistrahlturbine wurde 1880 patentiert. Seine Turbine, die für kleine bis größere Wassermengen und bis zu sehr großen Fallhöhen geeignet ist, wurde ebenfalls ein Verkaufsschlager.

An der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert waren die Pelton- und die

Francisturbine schon sehr ausgereift und weit verbreitet. Es fehlte nur noch eine Turbine, welche die wirtschaftliche Nutzung der Wasserkräfte der Flüsse ermöglichte. Francisturbinen waren dazu nur unzulänglich in der Lage, denn sie hatten zu geringe Drehzahlen, man musste daher zwischen Turbine und Generator Getriebe anordnen, was nicht nur teuer war, sondern auch den Gesamtwirkungsgrad der Anlage verschlechterte; sie hatten aber auch einen mit sinkender Wassermenge stark abfallenden Wirkungsgradverlauf. Viktor Kaplan (1876-1934) setzte sich die Lösung dieser Aufgabe zum Ziel. Er wurde in Mürzzuschlag geboren, studierte an der Technischen Hochschule in Wien Maschinenbau und kam 1903, nach einer kurzen Tätigkeit bei der Maschinenfabrik Ganz in Leobersdorf (Niederösterreich), an die Deutsche Technische Hochschule Brünn (DTH). Dort versuchte er zuerst die Francisturbinen zu verbessern und es gelang ihm tatsächlich, deren spezifische Drehzahl auch von etwa 250 auf 350- 400 zu steigern; was jedoch noch immer

zu gering war für eine direkte Kupplung von Turbine und Generator. Für Versuche mit kleinen Laufrädern von 100 mm und 184 mm Durchmesser hatte er mit Unterstützung der Stahlgießerei und Maschinenbaufirma Storek in Brünn eine Versuchsanlage an der DTH eingerichtet. In der Folge führten seine weiteren ca. 3000 Versuche zu wesentlich schneller laufenden Propellerturbinen mit festen Laufschaufeln und zu den Propellerturbinen mit verstellbaren Laufschaufeln, den eigentlichen Kaplanturbinen.

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Als Pioniere im Bau der ersten Propellerturbinen traten US-amerikanische (Truax, Horton) und englische Erfinder (u.a. Thomas Williams) an die Öffentlichkeit. Truax erhielt bereits 1862 ein Patent auf eine Turbine mit vierflügeligem Propellerrad. Horton und Williams erhielten 1877 bzw. 1893 Patente auf Laufräder, die den Schiffspropellern sehr ähnlich waren. Die Schaufeln waren in der Umfangsrichtung gemessen kürzer als die Schaufelteilung. ⁴ Diese Propellerturbinen wurden dann über Jahrzehnte von den Francisturbinen verdrängt und erst von Kaplan in Brünn und dann von Forest Nagler (Ingenieur bei der Firma Allis Chalmers M. Co in Milwaukee, Wisconsin) wieder aufgegriffen und vervollkommnet. Kaplan ist es ab 1912 gelungen, die spezifischen Drehzahlen seiner Propellerturbinen (mit fixen und auch mit verstellbaren Schaufeln) bis zu max. 1200 zu steigern, ungefähr dem dreifachen von Francisturbinen. Die Idee verstellbarer Laufschaufeln findet sich erstmals schon in einem Buch des Professors an der Preußischen Gewerbeakademie, in Berlin, Carl Ludwig Fink (1821-1888) ⁵ ; allerdings bestand damals noch kein Bedarf an derart komplizierten Konstruktionen. Die Fima Storek in Brünn baute

1919 die erste Kaplanturbine der Welt mit ca. 35 PS für die Börtel- und Strickgarnfabrik Hofbauer in Velm in Niederösterreich (heute zur Gemeinde Himberg gehörig). Nach erfolgreicher Überwindung zahlreicher

Patentstreitigkeiten und der Bewältigung der anfänglichen Probleme mit der so genannten Kavitation (Hohlraumbildung in Unterdruckzonen der Turbine, die zu Materialbeschädigungen führt) trat die Kaplanturbine um 1920 ihren Siegeszug um die Welt an. Heute beträgt der Anteil der Kaplanturbinen an der weltweiten Stromerzeugung aus Wasserkraft rund 10%, beispielsweise in Österreich dagegen etwa 60 %.

Die wesentlichen Vorteile der Kaplanturbine mit verstellbaren Laufschaufeln sind neben der hohen Drehzahl, die eine direkte Kupplung von Turbine und Generator ermöglicht, auch ein gleichmäßig hoher Wirkungsgradverlauf über einen weiten Bereich der Wassermenge, wogegen die Propellerturbinen mit

⁴ Hofmann, R.: Wasserkraftmaschinen. Die Propellerturbinen des Elektrizitätswerkes Wynau. In: Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, 69 (28. November 1925), 48, S. 1510 -1512.

⁵ Korn, H.: Zur Geschichte der beweglichen Laufradschaufeln. In: Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure 71 (5. Februar 1927), 6, S. 195.

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feststehenden Laufschaufeln einen ähnlich hohen Wirkungsgrad nur bei Vollbeaufschlagung aufweisen. Die Informationen über Kaplans

Propellerturbinen kamen infolge eines Besuches der Herren Ing. Patizz und Schmidt der Firma Allis Chalmers M. Co in Milwaukee, Wisconsin, im Jahre 1913 sowie etwas später im selben Jahre auch des Herrn Ing. Pfau bei Kaplan in Brünn auch in die USA. Außerdem hatte noch vor dem Krieg Kaplan die Patente für seine Turbinen (Propellerturbinen mit festen und solche mit drehbaren Schaufeln) in den USA angemeldet. Allerdings waren in der Kriegszeit die Rechte in den USA aus Patenten, die von „feindlichen Ausländern“ stammten, außer Kraft gesetzt worden. Erst nach dem Kriege wurden sie wieder reaktiviert, allerdings mit der Einschränkung, dass die Rechte aus den Patenten unwirksam sein sollten gegen jene Personen und Firmen, die den Patentgegenstand während des Krieges „im guten Glauben“ des Nichtbestandes eines verletzbaren Patentrechtes in Gebrauch nahmen. ⁶ Chalmers hatte bereits während des ersten Weltkrieges die Propellerturbinen Kaplans mit nicht verstellbaren Schaufeln unter Ausnutzung der o.a „Patentrechtsfreiheit“ unter Bruch eines von Chalmers 1913 mit Kaplan abgeschlossenen Abkommens nachgebaut. Der, wie vorhin erwähnt, bei Chalmers beschäftigte Ingenieur Forest Nagler stellte sich in einer Veröffentlichung in der Zeitschrift „Mechanical Engineering“ vom Dezember 1919 als Erfinder der Propellerturbine vor, die nach ihm „Nagler-Turbine“ genannt wurde. ⁷ Erst später erwarb die Fa. Voith in Heidenheim von Kaplan die Lizenzrechte für Propeller -und Kaplanturbinen und schloss daraufhin 1927 einen Lizenzvertrag mit der US-Firma S. Morgan Smith, die daraufhin mit sehr großem Erfolg Kaplanturbinen für Kraftwerke in den USA bauten, insgesamt

⁶ Slavik, Jaroslav: In: Technisches Museum Brünn (Hrsg.): An der Wiege der Kaplanturbine. Brünn 1976, S.114. Vergl.: Seidl, Th. : Die neusten Fortschritte im Turbinenbau. Propellerturbinen- Europa und Amerika. In: Die Wasserkraft, Zeitschrift für die gesamte Wasserwirtschaft, (1924) 14, S. 255-264.

⁷ Kaplan, Viktor: Die Entstehungsgeschichte der neuen amerikanischen Schnelläuferturbinen. In. Die Wasserkraft. Zeitschrift für die gesamte Wasserwirtschaft. 16. Jahrg. Nr. 5 München 5.März 1921, S. 42-44. Vergl.: Budau, Arthur: Die Entwicklung der Wasserturbinen in den letzten 15 Jahren. In: Die Wasserkraft. Zeitschrift für die gesamte Wasserwirtschaft (1922) 11, S. 196- 205, hier S. 204-205.

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rund 135 Einheiten von 1928 bis 1939. ⁸ Weiters hatte der seinerzeit in der Fachwelt gut bekannte Zivilingenieur Leroy F. Harza, Chicago, Illinois, USA, mit den US-Patentschriften 1485 186 und 1562 556 in den Jahren 1919 und 1925 eine wirklich neue Idee, Propellerlaufräder mit fixen Schaufeln mit Außenkranz und darauf befestigtem Generator-Rotor geschützt erhalten. Diese Turbinenaggregate von Harza, die jedoch in den USA nicht zur Ausführung gelangten, sowie das 1907 in den USA patentierte Kraftwerkskonzept (von Howard L. Coburn, Boston, Wehrkraftwerk, Patent Nr. 840 110) nach welchem am Patapsco- River im US-Bundesstaat Maryland im Jahre 1907 ein Wehrkraftwerk erbaut wurde, waren ganz offensichtlich die Ideengrundlage für die Unterwasserkraftwerke Arno Fischers. Das erste Unterwasserkraftwerk, das in Rostin in Pommern gebaut wurde, war allerdings mit einem gekapselten Maschinensatz ausgestattet, dessen Bauweise erstmals in der Eidgenössischen Patentschrift 172 467, angemeldet im Jahre 1933 von der Firma Escher Wyss Zürich, aufscheint. Für alle weiteren Wehrkraftwerke Fischers wurden hingegen Propellerturbinen mit Außenkranzgeneratoren ⁹ verwendet. Mit den vorigen Ausführungen ist nun die technikhistorische Verbindung zu den im Folgenden zu behandelnden Unterwasserkraftwerken im ehemaligen Reichsgau Pommern und in Bayern hergestellt.

⁸ Schweickert, Hermann: Der Wasserturbinenbau bei Voith zwischen 1913 und 1939. Heidenheim 2002, S. 83.

⁹ Canaan, Hans Faic: Das Unterwasserkraftwerk und die Unterwasserturbine, Bauweise Arno Fischer. Heidenheim an der Brenz 1945.

Das Kraftwerk am Patapsco River bei Lichester in der Nähe von Baltimore wurde mit drei Maschinensätzen von je 500 PS ausgerüstet. Francis-Zwillingsturbinen (zur Erhöhung der spez. Drehzahl) und Generatoren sind im überfluteten Teil des 67 m langen Wehres untergebracht.

¹⁰ Rehbock, Theodor: Die festen Wehre. In: Der Wasserbau. III. Teil des Handbuchs der Ingenieurwissenschaften, herausgegeben von Rehbock ,Theodor. 2. Band, Stauwerke, 1. Abteilung: Wehre und Fischwege. Leipzig 1912, S. 163.

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3 Die Unterwasserkraftwerke

3.1 Das Wasserkraftwerk Rostin unter Verwendung der „Ersten Bauweise Arno Fischer“

¹¹ Fischer, Arno: Unterwasserkraftwerk. In: Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, (1936), S. 1548.

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Die wesentlichen Merkmale des „Unterwasserkraftwerkes“, das unter dem Motto „mehr Leistung bei weniger Aufwand“ propagiert wurde, waren Rohrturbinen, die in ein Hohlwehr eingebaut wurden, welches bei Überwasser gänzlich vom Wasser überspült wird. Der niedere Wehrkörper, der neben den Turbinen und deren Einlaufkammern auch die Grundablässe aufnimmt, wird zur Hochwasser-Entlastung überspült, sodass der damals wichtige militärische Gesichtspunkt der schlechten Erkennbarkeit aus der Luft, allerdings nur zeitweise, berücksichtigt war.

Die Anlage Rostin wurde im Zuge der von der Provinz Pommern durchgeführten Regulierung der Persante errichtet. Bei dieser Regulierung wurde der geschlängelte und vollständig verwilderte Flusslauf begradigt, wodurch sich wegen der gesteigerten Wassergeschwindigkeit der Einbau von zwei Sohlstufen als notwendig erwies. Die obere Sohlstufe wurde als Kraftwerk Rostin verwirklicht, die untere Sohlstufe sollte durch das Wasserkraftwerk Körlin (heute Karlino) gebildet werden. Das Kraftwerk Körlin wurde nach der Inbetriebnahme von Rostin in Angriff genommen, allerdings nicht nach dem unbefriedigenden Muster von Rostin, sondern nach dem Vorbild der Kraftwerke an der Iller; dabei sollten keine AF- Propellerturbinen, sondern wegen des besseren Wirkungsgrades Kaplanturbinen verwendet werden. Kaplanturbinen mit Außenkranzgeneratoren waren jedoch noch nicht entwickelt und wurden auch von vielen Fachleuten abgelehnt, daher war bis Kriegsende nur der Bau des Wehrkörpers vollendet. Wie aus einem Bericht von Hans Juhnke ¹² aus Isernhagen in der Kolberger Zeitung 6-1972 hervorgeht, stieß er bei einer Wanderung in der alten Heimat an der Persante im Jahre 1987 auf die Ruinen der ehemaligen Kraftwerksbaustelle Körlin, von dem noch die „meterdicken Betonmausern“ als „Zeugnis deutscher Wertarbeit“ erhalten geblieben waren. Ob Polen seither die alten Kraftwerkspläne wieder aufgegriffen hat, muss noch recherchiert werden.

Rostin wurde mit zwei Maschinensätzen von je 195 KW, bei einer mittleren Fallhöhe von 3,75 m und einer Schluckfähigkeit je Turbine von 6,3 m ³ /s nach der Patentschrift Nr. 684 362 errichtet.

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Die Turbinen waren vierflügelige Kaplan-Propellerturbinen, Fabr. Escher Wyss, Ravensburg, mit fixen Laufradschaufeln. Die Nenndrehzahl beträgt 258 U/min, die spezifische Drehzahl ergibt sich aus den angeführten Daten mit 804 U/min. Die elektrische Ausrüstung lieferte die Sachsenwerk AG Dresden. Das mittlere Jahresarbeitsvermögen der Anlage war mit 1,2 Mio KWh geplant. Bei der Konstruktion der Turbine handelt es sich um die so genannte „Erste Bauweise Arno Fischer“. Bei dieser Turbinenbauart befindet sich der Generator innerhalb eines geschlossenen Kapselgehäuses, das zentrisch im Wasserführungskanal angeordnet ist. Das Generatorgehäuse (Kapsel) wird von den nicht verstellbaren Leitschaufeln getragen, von welchen einige hohl ausgebildet sind, um die Verbindungsleitungen für den Generator und für die erforderlichen Überwachungsaufgaben hindurch legen zu können

(Lagertemperatur, Schmierung u.a.).

Der Durchmesser der Kapsel beträgt 1,0 m, der des Triebwasserrohres 1,8 m. Ein Nachteil dieser Bauweise war die nicht zufrieden stellende Kühlung des Generatoraggregates und dessen fehlende Zugänglichkeit. Wartungsarbeiten erforderten aufwendige Demontierungsmaßnahmen.

Im Jahre 1942 kam es an der Maschine I aufgrund einer schadhaften Stopfbüchsendichtung zum Eindringen von Wasser und dadurch zu einem Kurzschluss in der Generatorwicklung. Die Maschine wurde nach einem Verbesserungsumbau Mitte 1943 wieder in Betrieb genommen. 1944 wurden an der Maschine II die gleichen Verbesserungen vorgenommen. Am 15. Mai 1944 trat bei der Maschine I wieder ein Wicklungsschaden auf, worauf die ganze Anlage außer Betrieb genommen wurde. 1947 war sie noch nicht wieder in Betrieb. 13

¹² Siehe Kapitel 7.4

¹³ Vas, Oskar: Über das Unterwasserkraftwerk. S. 1- 67, hier S. 31.

Zum Patent

Oskar Vas berichtet auf Grund persönlicher Notizen und Erinnerungen, dass die Turbinenfabrik Escher Wyss, Zürich, im Jahre 1933 ein schweizerisches Patent erhielt, welches die Verwendung eines gekapselten Stromerzeugers beinhaltet, der zusammen mit der Turbine in ein Turbinenrohr eingebaut wird. „Die Schutzrechte dieses Patentes, das auch im Deutschen Reiche eingetragen wurde, sind auf bisher nicht klarzustellende Weise auf Arno Fischer übergegangen“ ¹⁴ Wie die Recherche ergab, handelt es sich dabei offensichtlich um die Patentschrift Nr 172 467 der Schweizerischen Eidgenossenschaft, welche am 27. Dezember 1933 beim „Eidgenössischen Amt Für Geistiges Eigentum“ eingereicht wurde ¹⁵ . Das darauf beruhende und für die Gesamtanordnung des Kraftwerkes Rostin relevante deutsche Reichspatent Nr. 760 140 für ein „überflutbares Flußstaukraftwerk“ mit gekapseltem Generator meldete Arno Fischer am 24. Oktober 1935 an. Das Reichspatentamt Berlin erkannte zunächst jedoch die Patentfähigkeit nicht an, weil die Hauptmerkmale der Erfindung samt und sonders bekannt wären. Gekapselte Maschinensätze seien schon länger in der Fachliteratur bekannt, allerdings bisher nicht ausgeführt worden, hieß die Begründung. Auch Wehrkraftwerke seien keine Neuigkeit und in den USA schon gebaut worden. Erst nach einer Auswechslung des zuständigen Sachbearbeiters im Patentamt wendete sich das Blatt zu Gunsten von Arno Fischer. Allerdings gab es noch Einsprüche des Erfinders Dr. Ing. Franz Lawaczeck ¹⁶ aus Pöcking in Bayern, die eine weitere Verzögerung der Patenterteilung verursachten. ¹⁷ Diese konnte dann erst am 23. November 1944 bekannt gemacht werden.

¹⁴ Vas, Oskar: Über das Unterwasserkraftwerk. Schriftenreihe des Österreichischen Wasserwirtschaftsverbandes, Heft 8, S. 33. Dieser von Vas geschilderte Sachverhalt konnte vom Verf. bisher nicht verifiziert werden, wohl aber, dass Fischer kurz darauf im Deutschen Reich ein sehr ähnliches Patent einreichte.

¹⁵ Siehe Kopie der Patentschrift im Anhang.

¹⁶ Vergl.: Gschwandtner, Martin: Gold aus den Gewässern. Viktor Kaplans Weg zur schnellsten Wasserturbine. München, Ravensburg 2007, S. 188. Franz Lawaczeck ist auch durch einen Patentstreit mit Viktor Kaplan bekannt geworden.

¹⁷ Vas, Oskar, S. 33.

Bild 6: Auf dem Weg zur Inbetriebnahme des Kraftwerkes am 23. August 1936,

ganz links Arno Fischer, neben ihm Schwede- Coburg. 19

¹⁸ Bildquelle: Schweickert, Hermann: Der Wasserturbinenbau bei Voith zwischen 1913 und 1939. Heidenheim 2002, S. 264.

¹⁹ Bildquelle: Ebd., S. 266. Vergl. Beschreibung in: Vas, Oskar: Über das Unterwasserkraftwerk. Wien 1947, S. 23-26. (Schriftenreihe des Österreichischen Wasserwirtschaftsverbandes, Heft 8).

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3.2 Die Kraftwerke an der Iller und am Lech unter Verwendung der „zweiten Bauweise Arno Fischer“.

Da die Probleme mit der Erwärmung des gekapselten Generators nach der „Ersten Bauweise Arno Fischer“ nicht zufrieden stellend gelöst werden konnten, wurden alle weiteren „Unterwasserkraftwerke“ mit Rohrturbinen ausgestattet, bei denen jedoch die fixen Schaufeln der Propellerturbinen mit einem Außenkranz versehen waren, an dem der Rotor (das Polrad) des Generators befestigt wurde. Man sprach von der „Zweiten Bauweise Arno Fischer“. Das erste derartige Kraftwerk wurde 1937 in Maria Steinbach an der Iller errichtet (zur Gemeinde Markt Legau gehörig, 14 km südlich von Memmingen, im Bundesland Bayern, Regierungsbezirk Schwaben).

Fischer hat für diese Turbine zwei Patentanmeldungen eingereicht: am

13. September 1936 (Patenterteilung bekannt gemacht am 19. Februar 1942, Deutsches Reichspatent Nr. 718 423) und am 14. Mai 1938 (Beginn der Patentlaufzeit als Deutsches Reichspatent Nr. 159 247 am 15. März 1940). 20

Bild 7:„Zweite Bauweise Arno Fischer“, der Rotor des Generators ist als Außenkranz an den Enden der fixen Laufschaufeln befestigt. Quelle: Patentschrift.

²⁰ Patentschriften aus: URL: www.depatisnet.de

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Die Bauweise, die Fischer nun als Neuheit vorstellte und propagierte, kannte der Leiter des Turbinenbaues bei Voith-Heidenheim, Hans Faic Canaan (1899 -1954) schon von älteren US-Patenten her. Der seinerzeit in der Fachwelt gut bekannte und vorhin schon erwähnte US- Zivilngenieur Leroy F. Harza, Chicago, Illinois, hatte mit den US-Patentschriften 1485 186 und 1562 556 in den Jahren 1919 und 1925 Laufräder mit Außenkranz und darauf befestigten Generator-Rotor geschützt erhalten. Allerdings kam eine Turbine nach diesen Patenten in den USA nie zur Ausführung. Es drängt sich hier der Vergleich mit Fink und Kaplan bezüglich drehbarer Laufschaufeln auf: Der eine hatte erstmals die Idee, und allerdings in diesem Falle auch schon ein Patent, der andere setzte eine solche Konstruktion erstmals in die Praxis um. Canaan, der als junger Ingenieur schon zusammen mit Viktor Kaplan Messungen an Modell-Laufrädern für Wasserturbinen in der Versuchsanstalt der Fa. Voith in Hermaringen durchgeführt hatte, war inzwischen zu einem in der Fachwelt anerkannten Experten des Turbinenbaues und zum Leiter des

²¹ Bild entnommen aus: Canaan, Hans Faic: Das Unterwasserkraftwerk und die Unterwasserturbine. Bauweise Arno Fischer. Heidenheim an der Brenz, 1945, S. 9. Vergl. auch: Quantz, Ludwig: Wasserkraftmaschinen. Eine Einführung in Wesen, Bau und Berechnung von Wasserkraftmaschinen und Wasserkraftanlagen. 8. Aufl. Berlin 1939, S. 131. Vergl.: König, Felix: Bau von Wasserkraftanlagen. Karlsruhe 1985, S. 48.

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Turbinenbaues bei Voith Heidenheim aufgestiegen. Seine großen Leistungen bei der Weiterentwicklung der Kaplanturbinen wurden 1950 von der Technischen Hochschule Stuttgart mit der Ehrenpromotion ausgezeichnet.

Auch die Anordnung des Kraftwerkes im Flussbett und im Stauwehr war nicht neu; bereits der US-Ingenieur Howard L. Coburn aus Boston, Massachusetts, hatte 1907 ein Patent auf eine derartige Kraftwerksanlage erhalten ²² . Auch Dr. Ing. Franz Lawaczeck aus Pöcking in Oberbayern hat versucht, Kraftanlage und

²² US-Patentschrift 840 110, Patenterteilung 01. Jänner 1907. Quelle: depatisnet.de.

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Wehr in eine engere Verbindung zu bringen, um dadurch Ersparnisse bei den Bauaufwendungen zu erzielen. In der Versuchsanlage am Muffatwehr in München wurde eine größere Anzahl von kleinen Turbinen mit hoher Schnellläufigkeit in den Wehrkörper eingebaut. Diese Turbinen waren mit Pumpen gekuppelt, die eine Turbine zum Generatorantrieb speisten. Die Anlage hat sich allerdings nicht bewährt, weil einerseits der Gesamtwirkungsgrad der Anlage nur bei etwa 70 % lag und andererseits Bedienung, Betriebssicherheit und Zugänglichkeit der Anlagenteile unbefriedigend waren. ²³ Canaan kam daher zur Feststellung, dass die Bauweise nach Arno Fischer keine spezifisch neue Idee darstelle, sondern das Neue nur in der Abweichung von der bisher allgemein benutzten Anordnung bestand, nämlich die Unterbringung in einem niedrigen Wehrbauwerk, in dem abwechselnd Turbineneinlässe neben Grundablässen angeordnet wurden.

Am 11. Juli 1938 wurde ein größeres Unterwasserkraftwerk in Steinbach an der Iller in Betrieb genommen. Es war nach der „Zweiten Bauweise Arno Fischer“ errichtet worden. Auf der Einladung zur Eröffnungsfeier schrieb der Bayerische Staatsminister des Inneren und Gauleiter Adolf Wagner:

„Dieses Werk, bei dessen Erstellung der Erbauer völlig neue Wege ging, wird eine Umwälzung auf dem Gebiete der Wasserkraftnutzung bringen, der Elektrizitätsgewinnung einleiten. Dieses Werk bringt die gleiche Leistung, wie ein Kraftwerk herkömmlicher Bauart. Das aber bei weniger Bauverbrauch an Rohstoffen, bei bedeutend geringerem Kapitalaufwand, bei einer kürzeren Bauzeit. (...) Dass diese [Bauweise d. Verf.] daneben aber in bisher unerreichter Weise den Forderungen des Natur- und Hochwasserschutzes, der Landeskultur und vor allem der Wehrsicherheit

- besonders durch die Überflutbarkeit des Wehres - Rechnung trägt, ist unbestritten.“ 24

²³ Hahn, Wilhelm: Neue Wege im Kraftmaschinenbau. In: Deutsche Wasserwirtschaft (1939), 10, S. 437- 440, hier S. 438.

²⁴ Canaan, Hans Faic: Das Unterwasserkraftwerk und die Unterwasserturbine, Bauweise Arno Fischer. Heidenheim (Brenz) 1945, S. 5.

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Infolge der guten Verbindungen Fischers zur NSDAP-Führung, bekamen seine Kraftwerksprojekte starke politische Unterstützung und Förderung. Die Turbinenbauer bei Voith und auch viele andere Fachleute standen diesen Projekten jedoch skeptisch gegenüber, da im Gegensatz zur üblichen Praxis, die Fachwelt über Neuerungen zu informieren, eigenartigerweise über die Messungen und Betriebserfahrungen der neuen Unterwasserkraftwerke keinerlei Veröffentlichungen erfolgten. Die Einholung von Auskünften beim Betriebs- und Bedienungspersonal war strenge verboten.

Obwohl laut Canaan die Gesamtanordnung des Unterwasserkraftwerkes in Verbindung mit der krümmungsarmen Wasserströmung einen bestechenden Eindruck machte, gefiel ihm, so wie anderen Fachingenieuren, die Konstruktion der Arno Fischer-Turbine (AF-Turbine) nicht, weil sie u. a. feste Laufradschaufeln und damit die Nachteile aller Propellerturbinen bei niedriger Beaufschlagung besaß und die Befestigung des Laufradkranzes und die notwendigen Abdichtungen zum Generator schwierig waren. Andererseits würde die Konstruktion einer Propellerturbine mit drehbaren Schaufeln und einem an den Laufschaufeln befestigten Kranz, für die Aufnahme des Generatorpolrades erst recht große konstruktive Probleme aufwerfen. Auch glaubte er auch nicht an die von den Erbauern gegenüber einem Kraftwerk mit Kaplanturbinen aufgelisteten Vorteile ²⁵ wie z.B.:

Niedrigere Errichtungsausgaben, kürzere Bauzeiten, bessere Naturverbundenheit, Betrieb ohne Rechen-Reinigungsmaschinen, Sicherheit gegen Fliegerangriffe u.a. Die Gegenüberstellung zweier Kraftwerke gleicher Leistung, einerseits in der traditionellen Bauweise (Buchtenbauweise) und andererseits in der AF- Ausführung, ist in der Tabelle 1 mit den Daten, die auf der schon erwähnten Einladung enthalten waren, eingetragen. Die frei von politischen Einflüssen urteilenden Techniker kamen zu dem Schluss, dass die Bauweise Arno Fischer zu einem Rückschritt führe, weil anstelle großer Maschineneinheiten viele kleine Maschinen installiert werden müssten. Die technischen Bedenken, die Voith vorbrachte, wurden aus politischen Gründen

²⁵ Schweickert, Hermann: Der Wasserturbinenbau bei Voith zwischen 1913 und 1939 und die Geschichte der Eingliederung neuer Strömungsmaschinen, Heidenheim 2002; S. 265.

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unterdrückt. Fischer drohte zusammen mit dem Gauleiter des Reichsgaues Bayern, Adolf Wagner, den Unternehmensleitern von Voith, eine staatseigene Monopolfirma für den Bau von Wasserturbinen zu gründen, wenn sie sich weiterhin ablehnend gegenüber dem AF-Konzept verhalten würden. Voith war in einer schwierigen Lage, weil sich das Unternehmen nicht dafür hergeben wollte, an der Verbreitung einer Turbine mitzuarbeiten, die schlechter war als die Kaplanturbine, die sie bisher mit großem Erfolg hergestellt hatten, oder gar Aufträge für Kaplan-Turbinen zugunsten der AF-Turbine abzulehnen.

Tabelle 1: Vergleich zwischen der alten Buchten-Kraftwerksbauweise und der neuen

Bauweise nach AF (Schwede- Coburg- Fischer). 26

²⁶ Canaan, Hans Faic: Das Unterwasserkraftwerk und die Unterwasserturbine. Bauweise Arno Fischer. Heidenheim (Brenz) 1945, S. 6. Daten aus der Einladung des Bayerischen Staatsministers des Inneren zur Eröffnung des Unterwasserkraftwerkes an der Iller bei Steinbach in Schwaben. Gauleiter Schwede- Coburg eignete sich den Status eines Co- Erfinders an.

Bild 10: Wirkungsgrade verschiedener Turbinen Typen in Abhängigkeit von der Durchflussmenge Bildquelle: Palffy, Sandor O. u.a.: Wasserkraftanlagen. Klein- und Kleinstwassekraftwerke. 2. Aufl. Renningen- Malmsheim 1994 (Kontakt & Studium, Bd. 322), S. 20.

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Aus dem obigen Diagramm für eine Propellerturbine erkennt man, dass durch die Steilheit der Wirkungsgradkurve bedingt, der Durchflussbereich für einen guten Wirkungsgrad im Vergleich zur Kaplanturbine nur sehr schmal ist. Um daher bei Flüssen mit schwankender Wasserdarbietung auch mit Propellerturbinen wirtschaftlich arbeiten zu können, ist die Aufteilung der Gesamtleistung auf mehrere Turbinen notwendig. Die Anpassung an die unterschiedliche Wasserdarbietung erfolgt durch Zu- bzw. Abschaltung einzelner Turbinenaggregate, so dass die im Einsatz befindlichen Aggregate meist nahe ihrer Vollbeaufschlagung und damit mit gutem Wirkungsgrad betrieben werden können.

Bild 11: Wirkungsgradverlauf in Abhängigkeit von der Beaufschlagung bei zwei und bei einer Propeller-Turbine (AF-Turbine) im Vergleich zu einer Kaplanturbine. Quelle: Vas, S. 43 (Skalen- Beschriftung d.d. Verf. adaptiert).

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Erläuterung:

Q v bezeichnet die Schluckfähigkeit einer Turbine, Q/Q v ist die tatsächliche Beaufschlagung der Turbine im Verhältnis zu ihrer Schluckfähigkeit in %. Die obige Darstellung beantwortet die Frage, wann es am wirtschaftlichsten ist, bei sinkender Wasserdarbietung des Flusses vom Zweiturbinenbetrieb auf den Betrieb mit nur einer Turbine überzugehen. Dieser Punkt ist dann erreicht wenn mit einer Turbine die gleiche Leistung, wie mit zwei Turbinen erreicht werden kann, was bei der Beaufschlagung von zwei Turbinen mit nur 63 % ihrer gemeinsamen Schluckfähigkeit gegeben ist.

Im obigen Beispiel ergibt sich in relativen Zahlen bei einer Vollbeaufschlagung von zwei AF-Turbinen eine Leistung von 2 x 50 x 0,82 = 82, Bei einer Teilbeaufschlagung von je 31,5 % je Turbine: 2 x 31.5 x 0,65 = 41. Bei Vollbeaufschlagung einer Turbine: 1 x 50 x 0,82 = 41, also gleich hoch, wie bei Zweiturbinenbetrieb. Die Folge ist allerdings, dass die Wassermenge zwischen 63 % und 50 % der Wasserführung des Flusses ungenützt über das Wehr abfließen muss.

Bei der Ausrüstung des Kraftwerkes mit einer Kaplanturbine statt mit zwei AF-Turbinen entfällt dieser Wasserverlust, was zusammen mit dem flachen Wirkungsgradverlauf der Kaplanturbine zu einer wesentlich besseren Wirtschaftlichkeit führt.

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3.3 Hans Faic Canaan (1899 -1954) und die Firma Voith

Hans Faic Canaan, palästinensischer Staatsangehörigkeit, als Sohn eines evangelischen Pfarrers in der Nähe von Jerusalem geboren, mit einem Pass der britischen Mandatsmacht Großbritannien, hatte in Deutschland Maschinenbau studiert und stand unter Beobachtung der NSDAP. Er musste mit einer sachlichen öffentlichen Auseinandersetzung über das Kraftwerkskonzept Fischers vorsichtig sein, um nicht sich und die Firma Voith zu gefährden. Auch das Antreten der Nachfolge nach dem bisherigen Direktor des Turbinenbaues Dr. Wilhelm Hahn im Jahre 1937, musste nach außen verdeckt gehalten werden. Als exzellenter Fachmann, der bescheiden lebte, von seinen Kollegen als liebenswert bezeichnet wurde und der seinem Unternehmen stets loyal ergeben war, hatte er intern die volle Unterstützung der drei Firmeninhaber, Walter Voith (Maschinenbauer, 1874-1947), Hermann Voith (Jurist, 1878-1942) und Hanns Voith (Maschinenbauer 1885-1971). ²⁷ Canaan wurde 1939 inhaftiert, aber nach kurzer Zeit durch die Bemühungen von Voith wieder freigelassen.

²⁷ Canaan, Hans Faic: Das Unterwasserkraftwerk und die Unterwasserturbine. Bauweise Arno Fischer. Heidenheim an der Brenz 1945, S. 6.

²⁸ Schweickert, Hermann: Der Wasserturbinenbau bei Voith zwischen 1913 und 1939 und die Geschichte der Eingliederung neuer Strömungsmaschinen. Heidenheim 2002, S. 36.

²⁹ Ebda. S. 193.