Titel: Ueber die Beurtheilung der Rentabilität elektrischer Anlagen.
Autor: Müllendorf,
Fundstelle: 1894, Band 292 (S. 110–112)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj292/ar292035

Ueber die Beurtheilung der Rentabilität elektrischer Anlagen.1)

Vortrag, gehalten in der Februarsitzung des Vereins deutscher Maschineningenieure von Dr. Müllendorf.

Zur Beurtheilung der Rentabilität einer elektrischen Anlage pflegt man die Kosten der 16kerzigen Glühlampenstunde zu Grunde zu legen. Diese ergeben sich für den Jahresdurchschnitt, wenn man die jährlichen Betriebskosten einschliesslich Amortisation und Verzinsung des Anlagekapitals durch die Zahl der Lampenstunden in dem gleichen Zeitabschnitte theilt.

Es ist jedoch ein Irrthum, wenn man allgemein die Rentabilität einer elektrischen Anlage nach dem so gefundenen Werth, der zwischen 1 und 4 Pf. zu variiren pflegt, beurtheilt. Denn je grösser die Zahl ist, durch welche man die jährlichen Kosten theilt, um so kleiner fällt der Werth aus. Man braucht also nur alle elektrischen Lampen doppelt so lange brennen zu lassen, als nöthig ist, um scheinbar eine doppelt so günstig arbeitende Anlage herauszurechnen. Nun beeinflusst aber auch die Zahl der Lampenbrennstunden die einzelnen Posten, aus denen sich die Betriebskosten zusammensetzen, ganz verschieden. Die Verzinsung und Amortisation des Anlagekapitals, die Kosten der Verwaltung, Gehälter der mit Fixum angestellten Beamten, Abgaben, Versicherungsgebühren, Revisionen u.s.w., werden z.B. gar nicht geändert, selbst wenn die Anlage das ganze Jahr hindurch still steht. Die Stundenlöhne der nach Arbeitsstunden bezahlten Arbeiter, das in der Betriebsstunde verbrauchte Putzmaterial, das Kohlenquantum und das Schmiermaterial, welches für die Stunde erforderlich ist, um die Maschinen unbelastet laufen zu lassen, inclusive Anheizen der Kessel und Anwärmen der Maschinen sind schon aufzuwenden, wenn die Anlage nur in Betrieb ist, auch ohne dass die Lampen brennen. Nur der Kohlen- und Oelverbrauch für jede wirkliche Lampenstunde, natürlich abzüglich des Verbrauchs bei Leerlaufsarbeit, der Verschleiss an Lampen, sowie der mittlere Stromverlust im Leitungsnetz, der mit zunehmendem mittleren Wirkungsgrade des Netzes abnimmt, schon im directen Verhältniss zur Zahl der Lampenbrennstunden. Es ist klar, dass es viel wichtiger und rentabler ist, durch möglichste Einschränkung des Lichtconsums die jährlichen Betriebskosten auf einem Minimum zu erhalten, als einen möglichst günstigen Werth für die durchschnittliche Lampenbrennstunde zu erzielen. Auch der Stromverbrauch der 16kerzigen Glühlampen ist sehr verschieden, aber die so ökonomisch erscheinenden Lampen sind es in der That nur während ihrer ersten Brennstunden. Der Kohlenfaden wird bei ihnen schnell verflüchtigt, und es wird dadurch nicht allein die Lebensdauer der Lampe erheblich verkürzt, sondern der Widerstand des Fadens schnell so erhöht, dass zur Erzielung gleicher Leuchtkraft eine weit höhere Stromspannung erforderlich wird; während bei gleichbleibender Spannung die Leuchtkraft abnimmt.

Wenn schon in diesen einfachen Fällen sich zeigte, dass die Lampenstunde als Maass nicht geeignet ist, so tritt dies in noch höherem Maasse dann hervor, wenn Glühlampen verschiedener Art, oder daneben noch Bogenlampen oder Elektromotoren von der nämlichen Energiequelle aus mit Strom versorgt werden, da deren Energieverbrauch ebenfalls in 16kerzigen Lampenstunden ausgedrückt werden müsste.

Es muss daher bei. Feststellung der Rentabilität aber eine constante Grösse zu Grunde gelegt werden, nämlich die |111| Wattstunde.2) Für deren Feststellung gibt es besondere Instrumente: Wattstundenzähler. Bei deren Verwendung spielt aber noch wegen der Verluste in den Leitungen die Stelle der Anbringung eine grosse Rolle. Der Stromverkäufer wird den Zähler möglichst nahe bei der Dynamo, der Käufer möglichst dicht bei den Lampen haben wollen. Das Richtige ist ein doppelpoliger Elektricitätszähler an der Stelle, wo die dem Abnehmer gehörige Leitung beginnt. Dann kommt jeder Fehler, der lediglich vor oder lediglich hinter dem Zähler ist, auch ausschliesslich auf Conto des betreffenden Besitzers der Leitungen; Stromverluste in Folge von beiderseits liegenden Fehlern aber sind von beiden zur Hälfte zu tragen, und so allein ist es recht und billig.

Wenn aber alledem Rechnung getragen ist, und die unter solchen Umständen eich ergebende Rentabilität ist höher, als der unter gleichen Umständen gefundene Werth einer anderen Anlage, so ergibt sich die Aufgabe, nach den Ursachen dieses Unterschiedes zu forschen und Mittel zur Abhilfe anzugeben, also die einzelnen Posten der Betriebskosten, die wir schon kennen lernten, herabzusetzen.

Gegen zu hohe Anlagekosten lässt sich zwar keine nachträgliche Abhilfe schaffen, wohl aber können dieselben oft vermieden werden, wobei man sich bei allen denjenigen Theilen der Anlage, von deren Gediegenheit die Unterhaltungs- und Betriebskosten abhängen, vor minderwerthigem Material zu hüten haben wird. Dagegen können zu grosse Reserven die Anlagekosten unnöthig hoch gestalten.

Eine zu hohe Amortisationsquote kann durch ein theures Leitungsnetz, durch die Nothwendigkeit der Verlegung unterirdischer Kabel, durch Aufstellung von Accumulatoren bedingt werden; und eine Accumulatorenbatterie kann andererseits die Höhe der Verwaltungskosten dadurch ermässigen, dass an Betriebspersonal gespart wird. Allgemeine Berechnungen sind hier zwecklos, und jede Entscheidung muss von Fall zu Fall nach ziffermässigen Belegen getroffen werden.

Dampf- und Dynamomaschinen müssen in richtigem Verhältniss zu einander stehen und jede für sich ökonomisch arbeiten. Die Normalleistung der Dampfmaschine muss der Hauptbeanspruchung der Dynamo entsprechen. Ist diese Beanspruchung von der Maximalleistung wesentlich verschieden, so ist eine Theilung der Maschinenanlage zu erwägen. Ein häufig vorkommender Fehler wird dadurch begangen, dass die maschinelle Anlage von vornherein viel zu gross gemacht wird, weil auf Erweiterungen Rücksicht genommen wird, die wer weiss wann einmal zur Ausführung kommen.

Sehr wichtig ist das Leitungsnetz. Je stärker die Leitungen werden, desto theurer wird zwar die Anlage, aber desto weniger Strom geht für die Nutzarbeit verloren. Der zweckmässigste Leitungsquerschnitt wird vom Vortragenden sehr eingehend mathematisch und zeichnerisch auf der Grundlage entwickelt, dass die Kosten, also auch die Amortisations- und Verzinsungsquote der Leitung dem Leitungsquerschnitt direct, die Stromverluste ihm umgekehrt proportional sind.

An Beispielen wird gezeigt, wie falsch es ist, statt dessen nach praktischen Regeln zu verfahren, z.B. auf eine bestimmte Stromdichte (2 Ampère) einen bestimmten Querschnitt zu rechnen (25 qmm), oder nur den Umstand zu beachten, dass der Draht bei ruhiger Luft noch nicht um 5° C. über die Temperatur der Umgebung sich erwärme.

Wie arg man hier mit übel angebrachter Sparsamkeit sündigt, erhellt daraus, dass in einem bestimmten Falle die erste Anlage der Leitung, welche die geringsten jährlichen Ausgaben fordert, 260 M. kostet, während Leitungen nach den genannten praktischen Regeln für 33 bezieh. 67 M. zu beschaffen, also scheinbar erheblich billiger sind.

Namentlich in Hinsicht der Feuersicherheit ist es aber auch verwerflich, zu schwache Leitungen zu wählen.

Ein interessantes Beispiel der Anwendung elektrischer Licht- und Krafterzeugung bieten die neuen Betriebsanlagen der Stearinlichtfabrik von A. Motard und Co. in Sternfeld bei Spandau.

Wegen der feuergefährlichen Fabrikationsstoffe ist hier jede offene Flamme verboten. Deshalb mussten die Arbeitsräume durch elektrisches Glühlicht erleuchtet werden, und dies hat weiter dazu geführt, die stromerzeugende Quelle gleichzeitig als Betriebskraft zu benutzen. Die Anlage wurde von der Firma Gebrüder Naglo zu Berlin ausgeführt. Die Elektromotoren dienen für den Schlosserei- und Tischlereibetrieb, für den Antrieb einer Centrifuge, sowie für 80 Kreissägen zum Abschneiden der gegossenen Lichte. Der Wegfall jeglicher Wellen- und Riemenübertragungen hat in Anbetracht der Beschäftigung vieler Arbeiterinnen (über 200) in den dortigen Räumen unberechenbare Vortheile für die Unfallverhütung, was im Jahresbericht der Aufsichtsbehörde für 1892 lobend anerkannt wird.

Zweifellos wird die elektrische Arbeitsübertragung in absehbarer Zeit dem grössten Theil der Maschinenarbeit ihr charakteristisches Gepräge verleihen; sie wird bald das eigentliche Absatzgebiet der elektrotechnischen Industrie bilden, dem gegenüber die elektrische Beleuchtung nur eine Nebenrolle spielt. Das sind keine Zukunftsphantasien eines Elektroschwärmers, sondern sehr nüchterne Gedanken mit der denkbar realsten Unterlage, nämlich dem Geldpunkt. Die elektrische Arbeitsübertragung ist, abgesehen von allen sonstigen Vortheilen, die billigste, das ist das ganze Geheimniss. Darum gehen auch die elektrotechnischen Firmen selbst mit gutem Beispiel voran. An der Köpenicker Landstrasse, gegenüber vom Treptower Park, sehen wir die im grossen Styl angelegte neue elektrotechnische Fabrik der Firma Gebrüder Naglo ihrer Vollendung entgegengehen, und auch da wird der gesammte Effect der Dampfmaschinen ausschliesslich in elektrischen Effect verwandelt, um in dieser Form den einzelnen Arbeitsmaschinen, Krahnen, Aufzügen u.s.w. zugeführt zu werden, und nebenbei natürlich auch während der Dunkelheit für Licht zu sorgen.

Die Actiengesellschaft für Locomotivbau „Hohenzollern“ in Düsseldorf-Gravenberg hat seit dem 1 November 1893 die Modellschreinerei und Giesserei elektrisch betrieben. Ein Vergleich der Betriebskosten des Monats November mit denen des gleichen Zeitabschnittes im Vorjahr fiel so günstig aus, dass die Einrichtung der elektrischen Arbeitsübertragung für die gesammte Fabrik ungesäumt in Angriff genommen wurde. Es ergab sich nämlich, dass man unter Berücksichtigung aller Verhältnisse dadurch auf eine Jahresersparniss von 20000 M. würde rechnen können. Insbesondere ist die elektrische Arbeitsübertragung auch für Webereien und Spinnereien von hoher Bedeutung, und zwar nicht allein schon aus den oben genannten Gründen, sondern auch wegen besonderer Eigenthümlichkeiten dieser Betriebe. Freilich das wichtigste und ausgedehnteste Feld für die Kraftcentralisirung, die Eisenbahnen, werden wohl so lange auf die elektrische Vertheilung der zur Zugsbeförderung im Fernverkehr erforderlichen Arbeit verzichten, bis ein genialer Kopf eine annehmbare Stromzuführung zur elektrischen Locomotive ersinnt.

Hinsichtlich der Aufstellung von Accumulatorenbatterien kommt es darauf an, die Batterie so zu wählen, dass an Personal, also an Löhnen, gespart werden kann. Kann das durch die Batterie nicht erreicht werden, so wird in den allermeisten Fällen besser von der Aufstellung einer Batterie abzusehen sein. Kann dagegen z.B. ein Mann mit einem Lohne von 1000 M. jährlich erspart werden, so darf ein Accumulator bis 7000 M. kosten, um bei 10 Proc. Amortisation und 4 Proc. Verzinsung eine Ersparniss zu ergeben, vorausgesetzt, dass während der Zeit seiner Stromlieferung der Stromverbrauch auf mindestens ein Viertel des Vollbetriebes herunter gegangen ist. Freilich muss dabei die Ladezeit so gewählt werden, dass durch die Ladung nicht etwa noch besondere Kosten entstehen, die jenen kleinen Vortheil wieder aufwiegen. Eine zu kleine Batterie kann ebenso die Wirthschaftlichkeit des Betriebes beeinträchtigen wie eine zu grosse. Auch bleibt zu beachten, dass Accumulatoren verhältnissmässig theuer sind und mit 75 Proc. Nutzeffect arbeiten.

Eine Anlage mit Accumulatorenbetrieb ist von der Firma Gebrüder Naglo im hiesigen städtischen Krankenhause „Am Urban“ ausgeführt. Dieses Krankenhaus ist ausschliesslich mit elektrischer Beleuchtung versehen und zwar mit 1220 Glühlampen und 30 Bogenlampen. Nach dem Verwaltungsbericht des Magistrats ist diese Anlage im Vergleich mit der ursprünglichen Gasbeleuchtung sehr vortheilhalt.

Aus dem Vorgesagten nun wird zur Genüge einleuchten, dass nicht die einfachste und kleinste Anlage die billigste ist, sondern dass vielmehr nur die beste, vollkommenste und richtig bemessene Anlage Anspruch auf diese Bezeichnung erheben darf. Man möge sich daher nicht durch niedrige Anschlagssummen täuschen lassen, und nicht durch den Werth, den man lediglich auf massige Anschaffungskosten legt, den Lieferanten zwingen, immer nur das Billigste ohne Rücksicht auf die Kosten des Betriebes anzubieten. Beide Theile, Consument und Producent, würden sich besser dabei stehen, und die stellenweise noch als Neuling misstrauisch angesehene, theilweise durch fehlerhaft entworfene Anlagen in Misscredit gekommene Elektrotechnik könnte sich alsdann das allgemeine Vertrauen rasch erwerben und dauernd erhalten.

In der anschliessenden Besprechung des Vortrages wird betreffs der Wirthschaftlichkeit auf den Unterschied hingewiesen zwischen dem Verkäufer elektrischer Energie und dem Selbstconsumenten. Ersterer hat natürlich ein besonderes Interesse an einem möglichst hohen Stromverbrauch, während der letztere diesen auf das niedrigste Maass zu beschränken suchen muss.

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Beiden gemeinsam ist nur das Bestreben nach möglichst billiger Stromerzeugung.

Auch der Bericht der Fabrik „Hohenzollern“ und des Krankenhauses „Am Urban“ werden einer Kritik unterzogen und hinsichtlich des letzteren gefragt, wie die für die elektrische Beleuchtung günstigen Zahlen ermittelt worden sind.

Wenn man nämlich den Vergleich in der Weise zieht, dass man die Kosten einer durchaus auskömmlichen Beleuchtung gegenüberstellt, dann dürfte sich im Allgemeinen ein günstiges Ergebniss für die Gasbeleuchtung herausstellen. Sagt man aber, die elektrische Beleuchtung hat so und so viel Kerzenstärken, was würde eine gleiche Lichtstärke bei der Gasbeleuchtung kosten, dann stellt sich der Vergleich günstig für die elektrische Beleuchtung. Es wird gut sein, nach der ersten Methode zu gehen, wenn man sich nicht finanziellen Enttäuschungen aussetzen will, und es wird richtiger sein, sich lieber klar zu machen, dass selbst ein grösserer Aufwand für die elektrische Beleuchtung durch deren mannigfache Vorzüge in vielen Fällen reichlich aufgewogen wird.

Der Redaction zur Benutzung frdl. zugesandt vom Verein deutscher Maschineningenieure.

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Wattstunden ist für elektrischen Kraftverbrauch eine ähnliche Maasseinheit wie Pferdekraftstunden für mechanischen Kraftverbrauch.

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