Titel: Elektrische Centralen mit Gasmotorenbetrieb.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1895, Band 295 (S. 178–181)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj295/ar295043

Elektrische Centralen mit Gasmotorenbetrieb.

In den meisten Städten finden heute eingehende Erwägungen statt, ob die Anlage einer elektrischen Centrale angezeigt erscheine oder nicht, und während in einer ganzen Reihe von Städten diese Frage bejaht wird, verhalten sich andere Städte schwankend und glauben, weitere Erfahrungen abwarten zu müssen. Diese Unentschiedenheit in einer Frage, zu deren Beurtheilung doch immerhin etwa 8jährige Ergebnisse vorliegen, hat ihren Grund in der theilweise niedrigen Verzinsung derartiger Anlagen. Es dürfte daher im allgemeinen Interesse liegen, in Folgendem auf einen anderen Weg der Schaffung elektrischen Lichtes bezieh. elektrischer Kraft hinzuweisen, der in zahlreichen Fällen ein besseres Ergebniss als bisher liefern dürfte und zugleich im Interesse der städtischen Gemeinden selbst liegen würde. Wir meinen den Betrieb derartiger Centralen anstatt mit Dampfanlagen mit Gasmotoren, und zwar in Form kleinerer Blockstationen.

Die grossen elektrischen Centralanlagen mit Dampfbetrieb erfordern naturgemäss die Aufwendung umfangreicher Kapitalien, welche sich anfangs nur verhältnissmässig schwach verzinsen, denn die Aussicht auf Vermehrung des Lichtbedarfes bedingt, dass das Kabelnetz von vornherein viel stärker und grösser angelegt wird, als für den ersten Bedarf erforderlich wäre. Ebenso müssen Gebäulichkeiten u.s.w. in gleichem Maasse von vornherein für eine Vergrösserung bemessen werden. Hieraus folgt, dass solche Werke, wenn sich nicht von vornherein eine grosse Zahl Stromabnehmer einstellt, wenig günstige Erträgnisse liefern, und der finanzielle Verlauf ist dann meist ein derartiger, dass diese Centralen in den ersten zwei Jahren zufolge der Installationen eine gute Verzinsung ergeben, dann in den nächsten Jahren sehr viel weniger abwerfen, ja theilweise mit Unterbilanz arbeiten, und erst dann allmählich mit dem Zunehmen der Stromabnehmer ein befriedigenderes Resultat aufweisen.

Diese finanziellen Ergebnisse sind nun nach der Elektrischen Zeitschrift, 1894 Nr. 1, z.B. folgende gewesen. Es wurde ermittelt, dass bei den Werken in

Barmen, Elberfeld, Hamburg, Hannover, Köln, Düsseldorf
7,65 14,09 18,05 11,34 6,62 10,85 Proc.

als Ueberschuss des Anlagekapitals entsteht. Dabei ist indess zu bemerken, dass die Zahl von Düsseldorf deshalb |179| nicht ganz richtig ist, weil ein Betrag von über 84000 M. von früherer Zeit her mit in die Einnahme des in Rechnung stehenden Betriebsjahres hineingerechnet ist. Setzt man diese ab, so verringert sich der Düsseldorfer Procentsatz auf 7,12 Proc. Nun ist aber zu beachten, dass in den so berechneten Zahlen eine Abschreibung des Anlagekapitals nicht enthalten ist. Bringt man diese in Anrechnung, und zwar nur in der Höhe von 4 Proc. wie sie in dem betreffenden Aufsatze der Elektrischen Zeitschrift als richtig angenommen wird, so stellen sich die obigen Zahlen wesentlich ungünstiger.

Es verzinst sich dann das Anlagekapital mit

3,65 9,1 14,6 7,3 2,6 3,2 Proc.

Die Verzinsung ist also stellenweise eine sehr geringe und erheblich niedriger als bei Gasbetrieb, wie nachfolgend dargelegt sei.

Es ist schon eine allgemein bekannte Thatsache, dass Consumenten, namentlich Geschäftsleute, welche nur irgend nennenswerther Mengen elektrischen Stromes bedürfen, sich denselben durch Anlage einer kleinen eigenen Station mittels einer Gasmaschine viel billiger herstellen können, als durch Bezug des Stromes von den städtischen Centralen. Und wenn das möglich ist bei Bezahlung des Betriebsgases zu den gewöhnlichen Verkaufspreisen desselben, um wie viel besser müssen sich solche Gasdynamocentralen rentiren, wenn die städtischen Verwaltungen selbst Bau und Betrieb in die Hand nehmen, da letztere sich das Betriebsgas zum Selbstkostenpreise berechnen. Die Gasanstalten in den städtischen Betrieben sind durchweg Anlagen, welche dem Stadtsäckel einen guten Nutzen bringen; wenn also die Städte elektrische Beleuchtung durch Gasmaschinenbetrieb mit städtischem Gas einrichten, so können, da nunmehr aus der elektrischen Anlage der entsprechende Nutzen gezogen wird, selbstverständlich die wirklichen Gestehungskosten des Gases dabei in Ansatz gebracht werden.

Dass solche elektrische Centralen mit Gasmotorenbetrieb immer häufiger werden, hat nicht zum wenigsten auch darin seinen Grund, dass in den letzten Jahren ausserordentliche Vervollkommnungen der Gasmotoren stattgefunden haben, durch welche der Gasverbrauch derselben sich weit günstiger gestaltet, als früher.

Das Journal für Gasbeleuchtung und Wasserversorgung bringt S. 210 Jahrg. 1889 eine Mittheilung, dass im Magdeburger Schauspielhause ein 40pferdiger Zwillingsmotor der Gasmotorenfabrik Deutz sich befindet, der bei voller Belastung 30,22 cbm Gas für 1 Stunde gebraucht. Das macht auf 1 stündlich rund ¾ cbm Gas. Derselbe Motor hat aber, nach der gleichen Quelle, bei einer Belastung von 18,6 fünf Sechstel der eben genannten Gasmenge gebraucht, nämlich 25,9 cbm Gas; die Nutzleistung dieser Maschine wurde also bei einer nur wenig geringeren Belastung sehr viel ungünstiger und kostspieliger. Man war damals noch nicht in der Lage, die ärmeren Gasgemische, die bei nicht voller Belastung nöthig werden, wenn man den Gang der Maschine gleichmässig erhalten will, gut zur Entzündung zu bringen. Man musste deshalb, und die meisten übrigen Motorenfabriken thun solches bei den genannten Zwillings- und anderen für solche Beleuchtungsanlagen angewandten Motoren auch heute noch, bei ganz geringen Belastungen die Arbeitsweise ändern und die Ladungen zeitweise ganz aussetzen, um nur überhaupt die Maschine im Gange zu erhalten. Damit geht aber die Gleichmässigkeit des Ganges bei geringeren Belastungen verloren, und derartige Motoren sind dann zur directen Lichterzeugung überhaupt unbrauchbar.

Welche Fortschritte dem gegenüber aber heute gemacht sind, zeigen z.B. zwei 35pferdige Motoren der Firma Gebrüder Körting in Körtingsdorf bei Hannover, welche einerseits Eincylindermotoren sind (somit auch in der Anlage billiger als Zwillingsmotoren) und welche andererseits einen so niedrigen Gasverbrauch aufweisen, wie er bisher von anderer Seite nicht erreicht worden ist.

Der Gasverbrauch dieser für den Betrieb der elektrischen Blockstation Kaiserstrasse-Bethmannstrasse in Frankfurt a. M. dienenden Körting'schen Motoren wurde seitens der elektrotechnischen Versuchsstation in Frankfurt festgestellt und ergaben sich dabei folgende Werthe:

Gebremste Leistung in 39,9 39,8 35,2 20,1
Gasverbrauch für 1
stündlich in cbm bei
18° C. Gaswärme


0,518


0,516


0,505


0,629
Gasverbrauch für 1
stündlich in cbm bei
0° C. Gaswärme


0,484


0,482


0,476


0,587
Leergangsgasverbrauch bei 0° C: 6,181 cbm.

Das dabei verwendete Gas war das der englischen Gasanstalt mit 4900 bis 5200 W.-E. auf 1 cbm.

Es ist das ein ganz vorzügliches Resultat der Körting'schen Fabrik und sind, wie erwähnt, gleiche Zahlen von anderen Firmen bisher nicht bekannt geworden, so dass man berechtigt sein würde, die Körting'schen Motoren für die besten heutigen Motoren zu erklären. Bemerkt sei noch, dass die Motoren sogen. Gasdynamo sind, d.h. die Dynamomaschinen sind mit den Motoren direct gekuppelt, und haben auf Grund der oben genannten Ergebnisse unter anderen auch die elektrischen Laboratorien der technischen Hochschulen Charlottenburg-Berlin (Prof. Dr. Slaby) und Karlsruhe gleiche Maschinen der Körting'schen Fabrik erhalten.

Die obigen Zahlen zeigen also, mit welchen Gasverbrauchszahlen man heute bei Gasmotoren rechnen kann, und sei nunmehr in Folgendem einmal eine Rentabilitätsrechnung einer derartigen elektrischen Blockstation mit Gasmotorenbetrieb gegeben, um darzuthun, dass die Rentabilität derartiger Centralen erheblich günstiger ist als diejenige von den bestehenden grossen Centralen mit Dampfbetrieb. Die nachfolgend behandelte Centrale für einen grösseren Häuserblock entspricht etwa derjenigen der Kaiserstrasse-Bethmannstrasse in Frankfurt a. M., welche mit den obigen Körting'schen Gasdynamo betrieben wird. Da ferner eine derartige Blockstation sowohl Privatunternehmen wie städtisches Unternehmen sein kann, so soll die Rentabilitätsrechnung doppelt aufgestellt werden, und zwar einmal für einen Gaspreis von 6 Pfg., wie derselbe ungefähr den Selbstkosten der Gasanstalt entspricht, und für einen Gaspreis von 12 Pfg. für 1 cbm, welcher Preis wohl im Durchschnitt für Motorengas gezahlt wird.

Die Centralstation soll genügen für die Versorgung mit Strom von im Ganzen 1200 Glühlampen bei ausreichender Reserve, und ist für eine derartige Station, wie die oben erwähnte Frankfurter Blockstation zeigt, trotz reichlicher Raumbemessung nur eine Grundfläche von 100 qm erforderlich.

Zur Aufstellung gelangen im Erdgeschoss zwei Gasdynamo von normal 165 Ampère bei 115 Volt, maximal 210 Ampère bei 115 Volt; dieselben dienen auch zum |180| Laden einer Accumulatorenbatterie. Zur Aufnahme der Auspuffrohre sind zwei Schornsteine vorgesehen, welche die Ventilation des unteren Raumes und des im ersten Stock befindlichen Accumulatorenraumes übernehmen. Die Verbindung beider Stockwerke miteinander geschieht durch eine eiserne Wendeltreppe.

Vorgesehen ist eine Accumulatorenbatterie von 62 Zellen mit einer Ladestromstärke von 147 Ampère, einer Capacität von 572 Ampèrestunden bei einer maximalen Entladung von 190 Ampère. Das Schaltbrett ist an einer Stelle angebracht, von welcher aus sich die ganze Anlage mit Leichtigkeit übersehen lässt, und ist mit allen erforderlichen Apparaten reichlich ausgestattet.

Die Vertheilung des Stromes geschieht nach dem einfachen Zweileitersystem mit einer Lampenspannung von 110 Volt. Mit diesem System kann ein Beleuchtungsgebiet von etwa 600 bis 700 m Durchmesser noch bequem versorgt werden. Im Leitungsnetz sollen bei maximaler Beanspruchung desselben nicht mehr als 7 Volt, das sind 6 Proc. der Energie, verloren gehen.

Erfahrungsgemäss brennen unter normalen Verhältnissen von der Gesammtzahl der angeschlossenen Lampen nicht mehr als 65 bis 70 Proc. gleichzeitig; im vorliegenden Falle würden das bei 1200 Lampen 750 gleichzeitig brennende sein, und diese können von nur einer Maschine und der Accumulatorenbatterie versorgt werden, so dass die zweite Maschine Reserve ist. Um möglichst sparsam zu arbeiten, würde man in den Zeiten geringsten Lichtbedarfes, in welchem die Gasmaschine noch ungünstig belastet arbeiten würde, die Accumulatoren allein benutzen. In den übrigen Zeiten würde die Batterie eine stets bereite Reserve bilden. Es lassen sich die Betriebszeiten der Gasmotoren dann so einrichten, dass die Batterie in den späten Vormittagsstunden geladen wird und der Motor nur während des Hauptlichtbedartes, also des Abends nicht länger als bis etwa 11 Uhr läuft, so dass man mit einfacher Betriebsmannschaft auskommt.

Wir lassen nun einen kurzgefassten Kostenanschlag folgen, der nach einer genauen Aufstellung ermittelt ist und für Verhältnisse passt, bei denen ein besonderes Leitungsnetz nicht erforderlich ist.

A. Baukosten.
Ein einfaches Haus von 100 qm bebauter Grund-
fläche, zweistöckig; einschliesslich Erwerb des
Grund und Bodens dafür, nebst den Funda-
menten für die Gasdynamo und einem Brunnen
zur Kühlwasserleitung




9700




M.
B. Maschinenanlage.
Zwei Nr. 30 Patent-Präcisionsgasdynamo (System
Körting) für normal 165 Ampère bei 115 Volt und
maximal 210 Ampère bei 115 Volt, vollständig
betriebsfertig aufgestellt, mit den Nebenschluss-
regulatoren, vollständiger Rohrleitung, einer
Elektromotorpumpe mit Anlasswiderstand nebst
Rohrleitung für das Kühlwasser, den zwei Gas-
uhren, dem Gasdruckregulator, dem nöthigen
Schutzgeländer und den Abdeckplatten im Ma-
schinenraum insgesammt









30000









C. Accumulatoren.
Eine Accumulatorenbatterie, bestehend aus
62 Zellen mit einer Capacität von 572 Ampère-
Stunden, bei 147 Ampère Ladestrom und
190 Ampère maximal Entladestrom, d.h. 380
Glühlampen 3 Stunden lang mit Strom ver-
sorgend, betriebsfertig aufgestellt, nebst der
Schwefelsäure, dem Untergestell, Säuremesser,
Glasfüssen, Polschuhen, Isolatorenverbindung
mit dem Schaltbrette bez. Doppelzellenschalter








16000








––––––––––
55700 M.
Uebertrag 55700 M.
D. Schaltbrett, Leitungen, Apparate und Zubehör 3000
E. Beleuchtung der Station mittels 12 Glühlampen 500
F. Ein Aufzug, eine compl. Winde 500
G. Werkstattseimrichtung 300
––––––––––
60000 M.

Um die Betriebskostenberechnung aufzustellen, sei angenommen, dass jede der als gleichzeitig brennend angenommenen 750 Lampen, à ½ Ampère, 900 Stunden im Jahre brennt, eine Annahme, die weit unter den Ergebnissen städtischer Centralen liegt (z.B. Hannover mit 1400 Stunden). Man erhält so die Zahl von jährlich Ampère-Brennstunden.

Die Dynamo geben bei voller Belastung 90 Proc. der von den Motoren abgegebenen Kraft als Elektricität wieder, bei einer mittleren Belastung von nur ¾, wie sie durchschnittlich im Jahresbetriebe auftreten dürfte, eine Nutzleistung von 87 Proc.; d.h. also, man würde mit jeder von der Gasmaschine geleisteten Pferdekraft im Jahresdurchschnitt 0,87 × 7361) = 640 Watt oder bei einer Spannung von 115 Volt 640 : 115 = 5,56 Ampère leisten. Theilt man mit dieser Zahl in die oben angegebenen 337500 Ampère-Brennstunden, so erhält man jährlich 60600 - Stunden.

Der Gasverbrauch der Motoren ist nun, wie aus den oben mitgetheilten Versuchsergebnissen zu ersehen, 0,550 cbm bei voller Belastung, bei halber Belastung 0,630 cbm. Da man mit ¾ Belastung zu rechnen hat, so sei der Gasverbrauch mit 0,6 cbm für 1 und Stunde eingesetzt, was einen Gasverbrauch von jährlich 0,6 × 60000 = 36360 cbm ergibt. Diese Zahl würde richtig sein, wenn die gesammte Energie von den Gasmaschinen direct gedeckt würde; die aus der Accumulatorenbatterie entnommene Energie ist aber nur etwa 75 Proc. der eingeladenen, und wenn wir annehmen, dass etwa 40 Proc. der Gesammtenergie den Accumulatoren entnommen werden, so haben wir nach den obigen Angaben des Gasverbrauches noch etwa 15 Proc. aufzuschlagen, dann ergibt sich ein jährlicher Gasverbrauch von rund 42000 cbm, welche 2520 M. bei einem Gaspreise von 6 Pfg. für 1 cbm, 5040 M. bei einem solchen von 12 Pfg. kosten.

Das Kühlwasser für die Station kann einem besonders für diesen Zweck angelegten Brunnen entnommen werden, aus welchem es zweckmässig durch eine kleine Elektromotorpumpe geholt wird. Zur Reserve könnte ein Anschluss an das städtische Wasserwerk vorgesehen werden. Der Schmierölverbrauch beträgt nach unseren Erfahrungen etwa 1/100 1 für 1 -Stunde, bei 60600 × 1,15 = 70000 -Stunden, also 700 l à 70 Pfg. = 490 M. Für Putzmaterial soll rund ein Betrag von 300 M. ausgeworfen werden.

Die Instandhaltung der Accumulatorenbatterie wird von der Lieferantin gegen eine Vergütung von 5 Proc. des Kostenpreises derselben übernommen, und die Batterie nach 10 Jahren mit ihrer vollen Leistung übergeben. Für den Ersatz von Schwefelsäure bei derselben werden noch 200 M. angenommen.

Für die Bedienung der Anlage genügen zwei Mann vollständig, für welche wir 3000 M. Entlohnung ansetzen. Ausserdem nehmen wir noch 500 M. an für die Verwaltung |181| der Centrale, welche von einem Beamten der Gasanstalt im Nebendienst versehen werden kann, sofern es sich um eine städtische Anlage handelt, die aber ganz fortfällt, wenn ein Privatmann sich die Anlage herstellt. Danach sind, abgesehen von dem Gasverbrauche, folgende Betriebskosten aufzuwenden:

Schmierölverbrauch 490 M.
Putzmaterial 300
Accumulatorenversicherung 5 Proc. von
16000 M

800

Schwefelsäureersatz 200
Bedienung der Anlage 3000
Verwaltung 500
Reparaturen 1000
Abschreibung 7,5 Proc. von 60000 M. 4500
––––––––––
Summa 10790 M.

Hierzu würde bei einem Gaspreise von 6 Pfg. der Gasverbrauchsbetrag von 2520 M. kommen, so dass die Gesammtbetriebskosten sich auf 10790 + 2520 = 13310 M. beliefen. Bei einem Preise von 12 Pfg. beträgt der Gasverbrauch, wie oben nachgewiesen, 5040 M. und der Gesammtbetrag ist 10790 + 5040 = 15830 M.

Die Einnahmen würden betragen bei dem billigen Satz von 3,5 Pfg. für die Glühlampenstunde, welcher dem Gaspreise gleichkommen würde, 2 × 0,035 × 337500 M. = 23590 M.

Im ersten Falle würde sich das Kapital von 60000 M. mit 17,1 Proc. im zweiten Falle mit 12,9 Proc. verzinsen. Die Verzinsung des Kapitals würde also eine völlig befriedigende sein, wobei eine Abschreibung von 7,5 Proc. eingesetzt ist. Nimmt man aber nur eine solche von 4 Proc. vor, wie das bei den eingangs erwähnten Centralen mit Dampfbetrieb geschehen ist, so würde sich das Anlagekapital sogar mit 20,6 Proc. im ersten, und mit 16,5 Proc. im zweiten Falle (Gaspreis 12 Pfg. für 1 cbm) verzinsen.

Dieses Ergebniss ändert sich indess noch etwas, wenn nicht eine reine Blockstation, sondern eine Centrale mit etwas ausgedehnterem Leitungsnetze in Frage kommt. Wenn letzteres z.B. 6000 M. kosten würde, so tritt bei einer Abschreibung von 4 Proc. eine jährliche Mehrausgabe von 240 M. ein, wodurch sich die Verzinsung des nunmehr 66000 M. betragenden Anlagekapitals auf 18,3 Proc. bezieh. auf 14,6 Proc. (Gaspreis 12 Pfg. für 1 cbm) stellt. Dieses Ergebniss ist somit erheblich günstiger als das der meisten grossen Dampfcentralen, und lässt erkennen, dass derartige Werke eine gute Kapitalanlage sind. Es erklärt sich daraus auch die Thatsache, dass sich selbst in Städten mit elektrischen Centralen eine Menge von Einzelanlagen befinden und nebenher noch geschaffen werden, wie das z.B. in Frankfurt a. M., Berlin, Dresden u.s.w. der Fall ist.

Es sind denn auch in der letzten Zeit mehrfach Stimmen laut geworden, welche derartigen Elektricitätswerken mit Gasmotorenbetrieb eine grosse Zukunft in Aussicht stellen, und äussert sich z.B. die erste wissenschaftliche Autorität auf diesem Gebiete, Prof. Dr. Slaby in Berlin, zur Zeit Rector der technischen Hochschule Charlottenburg, dahin, dass diesen Gasdynamo ein ungemein glücklicher Gedanke zu Grunde liege. Derartige Elektricitätswerke mit Gasbetrieb haben ferner den Vorzug sehr geringen Raumbedarfes und erhöhter Nutzleistung wegen Fortfall der Riemenübertragung, auch besitzen sie eine grössere Betriebssicherheit zufolge der directen Kuppelung und der geringen Umfangsgeschwindigkeit der Anker und wegen der dadurch bedingten weiten Entfernung der die höchsten Spannungen führenden Drähte. Ebenso dürften die geringen Anlage- und Betriebskosten, die einfache Wartung, der Fortfall der Wasserbeschaffung und Kohlenanfuhr ein Vorzug für derartige Elektricitätswerke sein. Auch die stete Betriebsbereitschaft spielt hier eine wichtige Rolle, denn der Lichtbedarf schwankt durch Aufziehen von Gewitter- und Schneewolken in sehr grossen Grenzen und kann dem mit einer Gasmotorenanlage leicht gefolgt werden, mit einer Dampfanlage dagegen nicht.

Städte, in denen elektrische Centralen noch nicht vorhanden sind, und vornehmlich diejenigen, in denen die Gasanstalt städtisch ist, dürften deshalb besser thun, die grossen Dampfcentralen zu meiden und an deren Stelle kleinere Centralen oder Blockstationen mit Gasmotorenbetrieb anzulegen. Derartige Anlagen sind sogar, wie oben dargelegt war, auch dann noch rentabel, wenn die Gasanstalt Privatbesitz ist und das Gas nicht zu Selbstkosten bezogen werden kann. Durch derartige Centralen wird nicht allein der Betrieb der Gasanstalten gefördert, weil deren Leistung erhöht und zu einer gleichmässigeren gemacht wird, sondern die Städte sichern sich auch dauernd einen erheblichen Nutzen an dem Verbrauch des Gases bezieh. dem Verkaufe des elektrischen Lichtes. Die Gasanstalten arbeiten ja heute durch die Concurrenz der Dampfcentralen schon ungünstiger als früher und sind ja durch Einführen des Kochens, Löthens u.s.w. mit Gas bestrebt, ihren Consum wieder zu beleben. Der hier dargelegte Weg würde daher gerade die widerstreitenden Interessen der Gasanstalten und der Elektricitätswerke vereinigen und liegt daher um so mehr im Interesse der Städte, da hierdurch die Rentabilität der Gasanstalt gesichert bleibt und das Bedürfniss der Zeit nach Elektricität gedeckt wird.

R. Knoke.

|180|

erzeugt theoretisch 736 Watt oder Volt-Ampère.

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