Der Fliehkraft-Drehzahlregler der "Wilhelmsmühle" in Züschen

Im ausgehenden 19. und noch lange Zeit im 20. Jahrhundert (Jh.) wurden – neben der hier nicht beschriebenen Nutzung rein mechanisch wirkender Kräfte bzw. Drehmomente in Mühlen und Sägewerken – zur Erzeugung elektrischen Stroms neben Dampfmaschinen und später Dampfturbinen anfänglich auch ober- wie unterschlächtige Wasserräder und Wasserturbinen verwendet. Bei den zunächst benutzten Gleichstrom-Generatoren wirken sich ohne eine Regelung entstehende Belastungsänderungen über die sich zwangsläufig auch ändernde Drehzahl durch Spannungsänderungen aus, bei Wechselstrom- bzw. Drehstrom-Generatoren im Wesentlichen durch Frequenzänderungen. Je nach Belastung, in diesem Artikel  also durch den abgegebenen von den Kunden benötigten Strom des Generators, muss demzufolge bei den die Generatoren antreibenden Kraftmaschinen auch die durchströmende Dampf- bzw. Wassermenge verstellt werden. Was anfänglich bei Wasserturbinen durch manuelles Heben oder Senken der Schütze (brettähnliche Absperrungen) im offenen Zulauf realisiert wurde, so auch im ersten "Casseler" Wasserkraftwerk "Neue Mühle" an der Fulda gegenüber des heutigen Fuldabrück-Bergshausen, übernahmen schon um die Wende vom 19. zum 20. Jh. rein mechanische, später hydraulisch-mechanisch wirkende Regler. Diese nutzten die mit der Drehzahl einer Turbine variierende Fliehkraft von beweglich aufgehangenen bzw. gelagerten Massen.

Fliehkraft? Vielleicht erinnert sich der eine oder andere unter den Lesern an seine Kindheit, der Autor in jedem Fall: Milch holte man vor 70 oder 80 Jahren auch in Kassel-Harleshausen entweder beim Bauer oder dem Milch-/Käse-"Tante-Emma-Laden" in der Milchkanne, bestenfalls mit aufgestecktem Deckel. Und diese Kanne schwenkte man stolz durch heftiges Kreisen des Arms neben dem Körper. Könner verloren beim Schwenken keinen Tropfen Milch, denn die Mutter drohte ansonsten mit einer Ohrfeige! Zur Erklärung der Fliehkraft-Drehzahlregelung daher zunächst das Prinzip dieses Reglers am Beispiel der Regelung einer Drosselklappe: Von einer – von der Dampfmaschine bzw. Turbine angetriebenen – Welle wird direkt oder über Riemen deren Drehzahl erfasst und einem Fliehkraftregler (s. Grafik unten, *1) zugeführt. Abgeglichen mit Messungen, werden die mit steigender Drehzahl auseinander strebenden kugeligen Massen so eingestellt, dass ein stabiler Drehzahlzustand entsteht. Die kugeligen Massen links und rechts unten schwingen nämlich mit zunehmender Drehzahl weiter aus und ziehen dabei den Waagebalken links nach unten, was auf der rechten Seite zu einer justierbaren Schließung der Drosselklappe für den Dampf oder das Wasser und damit zur Sollwertangleichung führt.

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Netzersatzaggregat des KKH Wolfhagen

Wie haben wir uns doch an die ständige Verfügbarkeit unseres elektrischen Stroms gewöhnt? Er ist immer da und wir schalten Geräte einfach ein, die Waschmaschine, den Kaffee-Vollautomat, das Radio und auch den Fernseher; neuerdings laden wir auch unsere E-Autos damit auf! Was aber, wenn der Strom mal ausfällt, weil z. B. ein Bagger aus Unkenntnis ein Kabel zerreißt?

Auch ein Leistungsschalter, ein Spannungswandler, ein Transformator oder ein anderes Bauteil in einem Umspannwerk könnte ausgefallen sein (alles hier im TMK mit Erläuterungen zu besichtigen). Die durchschnittliche Ausfallzeit elektrischen Stroms beträgt in Deutschland zwar pro Kunde und Jahr nur ca. zwölf Minuten, im Einzelfall kann das aber auch Stunden dauern. Für Versammlungsstätten und ganz besonders für Krankenhäuser könnte das sehr kritisch werden, wenn man an Infusionsgeräte, Herz-Lungen-Maschinen und Operationssäle denkt.

Und daher haben derartige Objekte wie das Kreiskrankenhaus Wolfhagen ein Netzersatzaggregat, umgangssprachlich auch Notstromaggregat genannt. Seit Anfang der 70-er Jahre des vergangenen Jahrhunderts stand es dort in 24-stündiger Bereitschaft. Seit 2020 ist es wegen Austauschs durch ein neues Aggregat in unserem Besitz und wird seit diesem Sommer im TMK ausgestellt und erläutert. Wie bei jeder Stromerzeugung muss es durch Umwandlung einer Primärenergie (z. B. Wasserkraft durch fließendes Wasser, Kohle durch Verbrennung über Dampferzeugung, Wind und Photovoltaik scheiden hier aus technischen Gründen aus) angetrieben werden und kann dann generatorisch Strom liefern – genauer gesagt eine Energieumwandlung aus einer über viele Stunden verfügbaren Primärenergie durchführen. Bei unserem Exponat ist es chemisch gebundene Energie in Form von Dieselkraftstoff, mit dem ein Dieselmotor betrieben wird.

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