Werner von Siemens legt den Grundstein für ein neues Energiezeitalter: Schneller als andere erkennt er das Potenzial des dynamoelektrischen Prinzips und handelt damit gemäß seiner Devise, dass der Wert einer Erfindung in ihrer praktischen Durchführung liegen muss. Die vom Unternehmen zur Marktreife weiterentwickelte Dynamomaschine macht den Einsatz der Elektrizität im Alltag erst möglich. Sie wandelt mechanische Energie auf wirtschaftliche Weise in elektrische Energie um. Dies ist der Beginn der Elektrifizierung der Welt.

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Licht ins Dunkel – Damit der Potsdamer Platz in Berlin 1882 elektrisch beleuchtet werden kann, bedarf es zahlreicher technischer Erfindungen

Ein langer Weg – Erste Schritte zu einer neuen Beleuchtungstechnik

Im Herbst 1866 arbeitet Werner von Siemens verstärkt daran, die damals existierenden rotierenden Stromerzeuger zu verbessern. Als Stromquellen sind zu dieser Zeit nur elektrochemische Batterien sowie einfache rotierende Stromerzeuger gebräuchlich, deren Leistungsfähigkeit jedoch einzig zum Telegrafieren und für kleine Anwendungen im Bereich der Galvanik ausreicht. Energietechnische Anwendungsbereiche wie die Beleuchtung von Straßen oder gar Elektrizitätswerke liegen außerhalb des Möglichen.

 

Erste Schritte zum Einsatz von Batterien oder Generatoren für Beleuchtungszwecke werden früh unternommen. 1808 erzeugt der englische Physiker Humphry Davy erstmals einen elektrischen Lichtbogen zu Beleuchtungszwecken und beweist damit, dass elektrische Lichtbogenlampen ein wesentlich intensiveres und helleres Licht ausstrahlen können als alle anderen zu dieser Zeit verwendeten Lichtquellen. Entsprechend bietet sich die Lichtbogenlampe für die Befeuerung weithin sichtbarer Leuchttürme an den Küsten sowie zur Beleuchtung von Großbaustellen oder besonderen Plätzen an.

 

Jeweils in unmittelbarer Nähe der zu beleuchtenden Objekte befindet sich ein Betriebsgebäude, in dem schwere und dennoch leistungsschwache rotierende Stromerzeuger mit Permanentmagneten – sogenannte magnetelektrische Maschinen – zum Antrieb der Bogenlampen untergebracht sind. Bei fast 2.000 Kilogramm Generatorengewicht beläuft sich die Leistung dieser Maschinen gerade einmal auf 700 Watt. Darüber hinaus sind der Energieerzeugung sehr enge Grenzen gesetzt, da die verwendeten permanenten Stahlmagnete nur ein schwaches Magnetfeld erzeugen. Auch geht ihr Magnetismus durch die betriebsbedingten Erschütterungen leicht verloren.

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Eine clevere Idee – Wechselstrom-Dynamomaschine zum Betrieb einer Bogenlampe (der Doppel-T-Anker befindet sich im Gehäuse unterhalb der Spule und ermöglicht eine große Leistungssteigerung), 1868

Der Doppel-T-Anker – Basis für höhere Drehzahlen

An diesen Schwachstellen setzen die systematischen Forschungsarbeiten Werner von Siemens’ an. Schließlich sind eine höhere Drehzahl des Ankers und stärkere Magnetfelder die erfolgsentscheidenden Kriterien für die Weiterentwicklung magnetelektrischer Maschinen. Der Doppel-T-Anker, den der Elektro-Pionier zunächst für seine Zeigertelegrafen entwickelt, stellt die Ausgangsbasis für wesentlich höhere Drehzahlen der Stromerzeuger dar; seine Konstruktion bietet eine ausreichende mechanische Festigkeit.

 

Der Engländer Henry Wilde versucht 1864 erstmals, die leistungsschwachen Stahlmagnete des Generators durch einen Elektromagneten zu ersetzen, greift dabei aber auf den zu dieser Zeit gebräuchlichen Ansatz zurück, rotierende Stromerzeuger zu verwenden. Da Werner von Siemens diese technisch Lösung nicht zufriedenstellt, lässt er im September 1866 in seinen Werkstätten den Doppel-T-Anker eines Generators mit einem Elektromagneten in einer Reihenschlussschaltung kombinieren, um den Effekt der Selbsterregung untersuchen zu können. Kurbelt man nun von Hand den Doppel-T-Anker, genügt der geringe Erdmagnetismus für eine erste schwache Stromerzeugung (Selbsterregung). Diese verstärkt sich im Folgenden selbst und erreicht nach wenigen Umdrehungen ihre volle Stärke. Das Ergebnis: Ein angeschlossenes Elektroskop als Messgerät brennt sofort durch, und sogar ein zwischen den Generatorklemmen befestigter ein Meter langer Eisendraht kann geschmolzen werden. 

Der Beginn der Energietechnik – Die Dynamomaschine von Siemens & Halske

Eine wegweisende Innovation – Unser Video erläutert die Funktionsweise der Dynamomaschine und beschreibt deren bahnbrechende Bedeutung

Die Effekte müssen bei richtiger Konstruktion kolossal werden. Die Sache ist sehr ausbildungsfähig und kann eine neue Ära des Elektromagnetismus anbahnen.

Werner von Siemens, 1866
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Brüder und Diskussionspartner – Werner von Siemens und sein Bruder William tauschen sich regelmäßig zu technischen Fragen aus

Leichter, effizienter und billiger – Eine neue Ära der Elektrifizierung beginnt

Nach mehrwöchiger Erprobung ist Werner von Siemens sicher, dass seine neue dynamoelektrische Maschine das Potenzial zu großen Entwicklungsschritten birgt. Im Vergleich zu Stromerzeugern mit Permanentmagneten ermöglicht sie es, das Gewicht der Antriebsmaschine um 85 Prozent, die erforderliche Antriebsleistung um circa 35 Prozent und den Preis der Maschine um 75 Prozent zu senken – und das bei gleicher Leistung. Ein gewaltiger Technologiesprung! Von nun an kann elektrische Energie kostengünstig und in viel größeren Leistungen erzeugt werden. Erst jetzt werden elektromotorische Antriebe in technischen Anwendungen möglich – und wirtschaftlich. Der Grundstein für die heutige Anwendung der Elektroenergie in all unseren Lebensbereichen ist gelegt.

 

Anfang Dezember 1866 berichtet Werner von Siemens seinem Bruder William von den Versuchen mit der neuen Dynamomaschine. Mit Blick auf das Geschäftspotenzial seiner Erfindung schreibt er: „Die Effekte müssen bei richtiger Konstruktion kolossal werden. Die Sache ist sehr ausbildungsfähig und kann eine neue Ära des Elektromagnetismus anbahnen. […] Magnetelektrizität wird hierdurch sehr billig werden, und es können nun Licht, Galvanometallurgie usw., selbst kleine elektromagnetische Maschinen, die ihre Kraft von großen erhalten, möglich und nützlich werden.“ Zeitgleich verfasst Werner von Siemens seinen Vortrag „Über die Umwandlung von Arbeitskraft in elektrischen Strom ohne Anwendung permanenter Magnete“, der am 17. Januar 1867 in der Königlich-Preußischen Akademie der Wissenschaften von seinem Freund Heinrich Gustav Magnus gehalten wird. Damit wird Werner von Siemens’ geniale Entdeckung der Fachwelt präsentiert.

 

 

 

Volker Leiste | Ewald Blocher