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Kohle, Öl und Wasserkraft. Von Berat. Regierungsbaumeister Dr.-Ing. Leiner, z. Z. Stolp-R. Zur Entscheidung- über die Frage des Ersatzes von Wärme- iftmaschinen durch Wasserkraftanlagen, zur Beurteilung der ■ tschaftlichen Verhältnisse beim Anschluß von Kraftbetrieben an rlandnetzte und schließlich auch zur Gewinnung eines Über- kes über die zweckmäßigste Betriebskraft im Einzelfall ist ein blick in die Energiewirtschaft von Nutzen. Er wird durch hfolgende Zeilen gegeben. I. Mechanische Energie. Wasserkraft. Zur Hebung einer Last P kg um die Höhe H m ist eine Ä beit A von der Größe A = P H mkg (1) ii twendig. Die hochgehobene Last besitzt gegenüber der an- i■ iglichen Lage eine Arbeitsfähigkeit oder Lageenergie E icher Größe, denn sie könnte beispielsweise über eine reibungs- 1' e Rolle bei geringstem Übergewicht eine gleichgroße Last P < rch Sinken hochziehen. Also ist auch E = P H mkg (2) Da 1 cbm Wasser bei 4° C und annähernd auch bei gewöhn- her Flußtemperatur 1000 kg wiegt, so besitzt auch hochliegendes asser Lageenergie entsprechend Wassermenge und Gefälle. Bei- s i eisweise hat ein Staubecken vom Inhalt V cbm und der ? hw er punkt läge H m über der Turbinenachse eine Lage- ( rgie.E (mit Bezug auf die Turbine) oder eine Roharbeits- f.higkeit A o vpn E = A„ = 1000 VH mkg (3) (Energie oder Roharbeit aufgespeicherter Wassermasse) Arbeit bzw. Energie sind unabhängig vom Zeit- i griff! Je schneller jedoch eine Arbeit getan wird, desto ißer ist die Leistungsfähigkeit oder Leistung des Arbeitenden, i in bezeichnet daher den Begriff Leistung N als Arbeit geteilt <|- rch Zeit, mißt die Leistung also nach mkg/s. Beispiel: Eine Arbeit A = 60 mkg sei in 3 s getan, dann ist Leistung N = *’ mkg/s = 20 mkg/s. 3 Die Einheit mkg/s ist für die Technik etwas klein, man be- nt sich daher der 75fachen Einheit, der PferdekraftPS. Es isi also (4) 1 PS = 75 mkg/s Entsprechend große Arbeit wird in Pferdekraftstun- d n P S h gemessen. Es ist 1 mkg - ; 5 PSs = 75 . ' 600 p Sh = P Sh (5) 1 PSh = 270 000 mkg (6) Also lautet Gl. 3 auch V H E = A = — PSh (7) 0 270 Da allgemein Arbeit geteilt durch Zeit Lei stung war, so ist umgekehrt Arbeit gleich Lei stung mal Zeit. Stürzen bei einem Wasserfall Q cbm/s durch ein GefälleH m, so ist die sekundliche Roharbeit des Wasserfalles, also seine Roh- 1 ( istung N o N„ = 1000 Q H mkg/s = ' QH PS . . (8) to N„ = 13,333 QH PS (9) (Rohleistung fließenden Wassers) Man beachte: Eine bestimmte Wassermenge V cbm gibt nach Gl. 6 Arbeit, ein stets sich erneuernder Wasserstrom Q cbm/s nach Gl. 8 Leistung. II. Elektrische Energie. Außer der hier besprochenen Energie der Lage gibt es auch andere Energieformen, wie Energie des Druckes, Energie der Bewegung, elektrische Energie, Energie der Wärme, chemische Energie, Radioaktivität usw. Für die verschiedenen Energieformen bestehen gegenseitige Beziehungen, so auch für mechanische und elektrische Energie. Für letztere ist das Leistungsmaß das Kilowatt kW und das Energiemaß die K i 1 o w a 11 s t u n d e k W h. Es gilt 1 PS = 0,736 kW (10) Demnach lauten Gl. 7 und 9 auch E = A o = kWh = rd ’36O5 kWh (U) (Energie oder Roharbeit aufgespeicherter Wassennenge) N o = ~ QH kW = rd. 9,8133 Q H kW . (12) (Rohleitung fließenden Wassers) III. Verbrennuugswärme. Mechanische oder elektrisch erzeugte Wärme. Praktisch wichtig sind die Beziehungen zur Wärme. Eine Wärmeeinheit WE (Kilogrammkalorie) ist diejenige Wärme menge, welche erforderlich ist, um 1 kg Wasser um 1° C zu er wärmen.- (Genauer: Von 14,5° C auf 15,5° C). Es ist 427 427-0,736 1 WE = 427 mkg = PSh = kWh (13) 6 270000 270000 1 WE = rd. 0,0015815 PSh = rd. 0,00116398 kWh . (14) 1 PSh = 632,3185 WE = rd. 632 WE (15) 1 kWh = 859,1284 WE - rd. 860 WE (16) Diese Zahl wird von verschiedenen Autoren mit 860 und weiter bis zu 864 angegeben, zum Teil auf Grund falscher Vor aussetzungen. So hat beispielsweise 864 nur seine Berechti gung, wenn das mechanische Wärmeäquivalent gleich 424 mkg wäre, was früher angenommen wurde. Nach bisher zuverläs sigster Messung ist 1 kWh = 860,38 WE. Diese Zahl wurde durch „Gesetz über die Temperaturskala und die Wärmeein heit“ auf 860 abgerundet. Auf Grund dieser Beziehungen soll untersucht werden, wie weit in der Wärmewirtschaft elektrische Energie an die Stelle der Verbrennungswärme wirtschaftlich berechtigt treten kann. Es bedeute H Heizwert in WE je kg oder bei Heizgasen je cbm Brennstoff. y H Wirkungsgrad der Verbrennung, also Verhältnis zwischen Heizwert und nutzbarer Wärme, 77 A . Wirkungsgrad elektrischer Wärmeerzeugung, z. B. der eines elektrischen Ofens, G Gewicht einer Brennstoffmenge in kg oder Rauminhalt einer Heizgasmenge in cbm, welche praktisch die gleiche Wärme menge nutzbar bereitstellt wie eine Kilowattstunde. Wärmetechnische Gleichwertigkeit ist vorhanden für GH = 1860-v K (17) (Wärmetechnischer Gleichwert einer Brennstoffmenge und einer Kilowattstunde) Daraus findet man G — 860 1 7 kg bzw. cbm für Gase . . . (18) Beispiel 1: Zentralheizung mit Gaskoks von II = 6000 WE/kg, , lK = 0,98, = 0,60. Man findet G = 0,234, d. h. es dürfte bei wirtschaftlicher Gleichwertigkeit der reinen Brennstoffkosten 1 kWh nicht mehr als 0,234 kg Gaskoks kosten, oder bei 0,03 dl je kg frei Haus nicht mehr als 0.03'0,234 = rd. 0,007 dl . Beispiel 2: Gewöhnliche Ofenheizung mit Braunkohlenbriketts von H = 4500 WE, ve — 0,98, = 0,40 (Kachelofen nach mehr ¬ jährigem Gebrauch). Man findet G = 0,468, d. h. es dürfte bei wirtschaftlicher Gleichwertigkeit der reinen Heizkosten 1 kWh nicht mehr als 0,468 kg Briketts kosten, bei 0,032 dl/kg (frei Haus) also nicht mehr als 0,032 • 0,468 = 0,015 dl. Beispiel 3: Kesselheizung mit Kohle von H = 7500 WE/kg; zeit weiliger Behelf durch elektrische Heizkörper, die in die Siederohre eingeschoben werden. Es ist etwa v g = 0,9, = 0,75.