Die Kraft des Wassers, seit tausenden von Jahren schon genutzt
ausgearbeitet von Rudolf Zeier

Mythologisches
Längst bevor das Wasser als Energiequelle genutzt wurde, spielte es in den religiösen Vorstellungen  und in der Mythologie vieler Völker eine wichtige Rolle. Geister. Naturgottheiten oder Dämonen verkörperten die Gewalt und Kraft des Wassers und hatten im Wasser auch ihre Wohnung. Die Hethiter kannten beispielsweise Ea, den Gott der Weisheit und der Wassertiefe. Die Griechen und auch die Römer verehrten ihre Flüsse als männliche Gottheiten, weil diese die Fruchtbarkeit des Landes erhöhten. In der Volksphantasie gab es unzählige Wassergeister, Sirenen und Nixen. Mit den Wassergeistern  mussten sich die Techniker der Antike beim Bau von Maschinen zur Ausnutzung der Wasserkraft zwangsläufig anlegen. Kein Wunder, dass sogar die römischen Wassermüller als Zauberer galten und die Mühlen zu unheimlichen Orten wurden, immer bedroht von der schrecklichen Rache des missbrauchten Elements.
(Quelle: Gööck, Roland: Erfindungen der Menschheit. Wind, Wasser, Sonne. Kohle, Öl. Blaufelden 2000. )

Historisches
Die Nutzung der Wasserkraft hat eine mehrtausendjährige Geschichte. Schon vor etwa 3000 Jahren gaben die Erfordernisse der Landwirtschaft den Anstoß für die Wasserkraftnutzung. Wasserschöpfräder nahmen dem Menschen in dieser Frühzeit die Bewässerung landwirtschaftlich genutzter Flächen ab. Wasserräder sind die ältesten und einfachsten Wasserkraftmaschinen, die sich in vereinzelten praktischen Anwendungen bis heute erhalten haben. Ein Schöpfrad ist ein um eine horizontale Achse rotierendes Wasserrad, das mit seinen Schaufeln ins Wasser taucht. Das strömende Wasser des Flusses erzeugt eine Stosskraft, welche das Rad in Bewegung setzt. Am Umfang ist es mit Wasserkübeln besetzt ist. Diese Kübel füllen sich mit Wasser, wenn sie in den Fluss eintauchen. Im Bereich des höchsten Punktes des Rades entleeren sie sich und das Wasser fliesst  in ein Auffangbecken  von wo aus es dann in die Bewässerungskanäle fließt. Diese Schöpfräder können auch als die ersten vollautomatisch funktionierenden Maschinen betrachtet werden! Besondere Verbreitung haben diese Räder an großen Strömen wie Euphrat, Tigris und Indus gefunden.



Bild: Die berühmten Wasserschöpfräder (Norias) in Hama in Syrien gelten als die größten der Welt. Sie überwinden mit entsprechend großen Raddurchmessern Höhenunterschiede von bis zu 30 Metern! (Quelle: Wikipedia)

 Von den Wasserrädern zu den ersten Turbinen
Über viele Jahrhunderte seit der Antike dominierte das Wasserrad in seinen verschiedensten Ausführungen zum Antrieb von Mühlen, Bewässerungen, Bewetterungen in Bergwerken, Sägewerken, Hämmern, Fördereinrichtungen, Walk- und Stampfwerken u.a. Die vielen kleinen Wasserrad-Anlagen waren der Hauptlieferant mechanischer Energie für die gewerbliche Wirtschaft des Mittelalters und der frühen Neuzeit. Besonders mit Georgius Agricola (1494-1555) hatte sich im 16. Jahrhundert in Verbindung mit dem Bergbau eine neue Entwicklung des Einsatzes von Wasserrädern angebahnt. Im 18.Jahrhundert waren die Dörfer und Städte durchzogen von Gewerbekanälen, entlang dieser Kanäle waren die Gewerbebetriebe aufgereiht wie die Perlen auf einer Schnur.Man geht davon aus, dass in Europa über 500 000 Wasserräder in Betrieb waren.
Spuren aus dieser Zeit sind noch vielerorts zu finden. Der aufmerksame Wanderer findet noch vielerorts Spuren wie z.B. Stauweiher, alte Stauanlagen, Kanäle und Betriebe. Gerade in Städten wie z.B. Augsburg und Freiburg gehören diese Kanäle auch heute noch zum Stadtbild und werden oft auch noch genutzt, heutzutage für die Stromerzeugung. Der Bau von Wasserrädern wurde ein wichtiger Gewerbe und Industriezweig.
Der Beruf des  Kammmachers entstand in dieser Zeit, als „Kämme“ wurden die einzeln aus Holz
gefertigten  Zähne von Zahnrädern bezeichnet. Diese wurden für die Drehzahlübersetzung der
mit nur sehr niedrigen Drehzahlen (5-8 U/Min.) laufenden Wasserräder gebraucht.



Bild: Typen von Wasserrädern und Turbinen (aus Meyers grosses Konversationslexikon Leipzig 1907)

Mit Beginn der Industrialisierung anfangs des 19. Jahrhunderts stieg der Bedarf an mechanischer
Energie rasant an. Zu dieser Zeit kamen auch die ersten von James Watt erfunden Dampfmaschinen zum Einsatz. Die benötigten Brennstoffe Kohle und Holz waren teuer, Holz war nur begrenzt verfügbar und für den Transport der Kohle fehlten bis zur Erfindung der Eisenbahn und dem Bau der ersten Eisenbahnlinien die billigen Transportwege. Elektrischen Strom gab es noch keinen! So musste die Energie am Ort des Verbrauches erzeugt werden. Die damaligen Industriebetriebe siedelten sich dort an, wo Wasserkraft und auch Brensstoffe für die Dampfmaschinen verfügbar waren. Entlang der Flüsse und Bäche findet man auch heute noch die typischen alten Fabrikbauten mit Wasserkraftanlage und Kesselhaus mit Kamin. Heute neu genutzt als Wohn- und Gewerberaum.

Bild 1:Fabriklandschaft mit Wasser- und Dampfkraft im Aathal, Zürcher Oberland um 1920 (aus Die industrielle Revolution im Zürcher Oberland, 1985)
Bild 2: Dampfmaschinen (aus Meyers grosses Konversationslexikon Leipzig 1907)

Die Wasserräder konnten den steigenden Ansprüchen nicht mehr genügen, sie waren in ihrer Baugrösse begrenzt aus technischen und physikalischen Gründen. Die Grundlagen zum Bau von Turbinen wurden schon im 18. Jahrhundert entwickelt. Der Schweizer Physiker und Mathematiker Daniel Bernoulli schrieb 1787 sein Hauptwerk „Hydrodynamica“, in der er die Grundlagen der Erforschung der hydraulischen Strömung behandelte. Der mit ihm befreundete und berühmte Schweizer Mathematiker Leonhard Euler (1707-1783) entwickelte wichtige Gleichungen zur Berechnung von Wasserkraftmaschinen.

Der Druck auf die Techniker, leistungsstärkere Maschinen zur Ausnutzung von Wasserkräften zu entwickeln, erhöhte sich. Schon früh gab es Versuche, die Wasserräder durch effektiver arbeitende Maschinen zu verdrängen. Die ersten Versuche der Entwicklung einer echten Turbine machte zwar schon der in Pressburg geborenen Arzt und Physiker Johann Andreas von Segner (1704 -\111\ doch blieb seiner Konstruktion, die das Rückstoßprinzip zur Drehung ausnützte, der praktische Erfolg versagt. Allerdings lebt die Segner’sche Idee bis heute im umlaufenden Rasensprenger weiter.
(Quelle: Gööck, Erfindungen der Menschheit)

Im Jahre 1826 hatte die „ Societe d’Encouragement pour I“ìndustrie Nationale“ in Paris einen Preis von 6000 Franc für die Entwicklung leistungsfähiger „Turbinen“ ausgesetzt. Der Begriff “ Turbine“ (vom lat. Wort für „Kreisel“ oder „Wirbel“ abgeleitet) geht auf den Franzosen Claude Burdin zurück, der 1822 in einer Denkschrift an die franz. Akademie der Wissenschaften erstmals diesen Ausdruck verwendete. Er baute eine Turbine, die sich jedoch nicht bewährte. Den ausgeschriebenen Preis holte sich ein anderer französischer Erfinder. Sein Name war Benoit Fourneyron (1802- 1867). Er war ein Schüler von Burdin und ein hervorragender Mathematiker und Techniker.

Foumeyron war nach vielen Versuchen, Irrtümern, Veränderungen an Material und Konstruktionsdetails auf ein Turbinenprinzip gekommen, das in gleicher Weise bzw. abgewandelter Form später von anderen Konstrukteuren übernommen wurde. Seine Maschine war durch zwei konzentrische Räder gekennzeichnet. Das innenliegende Leitrad stand fest, das außenliegende Laufrad wurde von dem radial nach außen strömenden Wasser in Bewegung gesetzt. Dabei hatte er die Idee von der Zweckmäßigkeit eines Leitrades von Euler übernommen. Diese Maschine stellte etwas völlig Neues dar, und zwar wegen ihres hohen Nutzeffektes, der im Vergleich zu bisherigen Konstruktionen hohen Drehzahl und der kleinen Abmessungen.

Erstmals konnte sich Fourneyron die Erfindung seines Landsmannes Gaspard Baron de Prony (1755-1839), den Pronyschen Zaum zur Bestimmung des Drehmomentes nutzbar machen. Diese Methode der Drehmomentbestimmung war noch bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts in Verwendung.

Fourneyron erhielt 1834 ein Patent auf die erste wirklich brauchbare Wasserturbine. Die erste Turbine dieses Typs diente dem Antrieb der Baumwollspinnerei des Baron von Eichstätt im ehemaligen Kloster St.Blasien und war von 1834 bis 1883 in Betrieb. Das Echo der Fachwelt war gewaltig. St. Blasien wurde ein „ Wallfahrtsort“ der Techniker und Fourneyron ein berühmter Mann. 1838 war er mit seinem Betrieb nach Paris umgezogen, konstruierte und baute dort Hunderte von Turbinen. 1843 soll er bereits 129 Fabriken mit Wasserkraftanlagen ausgerüstet haben.

Bild 1: Fourneyron-Turbine aus St.Blasien (Deutsches Museum)
Bild 2: Prinzipzeichnung der Fourneyron-Turbine

Die Turbine war an eine Druckleitung mit 108 m Gefälle angeschlossen und lief deshalb mit ungewöhnlich hoher Drehzahl. Das Wasser strömt von oben durch einen Kessel. Der Leitapparat am Kesselboden lenkt es nach außen in das Laufrad. Zur Regelung und zum Abstellen dient das Ringschütz, ein dünner Messingzylinder, der in das Leitrad geschoben wird, um seine Kanäle zu verkleinern oder ganz zu schließen. Bei der ausgestellten Turbine ist der Leitapparat zum Teil sichtbar, weil das Laufrad abgesenkt ist.

Fallhöhe: 108 m
Drehzahl: 2300 min-1
Wasserstrom: 0,035 m³s-1
Leistung; 43 kW

Das waren für die damalige Zeit sensationelle Werte und Weltrekord!

Seit die erste Turbine das Laufen gelernt hatte, entfaltete sich in den nächsten Jahren eine ziemlich hektische Erfindertätigkeit rund um die Wasserkraft. Unter den mehr als zwei Dutzend von Forschern, die an der Turbinenentwicklung arbeiteten, seien folgende Persönlichkeiten beispielhaft herausgegriffen: Der Deutsche Lokomotivbauer Carl Anton Henschel (1780-1861), der eine axiale Turbine erstmals mit einem Saugrohr ausstattete und 1841 die erste Henschel-Turbine bei einer Steinschleiferei in Holzminden in Betrieb nahm. Der Russische Deichmeister Ignati Safanow (1806-1857), der 1837 die erste Russische Wasserturbine baute. Jacob Ferdinand Redtenbacher aus Steyr in Oberösterreich (1809-1863). Er wurde Professor fiir Maschinenbau am Polytechnikum Karlsruhe. Seine bedeutende Arbeit , Bau der hydraulischen Kraftmaschinen“ erschien 1841. Julius Ludwig Weisbach, aus Annaberg im Erzgebirge stammend, der als Lehrer fiir Mathematik und Bergmaschinenlehre an der Bergakademie Freiberg, Apparaturen für Strömungsversuche entwickelte und aus den Versuchsergebnissen Formeln fiir Druckverluste an Wasserkraftwerks-Bauteilen (Krümmer, Rohrleitungen, Ventilen, Klappen, Kniestücken u.a.) ableitete. In Deutschland wurden trotz aller Erfindungsleistungen die Wasserturbinen zunächst äußerst misstrauisch betrachtet. Beispielsweise hielt auch die Regierung des Herzogtumes Braunschweig einen Patentschutz nicht für notwendig, weil sie für Wasserturbinen ohnehin keine Zukunftschancen sah.

Aller guten Dinge sind drei
Auf dem Weg der Weiterentwicklung der Turbinen beginnt nun die Erfindungs- und Entwicklungszeit jener drei Haupttypen von Turbinen, die bis zum heutigen Tage und aus heutiger Sicht auch  in der Zukunft den großen Bereich der Wasserkraftnutzung in wirtschaftlicher Weise ermöglichen und abdecken.

Die Francis-Turbine
James Francis kam mit 18 Jahren nach Amerika und erwarb sich durch Selbststudium ein umfangreiches Wissen in Mathematik und Mechanik. Er interessierte sich für die Verwertung der Wasserkräfte am Merrimack-River und plante Kanalsysteme zum Schutz der Stadt Lowell vor Hochwasser. 1849 baute er zwei Ausführungen seiner Turbine bei der Boot-Baumwollspinnerei ein (seine Turbinen hießen in der Anfangszeit daher auch „Booträder“). Mit einer Leistung von 136 PS (100 KW) und einem Wirkungsgrad von 80 % bei voller Beaufschlagung übertrafen sie alle bisherigen Maschinen. Seine Turbine wurde weiterentwickelt vor allem in Deutschland durch die Firma Voith in Heidenheim, die ihr Produktionsprogramm von Papiermaschinen um Wasserturbinen erweiterte. Mit dem Aufschwung der Elektrotechnik kamen auch zahlreiche Turbinenaufträge. Bereits 1905 lieferte Voith die damals größten Francis-Turbinen der Welt mit je 8835 KW fiir das Kraftwerk an den Niagarafällen. An einem der größten Wasserkraftwerke der Welt, Itaipu („Singender Stein“), am Rio Parana an der Grenze zwischen Brasilien und Paraguay, das 1984 in Betrieb ging, wurden 18 Francisturbinen Fabrikat Voith mit einer gigantischen Nenn-Leistung von je 700 000 KW (700 MW) eingebaut.

Bild: Francisturbine mit aufgeschnittenem Gehäuse. Gelb: Leitschaufeln, Rot: Laufrad

Die Elektrifizierung, der grosse technische Sprung
Ein Problem bestand auch beim Einsatz von Wasserturbinen immer noch. Die Kraft der Maschinen musste über Seil- und Riementransmissionen bis zu den einzelnen Arbeitsmaschinen wie z.B Web- und Spinnmaschinen gebracht werden. Das war nicht nur sehr aufwendig und erzeugte zusätzliche Reibungsverluste. Diese Art der Kraftübertragung funktionierte nur auf kurze Distanz. Deshalb mussten die Turbinenanlagen in unmittelbarer Nähe der Fabriken sein. Elektrische Leitungsnetze gab es noch nicht!
Seit wann gibt es elektrischen Strom? Modernes Leben ist ohne Strom nicht mehr  vorstellbar.
Bereits 1775 gelang Alessandro Volta die Herstellung von elektrischem Strom, aber erst Jahrzehnte später konnte Strom nutzbar gemacht werden. Entscheidend für den Erfolg der Elektrizität war die Entdeckung des elektrodynamischen Prinzips und die Entwicklung der Dynamomaschine durch Werner Siemens im Jahr 1866. Die erste brauchbare elektrische Bogenlampe wurde 1876 erfunden. Drei Jahre später erblickte die erste moderne Glühbirne mit Schraubfassung und Kohlefaden von Thomas Alva Edison das Licht der Welt. Edison errichtete 1881 in New York das erste elektrische Kraftwerk der Welt. Ab 1885 werden in vielen Großstädten Deutschlands die ersten elektrischen Kraftwerke gebaut. Gleichstrom war damals das herrschende Prinzip.
Der grosse Nachteil war, dass Gleichstrom nur über kurze Distanzen ohne zu grosse Verluste übertragen werden konnte.

Oskar von Miller, der Pionier der Elektrizitätserzeugung
Oskar von Miller (1855-1934) war ein deutscher Bauingenieur und wurde als Wasserkraftpionier und Begründer des Deutschen Museums bekannt. 1875-79 befreundete er sich mit Rudolf Diesel an. Nach erfolgreichem Studienabschluss im August 1878 trat er in den bayerischen Staatsbaudienst ein. Die behördliche Arbeitsweise bot dem aufstrebenden Ingenieur aber nicht den notwendigen Spielraum. Er erhielt jedoch 1881 die Möglichkeit, im Rahmen eines unbezahlten Sonderurlaubs die Pariser Elektrizitätsausstellung zu besuchen, um für Bayern die Möglichkeiten der Wasserkraftnutzung zu erkunden. Im Selbststudium arbeitete er sich in die noch junge Elektrotechnik ein. 1882 organisierte er in München die erste elektrotechnische Ausstellung in Deutschland. 1883 bis 1889 war er, gemeinsam mit Emil Rathenau , Direktor der Deutschen Edison-Gesellschaft (später AEG)Die Stelle nahm er an, da seine Wasserkraftpläne in Bayern von den Behörden noch nicht angenommen wurden. 1884 baute er in München das erste Elektrizitätswerk in Deutschland.
 Er übernahm im Jahr 1891 die Leitung der Internationalen elektrotechnischen Ausstellung in Frankfurt am Main. Mit der Fernübertragung von 20.000 Volt Drehstrom über die 176 Kilometer lange Distanz von Lauffen am Neckar bis Frankfurt am Main gelang ihm eine technische Meisterleistung, die den Durchbruch der Wechselstromübertragung bedeuten sollte. Das war ein gewaltiger Fortschritt, damit konnte elektrischer Strom über sehr grosse Distanzen übertragen werden und der Weg war frei für den Bau von Kraftwerken, weit entfernt vom Ort des Energieverbrauchs. Die Wasserkraftwerke konnten jetzt dort gebaut werden, wo es viel Wasser z.B. an den grossen Flüssen Rhein und Donau oder auch viel Gefälle hatte wie zum Beispiel im Gebirge.
Das war auch der erste Schritt zum heute eng vernetzten europäischen Verbundnetz. Diese neuen Möglichkeiten lösten wieder einen gewaltigen Schub an Erfindungen aus.

 Vom Goldsucher zum Techniker
Lester Allen Pelton (1829-1908) wurde im US-Bundesstaat Ohio geboren. 1849 folgte er den Lockrufen des Goldrausches nach Kalifornien. Aus seinen goldenen Träumen wurde allerdings nichts, doch kümmerte er sich um die technische Seite der Goldgräberei, z.B. um Stampfmühlen zum Zerkleinern des Gesteins, die von einfachen Wasserrädern angetrieben wurden. Das war die Ausgangssituation, die Pelton vorfand.
Das war die Ausgangssituation, die Pelton vorfand. Als die Universität von Kalifornien einen Wettbewerb zur Verbesserung von Wasserrädern ausschrieb,gewann er mit seinem Projekt den ersten Preis. Doch noch kurz zurück: Auch die spätere Freistrahlturbine von Pelton konnte auf einige orgänger-Konstruktionen aufbauen:
Die nachfolgende Abbildung zeigt den Nachbau eines Löffelrades mit Wasserstrahlantrieb aus dem Jahre 1870. Solche Räder gelten als Vorläufer der Freistrahl-Turbinen (PeltonTurbinen). 

Bild: Löffelrad aus Rumänien  (Deutsches Museum)

Weitere Vorläufer waren das „Zuppinger-Rad“ des Schweizer Erfinders Zuppinger aus der Zeit um 1840. Weiters eine teilbeaufschlagte zentrifugale Turbine des Sächsischen „Oberkunstmeisters“ Friedrich Wilhelm Schwamkrug (1808-1880), sowie die erfolgreichste Freistrahlturbine unter den Pelton-Voriäufem, die Maschine des französischen Wasserbautechnikers Dominique Girard (1815-1871). Er konstruierte auch jene Wasserturbine, die beim Bau des St.-Gotthard-Tunnels die Druckluft-Kompressoren antrieb und für ein Gefälle von 180 Metern ausgelegt war. In Winterthur (Schweiz) ist eine 90 PS starke Girard-Turbine, welche 1896 eingebaut wurde immer noch in Betrieb in einer Mühle. Wasserkraftanlagen sind langlebig! Die umfangreichen Versuche Peltons fiihrten zu einer Schaufelform, bei welcher der auftreffende Wasserstrahl in zwei Teile zerschnitten und um fast 180 Grad umgelenkt wurde. 1880 erhieh Pelton ein amerikanisches Patent und gründete bereits 1887 in San Francisco die „ Pelton Water Wheel Company“. Seine Turbine wurde in Amerika zu einem Verkaufsschlager. Das lag nicht zuletzt daran, dass sie ein weit gespanntes Anwendungsgebiet hatte. Sie konnte als „ Peltonmotor“ für die kleinsten Wassermengen und Leistungen, etwa zum Betrieb von Nähmaschinen, Bohrmaschinen, Wäscheschleudern und vielem anderem angewendet werden. Das Wasser kam aus dem Trinkwassernetz für diese Kleinstanwendungen.

Bild 1: Wappen der Gemeinde Flattach in Oesterreich mit Pelton-Turbine
Bild 2: Cleuson Dixence, Schweiz

Die drei vertikalen, fünfdüsigen Peltonturbinen in Cleuson Dixence werden unter extremsten
Bedingungen betrieben. Sowohl die Fallhöhe von 1.869 m als auch die Maschinenleistung von je 423 000 kW bedeuten Weltrekord.

Viktor Kaplan, ein Leben für die Wasserkraft
Stand der Wasserkraft-Technik zu Beginn des 20. Jahrhunderts
An der Wende vom 19. Zum 20. Jahrhundert waren die vorhin beschriebenen zwei der drei heute in Verwendung befindlichen Haupt-Typen von Wasserturbinen, schon relativ weit ausgereift, praktisch erprobt und weit verbreitet. Beide, die Francis- und die Pelton-Turbine erreichten bereits Leistungen bis zu 10000 KW. Manche der in Betrieb befindlichen Fourneyron-Turbinen wurden durch Francisturbinen ersetzt, wie z.B. beim Niagara-Kraftwerk, wo zuerst 4 Jahre lang Fourneryron -Turbinen im Einsatz waren. Mit Kaplan begann eine neue dynamische Ära in der Wasserkrafltechnik. Mit einer Bilanz des technischen Standes auf diesem Gebiet, mit vielen Experimenten und neuen theoretischen Erkenntnissen. Nachfolgend soll der Lebensweg dieser herausragendenden Techniker- und Forscher-Persönlichkeit in seinen wesentlichen Teilen nachgezeichnet werden.

Viktor Kaplan, eine kurze Biographie
Viktor Kaplan kam am 27. November 1876 im Bahnhofsgebäude von Mürzzuschlag in der Steiermark
zur Welt. Nach der Matura im Jahre 1895 studierte er an der Wiener technischen Hochschule Maschinenbau. Im Oktober 1901 trat er bei der Maschinenfabrik GANZ in Leobersdorf (in der Nähe von Baden bei Wien) als Konstrukteur ein. Diese Firma beschäftigte sich damals mit dem Bau von  Dieselmotoren. Er hatte bald eine Idee für einen neuen, verbesserten Motor mit einem wesentlich höherem Wirkungsgrad, als jener, der gerade von seiner Firma in der Werbung groß herausgestellt wurde. Dass er diesen neuartigen Motor in einem Vortrag ohne Absprache mit seiner Firma bekannt machte, hatte für ihn unangenehme Folgen; er erhielt 1903 die Kündigung, die jedoch nach kurzer Zeit zurückgenommen wurde.  Kaplan erfuhr durch Zufall , dass an der deutschen technischen Hochschule in Brünn, der Lehrkanzel für Wasserkraftmaschinen bei Professor Alfred Musil (dem Vater des uns bekannten Schriftstellers Robert Musil), ein Konstrukteur für das Gebiet der Wasserkraftmaschinen gesucht wurde. Hier kam ein neues Forschungsgebiet in das Blickfeld des jungen Technikers,  der Turbinenbau, dem sein künftiges Lebenswerk gewidmet sein sollte. Die Ergebnisse der wissenschaftlichen Arbeit der nächsten Jahre liegen in zahlreichen Veröffentlichungen vor. Die Fachwelt wurde zusätzlich durch seine Vorträge auf ihn aufmerksam.

Hier muss eine Bemerkung eingefügt werden:
Die Erzeugung von elektrischer Energie durch die Verwertung der Wasserkraft, war der Angelpunkt, um den sich bei der Weiterentwicklung der Wasserturbinen alles drehte. Bisher wurden immer noch viele Arbeitsmaschinen direkt über Transmissionen durch die Turbinen angetrieben. Das erforderte weder besonders hohe Leistungen, noch höhere Drehzahlen. Doch die aufstrebende Elektrizitätswirtschaft stellte ständig neue Ansprüche, was die Schnellläufigkeit der Turbinen und die Verbesserung der Wirkungsgrade betraf. Bereits durch die elektrotechnische Ausstellung in Frankfurt am Main im Jahre I89I hatte der Wasserturbinenbau einen neuen Impuls erhalten. Hier wurde zum ersten Male durch die Initiative von Oskar von Miller, dem Pionier der Deutschen Wasserkraftwirtschaft, der durch ein Wasserturbinenaggregat erzeugte Strom von Lauffen am Neckar über eine 175 km lange Freileitung nach Frankfurt am Main übertragen. Drehstromgeneratoren verfangen bestimmte Drehzahlen, die bisher von den Turbinen nur durch Zwischenschaltung von Übersetzungsgetrieben erreicht werden konnten. Getriebe sind teuer in der Anschaffung, benötigen Wartung und haben Reibungsverluste, die den Wirkungsgrad der Gesamtanlage verschlechtern. Kaplans Anstrengungen zielten daher vorerst in die Richtung, die Francisturbinen schneller zu machen.

Er überarbeitete die Turbinentheorie und verbesserte die Berechnung und Konstruktion von Turbinenschaufeln. 1908 erschien sein erstes großes Werk: „Bau rationeller Francisturbinenlaufräder“. Diese Buch reichte Kaplan als Dissertation an der Wiener technischen Hochschule ein Hauptbegutachter für diese Arbeit war der Professor für Wasserkraftmaschinen Arthur Budau. Budau zeigte dieses Werk seinen Hörern mit den Worten:
„Dieses Buch hat ein dreißigjähriger Ingenieur geschrieben; aus dem wird noch etwas werden!“

In der Folge konnte er mit Unterstützung Professor Musils die Genehmigung und Einrichtung eines Turbinenlaboratoriums durchsetzen, welches ihm die praktische Erprobung seiner theoretischen Erkenntnisse ermöglichte. Kaplan vertiefte die Turbinentheorie und gelangte durch umfangreiche Versuche an einem kleinen Modell zu seiner Propellerturbine mit verstellbaren Schaufeln. Durch diese revolutionäre Idee, die dieser verbissene Erfinder hatte, nämlich die einer Veränderung des Anstellwinkels, konnten die Schaufeln unterschiedlichen Wassermengen angepasst werden. 1912 und 1913 meldete er die grundlegenden Patente für seine neue Turbine an. Die folgenden Jahre waren ausgefüllt mit nervenaufreibenden Patentstreitigkeiten. Insbesondere schweizerische und deutsche Turbinenbau-Firmen, die den Erfolg ihrer in die Weiterentwicklung von Francisturbinen getätigten Investitionen gefährdet sahen, entschlossen sich zum gemeinsamen Vorgehen gegen die Patentanmeldungen Kaplans. Kaplan musste jahrelang seine ganze Kraft einsetzen, um die größtenteils ungerechtfertigten und teilweise absurden Einsprüche abzuwehren.

Die erste Kaplanturbine im Einsatz
Die Vorteile der neuen Turbine waren überzeugend: Die Regulierbarkeit der Laufschaufeln, wodurch die Turbine den verschieden großen Wasserangeboten angepasst werden konnte, die Steigerung der Drehzahl auf bis das 3-Fache bisheriger Turbinen und der in weitem Bereich der Wassermenge ziemlich gleichbleibend hohe Wirkungsgrad konnten eindrucksvoll bestätigt werden. Das erste Unternehmen, das eine Kaplanturbine in Betrieb nahm und damit an Weitblick und Wagemut der Großindustrie voranging, war 1919 die Fa. Hofbauer, eine Börtel- und Stickgarnfabrik in Velm bei Grammatneusiedl in Niederösterreich. Hersteller der Turbine war die Firma Storek in Brünn. Die praktische Betriebsaufnahme verlief günstig, der im Laboratorium ermittelte Wirkungsgrad von 84 % wurde auch tatsächlich erreicht.

Rückschläge und dann endgültiger Durchbruch
In der Folge traten jedoch bei anderen Propeller-Turbinen große Schwierigkeiten auf, die sich
durch laute, explosionsartige Schläge beim Lauf bemerkbar machten, wobei auch Turbinenschaufeln beschädigt wurden. Diese turbinentechnischen Schwierigkeiten ließen sich nicht verheimlichen und waren Wasser auf die Mühlen seiner Gegner, die an die Messergebnisse nicht glaubten und ihm die Erfolge auch nicht gönnen wollten. Als ein schwedisches Projekt mit einer Kaplan-Turbine von 5.S m Laufraddurchmesser bekannt wurde, äußerte sich ein Fachmann mit der Bemerkung: „, Auf den Schaufelsalat bin ich gespannt“.
Nach einiger Niedergeschlagenheit und Ratlosigkeit des Erfinders  wurden seltsamen Erscheinungen an den Laufrädern gründlich untersucht und schließlich die Ursache dieser Störungen erkannt und behoben. Es handelte sich um Blasenbildungen an den Laufschaufeln, hervorgerufen in Unterdruckzonen der Wasserströmung, die sogenannte Kavitation, auch Hohlraum- oder Hohlsogbildung genannt. 1923 wurden die ersten zwei 1000-PS-Kaplan-Turbinen der Fa. Voith. St. Polten/ Heidenheim im Im Kraftwerk Siebenbrunn am Traunfall in Gmunden (Oberösterreich) in Betrieb genommen. 1925 eine Kaplan-Turbine mit 11200 PS und 5.8 m Laufraddurchmesser in Schweden. Mit dieser damals größten Turbine der Welt hatte die Kaplanturbine die Probe für ihre Verwendung in Großkraftwerken eindrucksvoll bestanden.Es folgten vor dem Il.Weltkriege Kraftwerke am Rhein (Ryburg –Schwörstadt) mit Leistungen je Turbine von 36400 PS, 8 Turbinen mit 7.42 m Laufraddurchmesser für das russische Ladoga – Großkraftwerk SWIR mit je 36 400 PS, und das Shannonkraftwerk in Iriand mit 33500 PS je Turbine. Seither hat die Kaplanturbine unbestreitbar ihren Siegeszug im die Welt angetreten.

Erinnerungen und Anekdoten
Kaplan war persönlich sehr bescheiden. Seine besonders ausgeprägten Eigenschaften waren Fleiß und Zähigkeit m der Verfolgung eines einmal ins Auge gefassten Zieles. Er war aber auch manchem Schabernack nicht abgeneigt und setzte auch seine technische Phantasie für kleine Bosheiten wirkungsvoll ein.
In der Reihe berühmter Österreicher war auf den Vorderseiten der 1000 Schilling-Banknoten der beiden Auflagen von 1961 Viktor Kaplan mit einem Turbinen- Laufrad abgebildet:



1000-Schilling-Note mit Bild von Viktor Kaplan und rechts Kaplan-Laufrad
(Bild Oesterreichische Nationalbank) Dieser Geldschein wurde im Volksmund wegen seiner Farbe als „ der Blaue“ bezeichnet. Margarete Kaplan erzählte, dass sie eines Tages von ihrem Enkel, Viktor Kramberger-Kaplan, der in Wien studierte, einen Brief erhielt, in dem er ihr mitteilte, dass er sich wieder einmal in Geldnöten befinde. So schrieb er: „Liebe Oma, schicke mir doch bitte ein blaues Bild vom Opa“.