Die Wassermühle
Wassermühlen sind historische Einrichtungen, die Mithilfe der Wasserkraft eines Flusses oder Baches angetrieben werden. Durch das Wasserrad wird Energie übertragen, um eine Arbeit zu verrichten. Im Falle der Rengnathmühle wäre es das Mahlen von Getreide (Mahlmühle), das Sägen von Holz (Sägemühle) und die Stromerzeugung. Außerdem konnten Wassermühlen noch andere Maschinen antreiben. Somit gab es neben den Mahl- und Sägemühlen noch Hammermühlen, Schleifmühlen, Papiermühlen oder Pumpmühlen.
Später wurden die historischen Wasserräder durch viel effizientere Wasserturbinen ausgetauscht.
Geschichte
Durch die Erfindung des Wasserrades war der Menschheit eine Erfindung geglückt, die noch heute allgegenwärtig ist. Nun konnte Muskelkraft eingespart und die mechanische Energie effizient und einfach genutzt werden, um Felder zu bewässern. Später wurden mit demselben Prinzip Maschinen in Gang gesetzt. Forscher gehen davon aus, dass die ersten Wasserschöpfräder aus Mesopotamien, dem heutigen Syrien bzw. Irak, stammen (1.200 v. Ch.).
Auch die Römer wussten das Potenzial des Wassers zu nutzen. Der römische Baumeister und Ingenieur Marcus Vitruvius Pollio hat in seinen Nachlässen das Prinzip des Wasserschöpfrades und der Wassermühle ausführlich beschrieben. Der früheste Nachweis gelang Forschern 2016 bei Dasing. Dort haben sie bei einer Grabung eine historische Wassermühle aus dem Jahre 110/120 n. Chr gefunden. Sie gilt als älteste Wassermühle in der ehemaligen Nordwestprovinz des Römischen Reiches. Schließlich waren Wassermühlen ab den 12. Jahrhundert in Mitteleuropa weit verbreitet. Als die Industrialisierung Deutschland modernisierte, dienten viele Wasserräder nur noch als Antrieb für die ersten Transmissionen.
Durch den Einbau der ersten Turbine 1916 und später (1925) dem Einbau der Francisturbine, kann das Wassergefälle der Weißen Laaber effektiver genutzt werden. Nicht nur die Rengnathmühle konnte so Strom erzeugen.
Ab ca 1950 kam es in Deutschland zum regelrechten Mühlensterben, da neue Techniken effizienter waren und Großunternehmen den Markt für sich gewinnen konnten.
Schließlich gab es ein riesigen Umbruch in der Mühlen- Wirtschaft: Die Zahl der Mühlen in Deutschland verringerte sich von fast 19.000 Mühlen im Jahr 1950, auf 2.500 Mühlen 1980. Bis heute wurden, dank des Denkmalschutzgesetzes, die letzten 550 gerettet, davon sind 218 gemeldet und produzieren noch immer Mehl. Die Rengnathmühle ist die letzte laufende Mühle im Altmühltal.
Eine verfallene Mühle im Altmühltal spiegelt das Sterben der Mühlen wieder.
Das Wasserrad
Durch die Erfindung des Wasserrades waren die Voraussetzungen für den Bau einer Mühle an einem Fließgewässer gegeben. Die Bedingungen des Gewässers waren jedoch von Standort zu Standort verschieden. Deshalb gibt es im Allgemeinen vier verschiedene Wasserradtypen, die potentielle oder kinetische Energie in Rotationsenergie umwandeln.
Oberschlächtiges Wasserrad
Beim oberschlächtigen Wasserrad wird das Wasser von oben in die Rillen des Rades hineingeleitet. Durch die Schwerkraft des Wassers fängt das Rad schließlich an sich zu drehen. Somit wird potenzielle Energie in Rotationsenergie umgewandelt, die benötigt wird, um die Maschinen innerhalb der Mühle anzutreiben.
Diese Methode ist vorteilhaft, wenn die innere Energie, also die Fließgeschwindigkeit, nicht ausreicht um das Wasserrad anzutreiben, da der Wirkungsgrad bis zu 80% ist.
Ein weiterer Vorteil bei diesem Typ ist, dass die Mühle einfach "auszuschalten" ist. Der Müller leitet das Wasser einfach neben das Rad und man benötigt keinen Rechen, um Blätter auszusortieren.
Leider kann im Winter diese Technik kaum genutzt werden, da das Rad komplett vereist.
Mittelschlächtiges Wasserrad
Beim mittelschlächtigen Wasserrad trifft das Wasser etwa mittig auf das Rad. Dabei läuft es in die Rillen des Rades, und treibt es dadurch an. Es dreht sich.
Außerdem wirkt das Prinzip der Schwerkraft wie beim oberschlächtigen Wasserrad, da die gefüllten Taschen nach unten gezogen werden. So nutzt das mittelschlächtige Wasserrad Bewegungsenergie und Höhenenergie zum Umwandeln in Rotationsenergie. Jedoch ist die Montage des Rades sehr schwer.
Unterschlächtiges Wasserrad
Bei unterschlächtigen Wasserrädern trifft das Wasser tiefer auf die Taschen des Rades auf als beim mittelschlächtigen Rad. Hier fließt das Wasser in die Taschen, aus welchen es nicht mehr hinaus gelangt. Dadurch wird die Bewegungsenergie, die abhängig von der Fließgeschwindigkeit ist, in Rotationsenergie umgewandelt. Der Wirkungsgrad der Höhenenergie ist dabei geringer als beim oberschlächtigen bzw. mittelschlächtigen Wasserrad. Jedoch ist die Bauweise am einfachsten.
Diese Technik wurde bei der Rengnathmühle bis 1916 verwendet. Damals waren drei Wasserräder im Einsatz, die einmal den Generator mit Energie speisten, die Maschinen für den Mahlvorgang und das Sägewerk antrieben.
Tiefschlächtiges Wasserrad
Das tiefschlächtige Wasserrad ist tief und frei im Wasser, ohne einen zusätzlichen Zulauf. Diese Technik benutzt man in fließenden Gewässern mit schneller Fließgeschwindikeit, somit wird das Rad nur durch die Bewegungsenergie angetrieben.
Vor- und Nachteile einer Wassermühle
Vorteile
- natürliche und erneuerbare Energiequelle
- Staumöglichkeit für das Wasser
Nachteile
- Abhängigkeit von jahreszeitlichen Schwankungen der Wassermenge des Flusses
- Frost und Eis im Winter
Eine Lösung wäre eine besondere Bauform, nämlich die Windwassermühle. Diese Bauform ist Wassermühle und Windmühle in einem. So sind Müller nicht mehr Abhängig vom Wasser, sondern können auch Wind als Antrieb zum Mahlen verwenden, und andersherum.
Interessante Wassermühlentypen am Beispiel der Rengnathmühle.
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