Kaplan-Turbine: Viktor Kaplans Erfindung und die erste Turbine aus Velm

Am Sonntag, dem 22. Juni 1919, wurde in einer Strickgarnfabrik in Velm in Niederösterreich eine neue Wasserturbine geprüft. Fachleute waren gekommen, um sie offiziell zu „bremsen“, also ihre Leistung zu messen. Einer von ihnen war Professor Budau, der Kaplans Angaben über diese Turbine bis dahin für einen Irrtum gehalten hatte. Vor der Messung erklärte Viktor Kaplan seine Maschine und erwähnte, er habe daran gedacht, die Schaufeln des Laufrads verdrehbar zu machen. Budau unterbrach ihn: Das könne doch nur ein Zukunftsplan sein. Nach der Messung verriet Kaplan, dass die Schaufeln in Velm tatsächlich drehbar waren. Budau sprang von seinem Sitz auf: „Wahrlich, der Mann hat Courage!“

So erzählt es Alfred Lechner 1936 in seiner Kaplan-Biografie in den Blättern für Geschichte der Technik. Die Turbine aus Velm war die erste Kaplan-Turbine, die in einem Betrieb lief. Bei nur 2,33 Metern Gefälle leistete sie knapp 26 PS, ihr Wirkungsgrad lag bei 84 Prozent, auch wenn nur halb so viel Wasser kam. Bis 1955 arbeitete sie in der Fabrik. Heute steht sie im Technischen Museum Wien.

Was ist eine Kaplan-Turbine? Eine Wasserturbine für Flüsse mit wenig Gefälle und viel, oft wechselnder Wassermenge. Ihr Laufrad sieht aus wie eine Schiffsschraube. Davor lenken verstellbare Leitschaufeln das Wasser auf das Rad. Weil auch die Schaufeln des Laufrads selbst verstellbar sind, lässt sich die Turbine an die Wassermenge anpassen, die ein Fluss gerade führt. So bleibt der Wirkungsgrad hoch, auch wenn das Wasser schwankt. Genau diese drehbaren Schaufeln hielt Budau noch für Zukunftsmusik.

Ein Steirer in Brünn

Viktor Kaplan kam am 27. November 1876 in Mürzzuschlag in der Steiermark zur Welt, als drittes Kind eines Bahnbeamten. Er studierte von 1895 bis 1900 Maschinenbau an der Technischen Hochschule in Wien und arbeitete danach als Konstrukteur in der Leobersdorfer Maschinenfabrik. Ende Oktober 1903 ging er an die Deutsche Technische Hochschule in Brünn, zunächst als Assistent. Dort blieb er fast drei Jahrzehnte, und dort entstanden praktisch alle seine Erfindungen. 1918 wurde er ordentlicher Professor.

Ab 1910 arbeitete Kaplan an einer Turbine für niedrige Gefälle. Am 28. Dezember 1912 meldete er in Österreich ein Patent auf das Leitrad an, am 7. August 1913 jenes für die verstellbaren Laufschaufeln. Unterstützung bekam er von der Brünner Eisengießerei Ignaz Storek, die ihm den Aufbau eines Versuchslabors ermöglichte. Die Firma Storek baute 1918 auch die Turbine für Velm. Kaplan selbst rechnete 1919 in der Fachzeitschrift Die Wasserwirtschaft vor, dass sie bei gleichem Laufraddurchmesser etwa doppelt so viel leiste wie die bis dahin übliche Francis-Turbine.

Der Streit um die drehbaren Schaufeln

Nach Velm horchte die Fachwelt auf, sogar eine Londoner Zeitschrift berichtete. Dann begann der Streit. Gestritten wurde ausgerechnet über die verdrehbaren Laufradschaufeln: Die Gegner beriefen sich auf eine Stelle in einem älteren Fachbuch. Der Patentstreit zog sich über Jahre, gegen praktisch alle Turbinenfirmen der Welt, und Kaplan führte ihn weitgehend allein. Die Gerichte entschieden schließlich zu seinen Gunsten. Später einigte er sich mit der Firma Voith.

Gleichzeitig bekam die Turbine selbst Probleme. Ab 1920 lieferten einzelne Anlagen statt der erwarteten 80 Prozent Wirkungsgrad nur 62 Prozent und weniger, dazu kam ein explosionsartiges Knattern im Wasser. Die Ursache war Kavitation: Strömt das Wasser zu schnell, sinkt der Druck, es bilden sich Dampfblasen, und die Schaufeln werden mit der Zeit angefressen. Kaplan war, so schreibt Lechner, bestürzt und verzweifelt, so knapp vor dem Ziel. Als er die Ursache gefunden hatte, erkrankte er am 5. Februar 1922 auf seinem Landsitz am Attersee schwer. Mit der Firma Storek gelang im selben Jahr ein Laufrad, das ohne Kavitation lief.

Der Durchbruch kam aus Schweden

Im August 1923 stellte die Firma Voith zwei Kaplan-Turbinen in Siebenbrunn am Traunfall bei Gmunden auf. Den großen Auftritt hatte die Erfindung aber 1925 in Schweden: Im Kraftwerk Lilla Edet ging eine Kaplan-Turbine der schwedischen Firma Verkstaden Kristinehamn in Betrieb, mit einem Laufrad von fast sechs Metern Durchmesser und 8,1 Megawatt Leistung. Das Rad aus Velm hatte 60 Zentimeter gemessen. Mit Lilla Edet begann der Siegeszug der Kaplan-Turbine. Warum Wasserkraft für das kleine Österreich nach 1918 so wichtig wurde, erzählt im selben Museum die Dampflokomotive 1210.

Ein eigener Bach am Attersee

Schon 1920 hatte Kaplan einen Landsitz gekauft: Rochuspoint in Unterach am Attersee. Beim Kauf hatte er zwei Bedingungen gestellt. Ein kleines Gewässer sollte dabei sein, um eine Turbine zu betreiben, und eine Glasveranda. Beides bekam er. Auf dem Hof gab es Kühe, eine Werkstatt und eine eigene Gießerei. Im Krieg hatte die Familie, wie viele Städter, unter Nahrungssorgen gelitten. Auf Rochuspoint, schreibt Lechner, spürte sie nun den „Segen der Erde“.

1931 führte eine Erkrankung zu seiner vorzeitigen Pensionierung, und er zog sich ganz nach Rochuspoint zurück. Dort starb Viktor Kaplan am 23. August 1934 an einem Schlaganfall, mit 57 Jahren. Er liegt in der Familiengruft auf seinem Landsitz. Später zierte sein Porträt den Tausend-Schilling-Schein.

Die Turbine aus Velm lief nach seinem Tod noch gut zwei Jahrzehnte weiter, bis 1955. 1960 wurde sie vor dem Technischen Museum aufgestellt, 1974 restauriert, und 1976 bekam sie einen Platz in der Mittelhalle. Bis heute ist sie ausgestellt. Was Professor Budau im Juni 1919 für einen Zukunftsplan hielt, ist dort heute der Anfang einer Geschichte, die in Flusskraftwerken auf der ganzen Welt weiterläuft. Im selben Museum steht auch ein Rad, das sich ganz ohne Antrieb drehen soll, das Perpetuum mobile. Kaplans Rad braucht Wasser, aber nicht viel Gefälle.

Technisches Museum Wien · Mariahilfer Straße 212, 1140 Wien