Wasserkunst

Eine Wasserkunst ist ein System zur Förderung, Hebung und Führung von Wasser. Der Ingenieur der sie entwickelte wurde Kunstmeister genannt. Der Begriff existiert außerhalb des Bergbaus im Bereich Wasserversorgung, aber ganz besonders bei Springbrunnen in Schloßgärten, oder der Wasserversorung von Höhenburgen. Im Bergbau geht es dagegen ausschließlich um die Nutzung der Wasserkraft um Maschinen zu betreiben, insbesondere um Pumpen anzutreiben.

Ehrenfriedersdorfer Radpumpe, aus: **Georgius Agricola** (1555): **De Re Metallica Libri II**, S. 158.

Im Bergbau gab es vor der Erfindung der Dampfmaschine nur zwei einigermaßen starke und verlässliche Antriebe, Göpel die von Pferden angetrieben wurden, und Wasserkraft. Windkraft war ebenfalls bekannt, hatte aber den massiven Nachteil, dass der Wind nicht gleichmäßig wehte und auch mal ausfiel, zudem waren die Windräder nicht besonders ausgereift. Die Mine Göpel haben ihre eigene Seite, hier wollen wir uns der Wasserkraft widmen. Dabei war das Prinzip recht einfach, ein Wasserrad wird von dem Gewicht von Wasser in Bewegung gesetzt, und produziert so eine Drehbewegung. Diese Drehbewegung setzte eine Pumpe, eine Fahrkunst oder einen Aufzug in Bewegung.

Wenn es jedoch so einfach gewesen wäre, hätten wir hier nicht viel zu berichten. Tatsächlich waren die Probleme enorm und die Lösungen erforderten zum Teil äußerst massive Baumaßnahmen. Aufwände im Bereich von mehreren Generationen.

Wasser (Zufluss): Es ist eine Binsenweisheit, um Wasserkraft zu nutzen, musste Wasser zur Verfügung stehen. Viele Bergwerke sind nicht in der Nähe eines Flusses, also muss ein ziemlich aufwendiger Kanal erbaut werden, der das Wasser zum Bergwerk befördert.
Gefälle: Das Wasser muss einen Zufluss und einen Abfluss haben, die möglichst weit auseinander sind. Je weiter, desto größer das Wasserrad, desto mehr Energie. Bei oberschlächtigen Wasserrädern fließt das Wasser oben drauf und unten ab. Zur Not kann man ein unterschlächtiges Wasserrad nehmen, das benötigt aber dann deutlich mehr Wasser, um die gleiche Energie zu erzeugen.
Abfluss: Das Ziel ist es Wasser aus dem Bergwerk zu heben, wenn man Wasser zum Bergwerk hinleitet, hat man eine gute Chance die Wassermenge im Bergwerk zu erhöhen, statt sie zu verringern. Man muss also neben dem Zufluß auch einen Kanal für den Abfluss anlegen, der sicherstellt, dass das Wasser nicht ins Bergwerk gelangen kann. Wenn man Glück hat, ist der Abfluss des ersten Bergwerks der Zufluss des zweiten, tiefergelegenen.
Kraftübertragung: Das Wasserrad liefert die Kraft, die muss dann aber dorthin gebracht werden, wo sie gebraucht wird. Dafür werden Holzbalken benutzt, die die Kraft mechanisch weitergeben. Diese haben jedoch Reibungsverluste, sodass das nur über kurze Entfernungen geht.
Pumpen: Der letzte Teil des Wasserproblems ist der eigentliche Pumpvorgang. Eine Pumpe drückt das Wasser nach oben, dazu wird die Antriebskraft benutzt. Es gibt mehrere Prinzipien die zum Pumpen genutzt werden können. Allerdings hat jede Pumpe eine maximale Pumphöhe.

Die Bergwerke in Mitteleuropa waren lange Zeit die technisch höchstentwickelten der Welt. Und über Jahrhunderte wurde kntinuierlich weiter abgebaut, mit zunehmenden Schwierigkeiten die mit vielerlei Erfindungen, aber auch Investitionen und Hartnäckigkeit gelöst wurden. Die Wasserkunst verdient ihren Namen, sie ist der Höhepunkt einer Entwicklung, die mehrere Jahrhunderte dauerte und mit der Erfindung der Dampfmaschine abrupt endete. Zusammenfassen kann man wohl sagen, dass eine ganze Reihe Erfindungen gemacht werden mussten und eine geeignete Kombination gefunden werden musste. Vieles davon ist bereits im Buch von Georgius Agricola beschrieben.

Generell erzeugt eine Pumpe sowohl Druck in der Pumprichtung als auch Unterdruck in der Ansaugrichtung, so das Wasser auf beiden Seiten gehoben werden kann. Beide haben jedoch eine Gemeinsamkeit: Die Ansaughöhe ist begrenzt, weil das Gewicht des Wassers ab 10 m Ansaughöhe dazu führt, dass die Wassersäule abreißt. In der anderen Richtung ist die Höhe, die man Pumpen kann deutlich höher, sie ist aber durch die Pumpe begrenzt. Die oftmals hölzernen Pumpen waren größeren Drücken nicht gewachsen. Und so wurden mehrere Pumpen in Reihe geschaltet, jede pumpte das Wasser ein Stück weiter hoch.

Um diese Pumpen alle anzutreiben, musste viel Kraft erzeugt werden und zu den Pumpen hingeleitet werden. Dafür gab es Stangen, die vom Wasserrad angetrieben wurden. Doch jedes Lager verbrauchte Energie, die Entfernung musste also so klein wie möglich gehalten werden. Die Lösung waren sogenannte unterirdische Radkammern, in denen Kunsträder von Wasser angetrieben wurden. Dazu musste man das Wasser von oben in das Bergwerk einleiten, aber natürlich durfte es nicht dort verbleiben.

Das Schlüsselwort waren die Wasserlösungsstollen oder Mine Erbstollen. Irgendwo in der Mitte des Bergwerks führte ein Stollen mit Gefälle zum nächsten Tal, und das Wasser floss von selbst dorthin ab. Die Wasserräder waren nun also oberhalb dieses Erbstollens angebracht, und das Wasser floß durch ihn ab, nachdem es das Wasserrad angetrieben hatte. Das Wasser, das mit den Pumpen aus den tieferen Teilen des Bergwerks hochgepumpt wurde, floß ebenfalls durch diesen Stollen ab.

Derartige Anlagen sind im Erzgebirge und im Harz zu sehen. Die schönste ist vielleicht der Roederstollen im Rammelsberg in Goslar am Harz. Die unten aufgelisteten Bergwerke haben alle eine rekonstruierte Wasserkunst. Da die gesamte Mechanik aus Holz war, sind sie, seit sie wegen der Dampfmaschine überflüssig wurden, vermodert.