Die unterschiedlichen Antriebstechniken in den verschiedenen Epochen.
Bis ca. 1930 wurde die Mühle mit einem oberschlächtigem Wasserrad betrieben. Genutzt wird die Kraft des Wassers über die Fallhöhe ( Radius des Wasserrades) und dem Gewicht des Wassers, also der potentiellen Energie. Der große Vorteil oberschlächtiger Wasserräder (Foto) ist ihr bisher unerreichter Wirkungsgrad, der im Handbuch der Bergmaschinen schon 1836 mit bis zu 85,2 % angegeben wurde.
Zum Vergleich: Für unterschlächtige Wasserräder, wie z.B. bei der Schiffmühle in Minden im Einsatz , werden in der Literatur Werte von 20-40 %. genannt . Bei Schiffmühlen spielt das aber keine Rolle, da i.d.R. große Mengen Wasser zur Verfügung stehen.
Um 1875 gab es im Gebiet der heutigen Bundesrepublik ca. 60.000 Wassermühlen. Heute gibt es noch 1600 mit drehenden Wasserrädern und ca. 400 mit vollständiger Technik.
Diese Technik des Wasserrades wurde seit Jahrhunderten in unserer Region in Verbindung mit Stauteichen und Mühlgräben angewandt und später oft durch Turbinen ersetzt.
Prinzipdarstellung einer Francis-Turbine
1929 wurde auch in der Mühle Kemena anstelle des Wasserrades eine 11PS Francis-Turbine eingebaut. Diese ist innerhalb des Gebäudes installiert und damit gegen Eisgang geschützt. Ferner kann die Drehzahlanpassung/ Leistungsanpassung relativ einfach über eine Handverstellung erfolgen. Die Handverstellung erfolgte in der Mühle Kemena oberhalb des Turbinenschachtes mittels Gestänge und Handrad. Da die Betriebsdrehzahl höher und damit näher an der gewünschten Drehzahl der Mühlenmaschinen liegt, entfallen die vorher nötigen hölzernen Zahnräder. Ihr Hauptvorteil liegt aber in der gegenüber dem Wasserrad deutlich niedrigeren Bauhöhe. Somit kann die Wassersäule erhöht werden und bei gleicher Leistung wird eine geringere Wassermenge nötig bzw. bei gleicher Wassermenge eine höhere Leistung möglich. Allerdings wird im Gegensatz zu Wasserrädern im Vorlauf zwingend ein Rechen benötigt um grobe Fremdstoffe fern zu halten. Wobei Rechen heute auch bei Wasserrädern Verwendung finden.
Francis-Turbinen werden wegen ihrer robusten Bauart heutzutage noch, auch in deutlich größeren Leistungen, in Wasserkraftwerken zur Stromerzeugung verwendet.
Leider reichte die zur Verfügung stehende Wassermenge des Mittelbaches häufig nicht aus, um die Mühle dauerhaft zuverlässig betreiben zu können.
Aus diesem Grund wurde 1932 zusätzlich ein 60 PS Sauggasmotor installiert.
Bei einer Sauggasanlage wird Steinkohle zuerst unter Luftabschluss vergast und mit diesem Gas ein Verbrennungsmotor betrieben.
Foto: Carl Kemena 1932 vor dem Einzylinder Sauggasmotor. Es wurde Anthrazitkohle erst aus Essen, dann aus Ibbenbühren verwendet. Diese Motortechnik war in Mühlen durchaus verbreitet. Der Betrieb mit Steinkohle war zwar wirtschaftlich, aber die Bedienung der Motoren gestaltete sich äußerst komplex. Betrachtet man den Gesamtwirkungsgrad dieser Technik , ausgehend vom Primärenergieeinsatz, dürfte ein Wert von 20- 25% angemessen sein. Auf Grund der sehr komplexen Bedienung wurden diese Motoren im industriellen Einsatz in der Regel von Dieselmotoren abgelöst. Dieselmotoren kamen in Mühle Kemena aber nie zum Einsatz.1963 wurde dann auf Elektromotoren umgestellt. Drehstrommotoren dieser Art haben Nennwirkungsgrade von ca.80 %. Berücksichtig man aber auch hier den Primärenergieeinsatz in den damals vorherrschenden konventionellen Kraftwerken und deren Wirkungsgrad von ca. 30 % , so ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von nur noch ca. 20-25 %
Hier wird deutlich, dass die Frage woher und zu welchen Kosten die nötige Energie kommen wird, nicht eine Frage unsere Zeit ist, sondern schon Generationen vor uns beschäftigt hat.
