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Wenn Vulkane Asche spucken
Martin Morgenstern

Der Berliner Ingenieur Manfred Freimark ist seit mehr als 40 Jahren in der Kraftwerkstechnik tätig.

Ehemals Kraftwerksleiter in der Strom- und Wärmeversorgung von Westberlin, ist Freimark heute ehrenamtlich als Gasturbinenexperte des europäischen Verbandes der Strom- und Wärmeerzeuger (VGB) tätig. Mit dem „Franz-Stolze-Preis“, den Manfred Freimark der TU Dresden für die Dauer von 20 Jahren stiftet, möchte er auf den Berliner Ingenieur Dr. Franz Stolze aufmerksam machen, der in der Öffentlichkeit weitestgehend unbekannt ist, jedoch als der Erfinder der heutigen Gasturbine gilt. Der Franz-Stolze-Preis wird zukünftig jährlich von einem Preisgericht verliehen, dem außer dem Stifter ein Vertreter der Universitätsleitung und zwei Professoren der Energietechnik angehören. Nach Freimarks Wunsch würdigt der Preis die herausragende Leistung eines Nachwuchswissenschaftlers auf dem Gebiet der Energietechnik.

© H. Goehler (2): Hochtemperaturgebiet Hverarönd, eines der bekanntesten Hochtemperaturgebiete Islands. Dort gibt es Stellen, an denen Wasserdampf, Schwefelwasserstoff, elementarer Schwefel und andere Mineralien aus der Erde austreten.
© H. Goehler (2): Hochtemperaturgebiet Hverarönd, eines der bekanntesten Hochtemperaturgebiete Islands. Dort gibt es Stellen, an denen Wasserdampf, Schwefelwasserstoff, elementarer Schwefel und andere Mineralien aus der Erde austreten.
Martin Morgenstern hat mit Manfred Freimark anlässlich der diesjährigen Preisverleihung gesprochen.

Herr Freimark, wie kamen Ihre Kontakte als Berliner Kraftwerksingenieur zur TU Dresden zustande?

Die trennende Mauer hatte auch den Gedankenaustausch von Ost- und West-Fachleuten der Energiemaschinentechnik enorm behindert. Als sie offen war, fragten wir uns: Was wird aus der BRD, was wird aus der DDR werden? Funktioniert ein Zweistaatenmodell? Die Öffnung der Grenzen nutzte ich, um frühzeitig einen fachlichen Erfahrungsaustausch zu initiieren, unter anderem mit Wissenschaftlern der TU Dresden und Betreibern importierter Gasturbinen in der DDR.

Wie muss man sich diese wissenschaftlichen Gründerjahre vorstellen?

Wir waren damals bei unseren ersten Treffen zum Erfahrungs- und Erkenntnisaustausch über Gasturbinen in Ferienheimen der Gewerkschaft einquartiert. Die weitere Entwicklung von Staat und Wissenschaftsgesellschaft war noch relativ unklar. Nach dem zweiten oder dritten Treffen stand Prof. Bernstein auf und schlug mir im Namen des Kollegiums vor, Mitglied der „Kammer der Technik“ der DDR zu werden. Sein ehrenhaftes Ansinnen wurde jedoch von den rasanten politischen Entwicklungen überholt, bevor ich das Beitritts-Papier ausfüllen konnte ... Nun, nachdem wir zu einem Deutschland zusammengewachsen waren, hat Prof. Bernstein unseren Arbeitskreis „AK-Gasturbinen“ im VGB PowerTech e.V. erheblich bereichert. Prof. Dr. Gampe ist dann in seine Fußstapfen getreten.

© Lava-Insel im Mývatn (Island)
© Lava-Insel im Mývatn (Island)
Was bewegt Sie dazu, einen Preis für Nachwuchswissenschaftler zu stiften?


Ich gehöre nicht zu den Rockefellern, sondern bin ein ganz normaler Durchschnittsbürger, der der Gesellschaft für die Entwicklungsmöglichkeiten, die sie mir geboten hat, zu Dank verpflichtet ist. Von dem, was ich geschaffen und erreicht habe, möchte ich etwas weiterreichen. So bietet es sich an, Franz Stolze, den „vergessenen Erfinder“, zurück ins Bewusstsein zu rücken. 1873 hat Stolze nachweislich die moderne Gasturbine, wie sie bis heute anzutreffen ist, entwickelt und 1904 seine erste Maschine mit etwa 200 PS gebaut. Aufgrund des damaligen Entwicklungsstandes hat die Maschine genauso viel Energie verbraucht, wie sie erzeugte; aber wir würden heute nicht mit schnellen Düsenjets fliegen können ohne seine Arbeit. Auch die Schiffsantriebe und Pipeline-Verdichterstationen von heute sind realisiert auf der Basis von Stolzes Gasturbine. Erwähnenswert ist auch die Tatsache, dass seit circa 20 Jahren etwa 50 Prozent des Zubaus fossilbasierter Kraftwerksleistung auf der Basis moderner Gas- und Dampfkraftwerkstechnik realisiert wird. Eine hochinteressante Entwicklung, die ich auch durch die eine oder andere Anregung an die Gasturbinenhersteller begleiten konnte.

Wie kommt es, dass Stolze heute trotz seiner bedeutenden Arbeit vergessen ist?

Franz Stolzes erste Maschine und die Gasturbinen-Gesellschaft, die er in Berlin gründete, führten nicht zum wirtschaftlichen Erfolg. Über die Jahre wurde seine Gasturbine wieder vergessen. Bereits vor Ausbruch des Zweiten Weltkriegs verhalfen seine Arbeiten den modernen Düsenflugzeugen und ersten stationären Stromerzeugungsanlagen zum Durchbruch. Im Unterschied zur stetigen Entwicklung der Gasturbinen-Flugtriebwerke haben die sogenannten „Heavy-Duty-Maschinen“ in der Kraftwerkstechnik weltweit ihren großen Durchbruch erst Ende der 1960er-Jahre geschafft.

Das war auch Ihr beruflicher Anknüpfungspunkt an seine Arbeit, nicht wahr?

Ich habe bei der BEWAG in West-Berlin ab Anfang der achtziger Jahre Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung geleitet, dazu gehörten auch zwei größere Gasturbinenanlagen mit Leistungen von 200 und 300 Megawat. West-Berlin hatte damals große Zuwachsraten im Strom- und Fernwärme-Konsum zu verzeichnen. Wir waren mit der Anwendung der modernen Gasturbinentechnik, die kurz zuvor den Markt erobert hatte, auch mit ihren vielen Begleitproblemen konfrontiert. Jeder Ausfall von Erzeugerleistung musste in der insularen Situation West-Berlins aus eigener Kraft bewältigt werden. Der Reifeprozess dieser in den Markt gestellten „High-Tech“-Produkte Gasturbinen war damals wie heute auch durch einen Dialog mit Herstellern, Forschungsstätten und Maschinenversicherern gekennzeichnet. Trotz aller bedeutenden Design-Probleme und Schadenfälle war das eine spannende Angelegenheit für mich. Der beruflich bedingte Kontakt mit der Gasturbine Anfang der siebziger Jahre war sozusagen „Liebe auf den ersten Blick“. Diese Energie-Maschinen faszinierten mich durch ihre einfache Struktur, ihre thermodynamischen Parameter und ihre Entwicklungspotenziale.

Die Gasturbinentechnik stand erst kürzlich wieder im grellen Licht der Öffentlichkeit: durch einen Vulkanausbruch. Politik, Wirtschaft und Wissenschaft schoben sich bei der Bewertung, wie gefährlich die Ascheteilchen waren, gegenseitig den schwarzen Peter zu. Ihr Eindruck von der Geschichte?

Wir waren schlecht oder gar nicht auf diesen Fall vorbereitet. Man muss dazu wissen: Vulkanasche ist nicht Vulkanasche! Das Problem der Schädigung hochkomplexer Strukturen der Gasturbine besteht unter anderem darin, dass die Kühlkanäle der Komponenten des Heißgaspfades verstopfen können. Die Filmkühlbohrungen moderner Gasturbinenschaufeln liegen im Bereich von nur wenigen Zehntel Millimetern. Diese Belagbildung an den Wänden der Kühlkanäle und die mögliche Verstopfung von Kühlkavitäten ist erfahrungsgemäß auch stark davon abhängig, welche mineralische Zusammensetzung und Korngröße die Aschewolke hat. Man muss darüber hinaus wissen, dass für stationäre Gasturbinen mit sehr komplexen Kühlsystemen die Prozessluft zum Teil mehrstufig gefiltert wird. Das ist in Turbinen der Luftfahrt natürlich nicht zu realisieren. Da musste man sich sehr schnell klar positionieren: Solange wir nicht in der Lage waren, auf Basis einer soliden Faktenlage Aussagen zu treffen – um welche Mineralienstruktur es sich handelt, welche Schädigungen durch Belagbildung zu erwarten sind – galt es, im Sinne der Sicherheit für Menschenleben zu entscheiden.

1981 gab es bereits einen ähnlichen Zwischenfall, als eine Boeing 747 beinahe abstürzte, nachdem sie nachts durch eine Aschewolke geflogen war. Warum haben die Hersteller damals nicht sofort begonnen, die Problematik zu beforschen?

Das ist schwierig zu beantworten, da es sich grundsätzlich um ein globales Problem handelt. Möglicherweise hat man nach dem erwähnten Zwischenfall die anschließende Diskussion über zu treffende Maßnahmen zur notwendigen, kurzfristigen Bewertung derartiger Ereignisse nicht vertieft, weil eine Wiederholung dieses Extremfalles mit der Wahrscheinlichkeitsbetrachtung ausgeschlossen wurde.

Heute haben wir eine neue Erkenntnislage, und wir sehen die dringende Notwendigkeit, besser auf solche Events vorbereitet zu sein. Nach dem „Flug Nr. 9“, den Sie erwähnten, hätte man sagen müssen: Das kann bei der Vielzahl kritischer Vulkangebiete überall passieren, stellen wir uns darauf ein ... Aber dazu muss man für den kurzfristigen Einsatz moderner Messtechnik die Infrastruktur schaffen und für den Wiederholungsfall über ein ergänzendes Vulkanasche-Kataster nachdenken. Es wäre sicherlich von Vorteil, die Kenntnis zu haben, dass im erneuten Ausbruchsfall Kontaminationen innerhalb der Flugtriebwerke mit dieser oder jener Asche zu erwarten sind. Dabei darf meines Erachtens nicht übersehen werden, dass auch die Partikelempfindlichkeit moderner, hocheffizienter Gasturbinen-Flugtriebwerke aufgrund weiterentwickelter Kühlkonzepte der Komponenten des Turbinen-Heißgaspfades gewachsen ist. Wir sollten aufgrund der Tragweite zu treffender Entscheidungen in der Lage sein, das Risikopotenzial entstehender Vulkanaschewolken für die Luftfahrt objektiv und kurzfristig einzuschätzen. Es gilt, sich auf der Basis wissenschaftlicher Arbeiten und schnell einsetzbarer Analytik auf alle zukünftigen Eventualitäten in einem expandierenden Flugverkehr einzustellen.