Wassermühle

Die Cordinger Mühle in der Lüneburger Heide, eine typische Wassermühle

Polnisch Wassermühle in Imbirkowo in Gemeinde Zbójno

Eine Wassermühle ist eine meist historische technische Anlage ("Mühle"), die mittels einer Wasserkraftmaschine durch Wasserkraft angetrieben wird.

Bei der Anlage kann es sich um eine Mühle im engeren Sinne handeln, in der etwas gemahlen/zerkleinert wird („Mahlmühle“), oder um eine Mühle im weiteren Sinne, in der sonstige Maschinen angetrieben werden (Sägemühle, Schleifmühle, Schmiede/Hammerwerk, Pumpwerk, …).

Für die Umsetzung der Wasserenergie in mechanische Arbeit kommen bei historischen Mühlen fast ausschließlich Wasserräder zum Einsatz; diese wurden in neuerer Zeit oft durch Wasserturbinen ersetzt.

Das zum Antrieb nötige Wasser (Aufschlagwasser) wird normalerweise einem Fließgewässer entnommen; je nach örtlichen Gegebenheiten sind zur Erhöhung der Fallhöhe und zur Speicherung von Wasser Teiche, Stauwehre, Kanäle oder andere Wasserbauwerke erforderlich.

Geschichte

Mittelalterliche Darstellung einer Wassermühle

Die Wassermühle der Wasserkirche in Zürich, Hans Leu der Ältere, um 1500

Einlaufkanal einer antiken, römischen Mühle mit horizontalem Mühlerad in Tunesien

Wassermühlen sind die ältesten vom Menschen genutzten Maschinen, die nicht durch Muskelkraft (von Menschen oder Tieren) angetrieben wurden. Durch Wasserkraft angetriebene Schöpfräder zur Bewässerung („Noria“) sind bereits aus dem 5. Jahrhundert v. Chr. aus Mesopotamien bekannt. Erste Mahlmühlen mit Wasserkraftantrieb sind aus dem 3. Jahrhundert v. Chr. aus Asien (China) belegt. Auch die alten Ägypter, Perser und später die Griechen und Römer verwendeten Wassermühlen, wie es aus einem Gedicht von Antipatros von Thessalonike, einem Reisebericht des Geographen Strabo oder den detaillierten technischen Beschreibungen von Philon von Byzanz oder Vitruv bekannt ist.

Bei Barbegal in Südfrankreich wurde ein römischer Mühlenkomplex mit 16 Mühlrädern gefunden, der aus dem 3. Jahrhundert stammt und der über ein Aquädukt versorgt wurde.

Die Römer brachten die Wassermühlentechnik auch nach Deutschland, wie durch einen Fund bei Düren im Rheinland aus der Zeit um Christi Geburt erkennbar ist. In einem Reisebericht Mosella aus dem Jahre 368 erwähnt der römische Beamte Ausonius erste Wassermühlen an Kyll und Ruwer, Nebenflüssen der Mosel. Im fränkischen Volksgesetz Lex Salica aus der Zeit um 450 werden Wassermühlen mit Stauwerk ("Farinarius") erwähnt. Die älteste durch archäologische Funde nachgewiesene Wassermühle in Deutschland nach der o.a. bei Düren stand im 6. Jahrhundert in der alamannischen Siedlung Mittelhofen bei Lauchheim.

Ab dem Mittelalter waren Wasserräder als Antrieb von Mahlmühlen und verschiedensten anderen Maschinen in ganz West- und Mitteleuropa bis in den Nord- und Ostseeraum verbreitet.

Mit zunehmender Verbreitung benutzten die Machthaber und Grundherren die Wassermühlen als Einnahmequelle für Steuern. Neben dem Mühlenrecht und dem Mühlenzwang, der für Mühlen mit Antrieben aller Art und insbesondere für Getreidemühlen galt, waren für Wassermühlen noch einige zusätzliche Regularien von Bedeutung: Für die Nutzung des Staurechtes wurde meist eine besondere Abgabe fällig (Wassererkenntnis, Wasserzins, …).

Ab dem 17. Jahrhundert fanden wasserkraftgetriebene Maschinen („Wasserkunst“) auch starke Verwendung im Bergbau und im vorindustriellen Gewerbe. Mit der Industrialisierung konkurrierten die Wassermühlen, wie auch Wind- und Göpelmühlen, zunehmend mit flexibel einsetzbaren und leistungsfähigen Dampfmühlen, mit Verbrennungsmotoren und schließlich mit elektrisch angetriebenen Mühlen. Die industriellen Großmühlen verdrängten mehr und mehr die kleinen klassischen Handwerksmühlen; diese wurden unwirtschaftlich, so dass es Ende des 19. Jahrhunderts zu einem "Mühlensterben" kam.

Mit der zunehmenden Elektrifizierung stellten diejenigen Wassermühlen, die in Betrieb blieben, ihren Wasserkraftantrieb vielfach vom Wasserrad auf eine der neu entwickelten, effektiveren Wasserturbine um, die mittels eines Generators Strom für den Antrieb der elektrischen Maschinen in der Mühle erzeugte (turboelektrischer Antrieb). Überschüsse konnten in das elektrische Netz eingespeist werden. Letztere Funktion war häufig der Hauptzweck nachdem die Müllerei aufgegeben wurde; die ehemalige Wassermühle wurde so zum reinen Wasserkraftwerk.

In der Mitte des 20. Jahrhunderts besann man sich, nachdem bereits viele Wasser- und Windmühlen stillgelegt und abgerissen waren, auf die Bedeutung dieser Bauwerke als Technikdenkmal. Ein Teil der Mühlen konnte so in mehr oder weniger ursprünglichem Zustand als Technikmuseum oder für andere Zwecke (oft als Restaurant o. ä.) erhalten werden.

Seit Ende des 20. Jahrhunderts werden historische Wassermühlen im Zuge der verstärkten Bedeutung der klimaneutralen erneuerbaren Energien verstärkt wiederbelebt und zu Kleinwasserkraftwerken umgenutzt. Die Basis hierfür bilden moderne Wasserräder, die den historischen Charakter der Mühle erhalten und so dem Denkmalschutz gerecht werden, die aber in ihrer Effektivität den Wasserturbinen kaum nachstehen.

Aufbau und Technik

Eine Wassermühlenbauwerk besteht meist aus drei Teilen:

1. Den Wasserbauwerken zur Führung und Speicherung des Aufschlagwassers,
2. dem Antrieb, bestehend aus Wasserkraftmaschine (Wasserrad, Wasserturbine, …) und der Kraftübertragung zur Arbeitsmaschine
3. den Produktionsanlagen (Mühle im engeren Sinne) mit den Mahlwerken oder sonstigen Arbeitsmaschinen.

Bestimmend für die erreichbare Leistung sind:

• die Fallhöhe
• die Fließgeschwindigkeit
• die Wassermenge
• der Wirkungsgrad

Die Bestandteile sind im Einzelnen:

Wasserbauwerke

Stauwehr an der Glanfurt, Abzweig des Ebentaler Kanals als Wasserzufuhr für die Ebentaler Mühle (nahe Klagenfurt, Österreich)

Die einfachste Form der Wassermühle ist die, bei der die Mühle direkt an das Ufer des antreibenden Fließgewässers platziert wird, ohne dass dessen Lauf verändert wird. Die Mühle kann im Extremfall sogar als Schiffsmühle auf der Wasseroberfläche schwimmen. Das Wasser wird weder umgeleitet noch aufgestaut, das Wasserrad taucht nur mit den Schaufeln an der Unterseite ins Wasser ein (Tief- oder Unterschlächtiges Mühlrad). Solche Mühlen sind aber nicht sehr leistungsfähig und sie verlangen entsprechend nach einem breiten Mühlrad und einem größeren Fluss, der stets genügend Wasser führt.

Um Wassermühlen auch an Wasserläufen mit wenig Wasser oder mit geringem Gefälle errichten zu können, ist es notwendig, die Kraft des Wassers zu verstärken, indem die Fallhöhe und somit der Impuls/Druck des Aufschlagwassers vergrößert wird. Das Wasserrad wird seitlich auf Höhe der Welle („mittelschlächtig“) oder von oben („oberschlächtig“) mit dem Kraftwasser beaufschlagt.

Die Erhöhung der Fallhöhe geschieht entweder dadurch, dass ein Teilstrom des antreibenden Wasserlaufes von ihm abgezweigt wird und in einem Kanal (häufig „Mühlengraben“ genannt), seltener auch über ein aufgeständertes Gerinne oder einen unterirdischen Stollen, mit geringerem Gefälle parallel geführt wird. Wenn die gewünschte Höhendifferenz erreicht ist, wird das Wasser über das Mühlrad geführt und dem Wasserlauf wieder zugegeben.

Die andere Möglichkeit, die Fallhöhe zu erhöhen, ist es, den Wasserlauf durch einen Staudamm oder ein Wehr aufzustauen. Die Staustufe, auch Mühlenstau genannt, hat neben der Erhöhung der Fallhöhe auch den positiven Effekt, dass im Stausee (Mühlenteich) Wasser gespeichert wird, das bei Bedarf abgerufen werden kann. So ist die Mühle in Zeiten, in denen der speisende Wasserlauf wenig Wasser führt, weniger vom Wasserstand abhängig.

Insbesondere im Bergbau wurden für die Speicherung und Führung des Kraftwassers für die Wasserkünste hoher Aufwand getrieben und es wurden teilweise weitverzweigte Systeme aus Stauseen ("Kunstteichen"), Kanälen ("Kunstgräben") und Stollen ("Rösche", "Wasserlauf") angelegt. Bekannte Beispiele für solche Systeme sind das Oberharzer Wasserregal oder die Freiberger Revierwasserversorgung.

Wasserkraftmaschinen

Unterschlächtiges Wasserrad in Betrieb

Zur Umsetzung der Strömungsenergie des Wassers in mechanische Arbeit bedarf es einer Wasserkraftmaschine. Hierfür wurden früher fast immer Wasserräder verwendet, wobei die Bauart des Rades den Verhältnissen des Kraftwassers und der angetriebenen Maschine angepasst wurde.

Nur in seltenen Spezialfällen kamen die in ihrer Konstruktion sehr einfachen aber wenig effektiven Gnepfen zum Einsatz.

Ab dem 19. Jahrhundert finden sich, vor allem im Bergbau, vereinzelt auch von Dampfmaschinen abgeleitete Wassermotoren.

In neuerer Zeit (siehe Abschnitt Geschichte) wurden viele Wassermühlen modernisiert und die Wasserräder wurden durch Wasserturbinen ersetzt.

Mühle / Produktionsanlagen

→ Hauptartikel: Mühle

Wie bei anderen Mühlen kann es sich auch bei Wassermühlen um Mühlen im engeren oder im weiteren Sinne handeln, d. h. es kann hier etwas gemahlen/zerkleinert werden (Getreidemühle, Ölmühle, …) oder die Wasserkraft kann als Antrieb für diverse Arbeitsmaschinen dienen (Sägemühle, Hammermühle, Schleifkotten, …). Letztere Nutzung war bei Wassermühlen gebräuchlicher als bei Wind- oder Göpelmühlen.

Vor- und Nachteile gegenüber anderen Mühlentypen

Die Hüvener Mühle kombiniert als Windwassermühle die Vorteile von Wasser- und Windmühle

Gegenüber anderen Mühlentypen weisen Wassermühlen eine Reihe von Vor- und Nachteilen auf:

Der größte Vorteil der Wasserkraft ist die Tatsache, dass diese als natürliche und erneuerbare Energiequelle (außer bei anhaltendem Frost) prinzipiell unbegrenzt und kostenlos zur Verfügung steht. Dies gilt zwar auch für Windmühlen als Konkurrenz zu den Wassermühlen; allerdings sind diese stärker vom Wetter abhängig als Wassermühlen. Natürlich ist die Menge an zur Verfügung stehendem Aufschlagwasser auch bei Wassermühlen von jahreszeitlichen Schwankungen der Niederschlagsmenge abhängig, allerdings sind diese nicht ganz so schnell veränderlich wie der Wind und im Gegensatz zum Wind kann das Wasser gestaut, in einem Mühlenteich gespeichert und von dort bedarfsgerecht abgerufen werden.

Bedingung für die Nutzung der Wasserkraft ist die Voraussetzung, dass ein Gewässer mit ausreichendem Gefälle vorhanden ist, das auch in Trockenperioden genügend Wassermenge führt. Da diese Bedingung im Flachland vielerorts nicht erfüllt ist, dort hingegen oft der Wind stärker und gleichmäßiger blies, hat sich in den küstennahen, flachen Regionen die Windmühle als vorherrschender Mühlentyp etabliert, in den bergigeren Regionen die Wassermühle.

Problematisch ist der Betrieb von Wassermühlen in Gegenden, in denen es regelmäßig im Winter zu anhaltendem Frost kommt, da zu Zeiten, in denen das Fließgewässer, an dem die betreffende Mühle liegt, vereist ist, ein Wassermühlenbetrieb nicht möglich ist. Dieser Nachteil macht sich vor allem in den Fällen negativ bemerkbar, in denen das Wasser als Antriebskraft (z.B. für den Sägebetrieb) benötigt wird.

Ein Versuch, die Vorteile von Wind- und Wassermühle zu kombinieren, ist die Windwassermühle. Diese Hybridform ist aber nur für sehr wenige Standorte geeignet, es existieren nur sehr wenige Mühlen dieser Art.

Sonderbauformen

Durch einige Sonderbauformen wurde versucht, Wassermühlen dem lokalen Angebot des Kraftwassers anzupassen:

• Gezeitenmühle – Antrieb nicht durch ein Fließgewässer sondern durch Gezeitenströmung (Ebbe und Flut)
• Schiffmühle – schwimmende Mühle mit tiefschlächtigem Mühlrad
• Windwassermühle – Kombination einer Wassermühle mit einer Windmühle

Literatur

• Berthold Moog: Wassermühlen. In: Mühlenbrief. Nr. 6, Vereinigung Schweizer Mühlenfreunde, Ersigen Oktober 2005, S. 3–7 (muehlenfreunde.ch (PDF; 1,5 MB)).
• Karl Schumacher: Die Mühlen im Heisterbacher Tal - Wie sie klapperten vom Mittelalter bis zur Neuzeit --- Wasserwirtschaft, Historische Entwicklung, Mühlentechnik, Legenden und Gedichte, Prinzip-Lageplan. Hrsg.: Heimatverein Oberdollendorf und Römlinghoven e.V.. 2., durchgesehene Aufl., Königswinter 2011. 120 Seiten.

Weblinks

 Commons: Wassermühlen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

 Wikisource: Mühlen – Quellen und Volltexte

• Nach Postleitzahlbereichen sortierte Liste mit Fotos von Wassermühlen in Deutschland