Hightech vor 1700 Jahren: Die römische Turbinenmühle am Medjerda-Fluss

Ruine der Römerbrücke über den Medjerda-Fluß bei Chemtou. Ein Brückenblock diente als Widerlager für eine Getreidemühle. Gestautes Flußwasser trieb dort drei Turbinen an.

Ruine der Römerbrücke über den Medjerda-Fluß bei Chemtou. Ein Brückenblock diente als Widerlager für eine Getreidemühle. Gestautes Flußwasser trieb dort drei Turbinen an.

Von Friedrich Rakob und Gertrud Röder, aus „bild der wissenschaft“ Dezember 1989.

 

Ein glänzendes Beispiel römischer Ingenieurkunst entdeckten deutsche Archäologen im heutigen Tunesien: die bislang älteste Turbinenmühle der Welt. Am nahen Steinbruch produzierten Sklavenarbeiter marmorne Schalen und Statuetten – in modern anmutender, arbeitsteiliger Massenfertigung.

Wie ein Schiffsbug schiebt sich der Djebel Chemtou, 300 Meter breit und fast zwei Kilometer lang, als vegetationsloser Felsrücken in das Tal des Oued Medjerda, des größten ganzjährig Wasser führenden Flusses in Tunesien.

Seine Oberfläche ist von Eisenoxid dunkelrot gefärbt. Sein Inneres jedoch besteht aus einem der kostbarsten Kalksteine, die es im Mittelmeerraum gibt: gelbem numidischem Marmor mit feinkristalliner Struktur und polierfähiger Oberfläche, der heute Giallo antico (italienisch: „Gelber antiker“ Marmor) genannt wird. Am Djebel Chemtou lagen einst die größten Exportsteinbrüche Nordafrikas.

1965 begann hier das Ehepaar Josef und Gertrud Röder zusammen mit dem damaligen Direktor des Deutschen Archäologischen Instituts in Rom, Theodor Kraus, mit der Untersuchung der Steinbrüche. Die folgenden deutsch-tunesischen Gemeinschaftsgrabungen brachten seit 1970 Details antiker Technik und Verwaltung ans Licht, die lange im Schatten der urbanen Archäologie – der Suche nach großen städtischen Bauten und nach Resten ihrer kostbaren Ausstattung – gestanden hatten.

Die heutige Bezeichnung Chemtou läßt noch den Namen der antiken Stadt Simitthus anklingen. Deren Einwohner lebten aber nicht vom Marmorabbau. Ein wichtiger Handelsweg überquerte vielmehr an dieser Stelle den Fluß. Er kreuzte die Straße von Karthago nach Hippo Regius und führte zu einem am Mittelmeer gelegenen Hafen.

Nordafrika: einst römisch. Über die im Titelbild gezeigte Römerbrücke bei Simitthus (heute: Chemtou) führte ein Handelsweg zum Mittelmeer. Er kreuzte die Straße von Karthago nach Hippo Regius (heute: Annaba, Algerien).

Nordafrika: einst römisch. Über die im Titelbild gezeigte Römerbrücke bei Simitthus (heute: Chemtou) führte ein Handelsweg zum Mittelmeer. Er kreuzte die Straße von Karthago nach Hippo Regius (heute: Annaba, Algerien).

Hier wurde im ersten Jahrhundert nach Christus die größte Römerbrücke Nordafrikas gebaut, die Kaiser Trajan im Jahre 112 neu errichten ließ. Die eindrucksvolle Ruine zeigt viele Spuren späterer Reparaturen und Erneuerungen. Im späten dritten oder vierten Jahrhundert stürzte sie endgültig ein. Aber noch als Ruine beherbergte sie eine Anlage, die heute als technikgeschichtliches Juwel gelten muß: die einzige aus der Antike bekannte Flußturbinenmühle.

Gegen Ende des vergangenen Jahrhunderts hatte der französische Ingenieur Ph. Caillat die Ruine am Ufer als Rest einer antiken Sägemühle interpretiert. Wenig später erkannte der Architekt H. Saladin sie richtig als Getreidemühle, ohne indes die faszinierenden Details ihrer Funktionsweise zu erkennen.

Die Mühle von Chemtou besaß horizontal installierte Räder als Triebwerke. Im Gegensatz zu den später gerade in Deutschland weit verbreiteten Wassermühlen, bei denen ein waagrecht gelagertes Wasserrad über ein Umlenkgetriebe den senkrecht gelagerten Mühlstein antrieb, trifft man in Chemtou eine weniger komplizierte technische Lösung an: eine getriebelose, horizontal arbeitende Mühle mit durchgehender senkrechter Achse, eine sogenannte Turbinenmühle.

Bisher gab es keinen Beleg dafür, daß eine solche Konstruktion schon in der Antike existiert hat. Nun ist der Beweis da.

In den Schächten des Brückenbauwerks liefen direkt unter einer Reihe von Rinnen senkrecht gelagerte Wasserräder, deren Achsen ohne Zwischenschaltung eines Getriebes mit dem „Läufer“, dem Oberstein des Mühlsteinpaares, gekoppelt waren. Die Umdrehungen von Turbinenrad und Mühlstein waren also synchron. Die Radachse ruhte auf einem einseitig gelagerten Balken, der durch den kleinen Seitenschacht vom Mühlenboden aus mittels Seil- oder Lattenzug gehoben und gesenkt werden konnte.

Mit einer solchen – in der Fachsprache „Lichtwerk“ genannten – Vorrichtung ließen sich die Steine auf Freilauf oder auf bestimmte Mahlfeinheiten einstellen. Dies war der endgültige Beweis, daß die untersuchte Anlage eine Getreidemühle war. Unser Rekonstruktionsversuch (siehe Zeichnungen) läßt alle Einzelheiten erkennen.

Über die Eigenschaften römischer Mühlsteine ist viel bekannt. Die Steine in Wassermühlen überschritten kaum jemals einen Durchmesser von siebzig bis achtzig Zentimeter, oft waren sie kleiner. Das Gewicht eines neuen Obersteines betrug etwa hundert Kilogramm. Das Mühlsteinpaar lag mit konischer Mahlfläche aufeinander.

Reste eines Turbinenrades sind nicht erhalten. Für die Rekonstruktionszeichnung wurde die einfachste Grundform mit schräggestellten Brettschaufeln und einem sie umgebenden Eisenband gewählt. An den Steinen des Radkastens sind Schleifspuren zu erkennen, die von einem Turbinenrad dieser Bauweise stammen können.

Die Arbeitsweise der Mühle ist ohne Schwierigkeiten nachzuvollziehen. Ein Damm an der Südwestecke staute die Medjerda zu einem Vorratsbecken für das Betriebswasser. Das Wasser wurde aus dem Teich in das Rinnensystem eingelassen, indem man einen Regulierschieber (Stauschütz) hochzog. Die drei Zuleitungen – jeweils sechs Meter lang und zwei Meter tief – verengten sich in Strömungsrichtung, so daß die Fließgeschwindigkeit und damit die Bewegungsenergie zunahmen. Sie mündeten in kreisrunde Schächte von neunzig Zentimeter Durchmesser.

So sehen die Reste der Turbinenmühle am Medjerda-Ufer aus. Etwas unterhalb der Bildmitte erkennt man die Öffnungen der drei Turbinenschächte und den Wasserablauf. Der deutsche Archäologe Josef Röder rekonstruierte die technischen Details der Turbinenmühle (s. Zeichnungen).

So sehen die Reste der Turbinenmühle am Medjerda-Ufer aus. Etwas unterhalb der Bildmitte erkennt man die Öffnungen der drei Turbinenschächte und den Wasserablauf. Der deutsche Archäologe Josef Röder rekonstruierte die technischen Details der Turbinenmühle (s. Zeichnungen).

Beim Eintritt in einen solchen Rundschacht wird das Wasser tangential abgelenkt: Es stürzt mit einer spiralförmigen Drehung hinab. Zur kinetischen Energie addiert sich dabei noch die Schwerkraft.

Bei vollem Wasserstrom füllt der Wirbel den Schacht bis an die Achse. Alle Radschaufeln werden dann gleichzeitig angetrieben. Bei weniger Wasser füllt der Wirbel nicht mehr den ganzen Schacht aus, nicht alle Schaufeln werden gleichzeitig erfaßt, nur noch deren nach außen gerichtete Hälften. Die Mühle arbeitet dann mit verminderter Leistung.

Der Wasserstand des Medjerda-Flusses schwankt erheblich, schon vor 1500 Jahren muß das so gewesen sein. Die Rekonstruktion trägt dieser Tatsache Rechnung. Modellversuche haben ergeben, daß die Mühle mit ganz unterschiedlichen Schüttungen betrieben werden konnte – von zirka 0,2 bis 1 Kubikmeter pro Sekunde. Sie erbrachte dabei eine Leistung von 1 bis 1,7 PS, entsprechend 0,75 bis 1,25 Kilowatt.

Täglich vorgenommene Wasserstandsmessungen zeigten, daß die Medjerda offenbar von Mitte Juni bis Mitte September nicht genügend Wasser geführt haben kann, um alle drei Mühlen gleichzeitig zu betreiben, auch nicht, wenn man eine verminderte Leistung in Kauf nahm. Die Speicherung durch das Wehr schuf da eine gewisse Abhilfe. Man konnte auch einzelne Werke zeitweise stillegen.

Wenn wir nach historischen Parallelen zu diesem Mühlenwerk fahnden, so sind erst für das 15. Jahrhundert in Spanien Turbinenmühlen dieses Flußtyps bezeugt.

Der katalanische Ingenieur und Mathematiker Bernard Forest de Belidor beschreibt 1757 in seinem Traktat über hydraulische Architektur eine ähnliche Anlage in Basacle in der Gegend von Toulouse. Sie entspricht recht genau der Chemtou-Mühle, war aber viel größer und wies auch einige Verbesserungen auf.

Das kleine Wasserkraftwerk von Chemtou wurde erst nach dem Einsturz der römischen Brücke um die Wende vom dritten zum vierten Jahrhundert angelegt. Die Brückentrümmer hatten die Strömung teilweise umgelenkt und günstige Bedingungen für einen Mühlenbau geschaffen. Der Fluß gebärdet sich allerdings bei Hochwasser ausgesprochen ungestüm und wird der Mühle kein langes Bestehen erlaubt haben. Wir schätzen, daß sie zwanzig bis dreißig Jahre gearbeitet hat.

Die hydrotechnischen Kenntnisse jedoch, die in allen Einzelheiten des Baues deutlich werden, weisen die Anlage nicht als Erstlingswerk aus, sondern als eine Einrichtung, bei der auf profunde Erfahrung zurückgegriffen werden konnte. Sie ist ein weiterer Beweis für den hohen Stand der römischen Ingenieurtechnik.

REKONSTRUKTION DER TURBINENMÜHLE VON CHEMTOU

turbinenmuehle-rekonstruktion

Das Mühlengebäude ist mit Blick von oben (Zeichnung unten) und im Schrägschnitt (oben) gezeigt. Den Unterbau bildet ein Mauerklotz von 10,60 mal 8,30 Meter Kantenlänge, der sich mit seiner nördlichen Schmalseite an das Ufer des Medjerda-Flusses lehnt. Die Südseite findet ihr Widerlager in einem gewaltigen Block der trajanischen Brücke (A). Als Vorratsbecken für das Betriebswasser diente ein Stauteich (B). Der Damm an der Südwestecke der Mühle war mit einem Stauschütz (Regulierungsschieber) versehen (C). Das aufgestaute Wasser konnte daher durch die Mühle abfließen oder, wenn mehr als nötig vorhanden war, über den Damm ablaufen. Bei gezogenem Schütz und dadurch gesenktem Wasserspiegel lag das Gerinne (das System der Zuführungskanäle) trocken, so daß die Mühle gewartet werden konnte.

Es sind drei Mühlenwerke angelegt, die unabhängig voneinander betrieben werden können. Die drei Zuleitungen von je sechs Meter Länge und zwei Meter Tiefe mit ebenen Sohlen sind im Mauerklotz ausgespart (D). Sie münden tangential in kreisrunde Schächte von 90 Zentimeter Durchmesser (E). 1,40 Meter vom Zufluß entfernt waren Stauschütze zur Regulierung des einströmenden Wassers angebracht (F). An dieser Stelle sind die Rinnen 75 Zentimeter breit, an der Einmündung in die Schächte nur 25 Zentimeter.

Die Wand des nördlichen Schachts war ursprünglich bis zur Sohle mit Ziegeln verblendet. Der Radkasten darunter wird durch zwei im Halbkreis ausgeschnittene Kalksteine gebildet (G).

Der dritte, am tiefsten liegende Abschnitt der Anlage ist ein viereckiger Abflußkasten mit breitem Auslauf stromabwärts (H). Neben dem Rundschacht befindet sich ein kleiner, mit Ziegeln ausgemauerter, quadratischer Schacht (I), der bis auf die Sohlenhöhe des Rundschachts hinunterreicht und mit diesem durch einen Querstollen verbunden ist (J). Auf der gegenüberliegenden Seite findet sich in der Wandung unterhalb des Radkastens eine Vertiefung, welche die Regulierungsanlage zur Einstellung verschiedener Mahlgrößen aufnimmt (K).

turbinenmuehle-schema

Zeichnerische Rekonstruktion: Dipl.-Ing. Ulrike Hess

*     *     *

Ende des bdw-Artikels. Da es mir – Lichtschwert – bei diesem Beitrag nur um die Turbinenmühle ging, habe ich den Rest des Artikels, der sich mit der Gewinnung und Verarbeitung des numidischen Marmors in den nahegelegenen Werken befaßt, hier weggelassen. Faszinierend ist, daß die Römer mit solchen Turbinenmühlen schon in der Antike die erst 1913 erfundene Kaplanturbine vorweggenommen haben, von der ich hier noch drei Bilder eingefügt habe:

kaplanturbine-1

kaplanturbine-2

kaplanturbine-walchenseekraftwerk

*     *     *

(Gefunden:  hier)

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2 Kommentare

  1. Hat dies auf Manfred O. rebloggt.

    Antworten
  2. Deep Roots

     /  September 21, 2016

    Dieser Beitrag paßt gut zum zentralen Thema meines schon lange geplanten Artikels mit dem vorläufigen Arbeitstitel „Das Ulmer Münster und die Neger“, den ich in näherer Zukunft doch einmal schreiben möchte:

    Eine gängige weißenkritische Erklärung der Gutmenschen und Juden für die zivilisatorische Kluft zwischen Europa und dem nichtweißen Rest der Welt, insbesondere gegenüber Afrika, geht dahin, daß die Europäer sich ihren Vorsprung in unfairer Weise durch Ausbeutung nichtweißer Völker herausgeholt hätten, während jene nichtweißen Völker durch ebendiese Ausbeutung und durch die Fremdherrschaft der Weißen unten gehalten worden seien.

    Ganz abgesehen davon, daß die großflächige europäische Kolonialherrschaft in Schwarzafrika und Asien meistenorts erst ab ca. der Mitte des 19. Jahrhunderts begann und auch in der Neuen Welt zunächst eine Weile lang nur Spanien und Portugal nennenswerte Kolonien hatten (und viele europäische Länder niemals welche besaßen): Wieso kamen die Europäer überhaupt erst ohne Kolonialbesitz zu dem wissenschaftlich-technischen, kulturellen und wirtschaftlichen Vorsprung, der es ihnen ermöglichte, außereuropäische Länder unter ihre Herrschaft zu bringen und zu kolonisieren? Wieso waren die Neger- und Indianervölker zu dieser Zeit nicht selber schon auf einem ähnlichen Stand?

    Ein Beispielszeitraum ist die Antike: Zu dieser Zeit befand sich kein Europäer südlich der Sahara, und dennoch entstand im europäischen Mittelmeerraum die griechisch-römische Zivilisation mit einer Schriftkultur, einem hohen Stand der Kunst, einem hohen gesellschaftlichen großräumigen Organisationsgrad und nicht nur den allgemeiner bekannten Bauwerken und verkehrstechnischen Leistungen (Fernstraßen, Steinbrücken, Schiffe), sondern auch verblüffenden technischen Errungenschaften wie eben die im obigen Artikel beschriebenen Turbinenmühlen.

    Was gab es im selben Zeitraum in Schwarzafrika an Vergleichbarem? Nichts, nur dieselbe Negerprimitivität wie in allen späteren Jahrhunderten und wie auch heute noch überall dort, wo sie nicht durch den Einfluß der Weißen gemildert wird.

    Noch etwas zum Thema der angeblichen Benachteiligung wegen der Kolonialherrschaft:

    Äthiopien befand sich nie unter europäischer Kolonialherrschaft (nur in den 1930er Jahren war Abessinien einige Jahre lang von Italien besetzt, aber viele europäische Länder haben im Lauf ihrer Geschichte ebenfalls Zeiten fremder Besatzung erlebt). Dennoch ist es heute nicht besser dran als der Rest Schwarzafrikas.

    Thailand war ebenfalls nie unter europäischer Kolonialherrschaft, weil die Diplomaten des Königreichs Siam die europäischen Mächte, die dort Kolonialinteressen gehabt hätten, geschickt gegeneinander auszuspielen verstanden. Dennoch hat Thailand heute keinen merklichen Vorsprung gegenüber den anderen südostasiatischen Ländern.

    Jedoch ist Südostasien insgesamt heute sicherlich deutlich besser entwickelt und hat einen höheren durchschnittlichen Lebensstandard als Schwarzafrika. Es gibt also auch zwischen den verschiedenen nichtweißen Rassen Unterschiede in der Zivilisationsfähigkeit.

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