Technikgeschichte: Auf dem Weg zur großindustriellen Massenproduktion – 1840 bis 1900

Die von England ausgehende Industrielle Revolution erfasste in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts auch die kontinentaleuropäischen Länder und die USA. Die allenthalben wachsende Industrie brauchte thermische und mechanische Energie in bisher nicht gekanntem Ausmaß. Dennoch bürgerte sich die Dampfmaschine, die sich ja als Kind der Industriellen Revolution besonders anbot, auf dem Kontinent nur relativ langsam ein. Das lag z. T. an der infolge des unzureichenden Transportnetzes in vielen Regionen noch sehr teuren Steinkohle. Nicht selten verschlangen die Transportkosten ein Vielfaches des Grubenpreises der Kohle. Erst mit dem Ausbau der nationalen Eisenbahnnetze ab den vierziger Jahren des 19. Jahrhunderts änderte sich die Situation. Trotz einer allgemeinen Dampfmaschineneuphorie entwickelte sich auch die Wasserkraft technisch zügig weiter: Ein Übergang vom Wasserrad zur Wasserturbine vollzog sich. Bedeutende Turbinenkonzepte entwickelten zwischen 1830 und 1880 u. a. Benoit Fourneyron und Jean Victor Poncelet in Frankreich, Karl Anton Henschel in Deutschland und James Bicheno Francis sowie Lester Allen Pelton in den USA. Schon Mitte des 19. Jahrhunderts gaben einzelne große Turbinenanlagen bis zu 800 PS Wellenleistung ab.

Auch die Dampfmaschinenentwicklung – führend blieb hier die britische Firma Boulton & Watt – machte im Laufe des 19. Jahrhunderts beständig Fortschritte. Hatten die alten Maschinen von Thomas Newcomen zu Beginn des Jahrhunderts nicht mehr als etwa 5% des Dampfes in kinetische Energie umsetzen können, so lag der thermomechanische Wirkungsgrad der Dreifachexpansions-Dampfmaschinen an der Wende zum 20. Jahrhundert schon bei 23% und damit weit über der von Automobil-Verbrennungsmotoren, wie sie ein halbes Jahrhundert später eingesetzt wurden.

In den 1880er Jahren trat eine andere Dampfkraftmaschine ihren Siegeszug an, die Dampfturbine. 1883 konstruierte der Schwede Gustaf de Laval, 1884 Charles Algernon Parsons derartige Maschinen. Sie hoben den Wirkungsgrad auf insgesamt 30 bis 40% und ließen sich noch viel größer bauen als selbst die mächtigsten Schiffs-Kolbendampfmaschinen. Allein die Dampfturbine des deutschen Passagierschiffs »Imperator« gab mit 61 000 Wellen-PS etwa ebenso viel Leistung ab wie alle 1855 in Preußen installierten ortsfesten Dampfmaschinen zusammen.

Das Jahr 1860 brachte eine neue gebrauchsfähige Kraftmaschine: Den Gasmotor. Dem Franzosen Etienne Lenoir war es gelungen, einen ersten doppelt wirkenden Kolben-Explosionsmotor mit elektrischer Zündung zu bauen. Die Maschine lieferte zwar nur 2 PS mechanische Leistung, wies aber ein großes Entwicklungspotenzial auf. Schon zwölf Jahre später konnte Nikolaus August Otto, Konstrukteur bei der Gasmotorenfabrik Deutz, den ersten wirklich funktionierenden Viertakt-Gasmotor vorstellen. Bei derselben Firma arbeitete zeitweise auch der berühmte Benzinmotorenkonstrukteur Wilhelm Maybach, dem es in den 1880er Jahren – von Gottlieb Daimler angeregt – gelang, zeitgleich mit Carl Benz erste Kraftfahrzeug-Benzinmotoren zu bauen. Ein knappes Jahrzehnt später, 1897, schuf dann Rudolf Diesel seinen Verbrennungsmotor mit Kompressionsselbstzündung.

In den 1860er Jahren hatte sich bereits eine weitere Kraftmaschine angekündigt: Der Elektromotor. Er setzte allerdings die Existenz geeigneter Stromquellen voraus. Seit 1800 der italienische Physiker Alessandro Graf Volta sein säulenförmiges Gleichstromelement erfunden hatte, gab es zwar – ständig verbessert – Batterien, doch für den Elektromotor waren sie zu leistungsschwach und zu teuer. Nicht der von Michael Faraday erfundene Gleichstrommotor bürgerte sich deshalb als industrielle Antriebsmaschine ein, sondern erst der robuste und leistungsstarke Wechselstrommotor (1879), nachdem es Werner von Siemens 1866 gelungen war, mit dem von ihm entdeckten dynamoelektrischen Prinzip Wechselstromgeneratoren zu bauen. Als dezentrale Kraftmaschine hatte aber auch der Wechselstrommotor erst eine Chance zu größerer Verbreitung, als in den neunziger Jahren erste elektrische Freileitungsnetze installiert wurden.