Woher die Pferdestärke kommt – und warum niemand genau weiß, welches Pferd gemeint war

Jedes Auto auf der Welt wird bis heute in Pferdestärken beschrieben. Nicht ausschließlich – daneben steht das Kilowatt, seit Jahrzehnten die eigentlich vorgeschriebene Einheit. Aber wenn Menschen über die Kraft eines Motors reden, reden sie über PS. Über eine Einheit, die ein Pferd zum Maßstab nimmt, in einer Zeit, in der die allermeisten Menschen nie ein Arbeitspferd ziehen sehen werden.

Die Zahl dahinter ist erstaunlich konkret: Ein PS im angelsächsischen Sinn sind 33.000 Fuß-Pfund pro Minute. Man kann sie sich als Bild vorstellen – ein Pferd, das in einer Minute ein Gewicht von 33.000 Pfund einen Fuß weit anhebt, oder 33 Pfund tausend Fuß weit, oder eine beliebige andere Kombination, die dasselbe ergibt. Eine runde, saubere, merkbare Zahl.

Und genau da fängt das Merkwürdige an. Denn diese runde Zahl ist nicht das Ergebnis einer runden Messung. Sie geht auf ein einziges erhaltenes Notizbuch zurück, auf eine Rechnung mit dem Wert π = 3, und auf die beiläufige Angabe eines Mühlenbauers, dessen Namen kaum jemand kennt. Die Geschichten, die man üblicherweise über die Pferdestärke hört – Watt habe Zugpferde vermessen, oder Brauereipferde, oder Grubenponys –, stützen sich fast alle nicht auf das, was in Watts eigenen Papieren steht.

Es gibt also zwei Ebenen. Die eine ist gut belegt: ein Rechenbuch, eine konkrete Rechnung, eine bewusste Rundung. Die andere ist ein ganzer Kranz einander widersprechender Erzählungen, die sich seit über zweihundert Jahren halten. Diese Geschichte handelt von beiden – und davon, wie aus einer flüchtigen Schätzung die Einheit wurde, in der wir heute Motoren messen.

Warum überhaupt ein Pferd? Weil das Pferd der Wettbewerber war

Um zu verstehen, warum jemand eine Maschine ausgerechnet in Pferden misst, muss man wissen, wogegen diese Maschine antrat. Nicht gegen andere Motoren – die gab es praktisch nicht. Sondern gegen Pferde.

In den 1770er- und 1780er-Jahren kam die Antriebskraft in Mühlen, Brauereien und Bergwerken überwiegend von Pferden, die im Kreis gingen und über einen sogenannten Göpel eine Welle drehten. Wer eine Dampfmaschine kaufen sollte, stellte deshalb eine sehr praktische Frage: Wie viele Pferde ersetzt mir dieses Ding? Genau darauf brauchte Watt eine Antwort, die ein Käufer sofort verstand.

Dazu kommt ein Detail, das gern übersehen wird, aber das eigentliche Motiv liefert. Boulton & Watt verkauften ihre Maschinen oft nicht einfach gegen einen Festpreis. Ein Teil ihres Geldes kam über Lizenzgebühren – und bei den Bergwerken bemaß sich diese Gebühr an der Brennstoff-Ersparnis gegenüber der alten Newcomen-Maschine. Watts Maschine verbrauchte nur rund ein Viertel der Kohle. Ein Drittel der so eingesparten Kosten floss an die Firma. Das heißt: Je höher die angegebene Leistung einer Maschine, desto besser die Verhandlungsposition. Watt hatte also nicht nur ein technisches, sondern auch ein handfestes finanzielles Interesse daran, die Pferdeleistung großzügig anzusetzen. Diese Beobachtung wird uns später bei der Rundung wieder begegnen.

Watt war nicht der Erste, der Pferde als Maß nutzen wollte. Vor ihm hatten das andere versucht – und schon an ihren Zahlen sieht man, wie unsicher der Boden war, auf dem sich das alles bewegte.

Vier Vorgänger, vier verschiedene Pferde

Wer glaubt, die Leistung eines Pferdes sei eine feste Naturkonstante, muss sich nur ansehen, was die Ingenieure vor Watt herausbekamen. Die Werte lagen weit auseinander.

Der Ingenieur John Smeaton schätzte die Dauerleistung eines Pferdes zunächst auf rund 22.916 Fuß-Pfund pro Minute. John Desaguliers kam auf 44.000 – fast das Doppelte. In manchen Quellen wird Desaguliers auch mit 27.500 zitiert, was die Verwirrung nur vergrößert. Thomas Tredgold wiederum nannte 27.500 Fuß-Pfund pro Minute.

Diese Spanne ist kein Zeichen von Schlamperei. Sie zeigt etwas Grundsätzliches: „Die Leistung eines Pferdes" gibt es nicht. Sie hängt davon ab, welches Pferd, wie lange, mit welcher Last, über welche Strecke, an welchem Tag. Ein frisches Pferd im Sprint leistet ein Vielfaches dessen, was dasselbe Pferd über einen Acht-Stunden-Tag durchhält. Wer eine einzige Zahl will, muss sich also entscheiden – und jede Entscheidung ist ein Stück weit willkürlich.

Vor diesem Hintergrund tat Watt etwas, das im Rückblick fast unspektakulär wirkt. Er stützte sich nicht auf ein großes Experiment, sondern auf eine Zahl, die ihm ein Fachmann nannte.

Das Notizbuch: was Watt wirklich aufschrieb

Der beste Beleg dafür, wie die Pferdestärke entstand, ist kein Experiment und keine Veröffentlichung, sondern eine Kladde. Unter Watts erhaltenen Papieren befindet sich ein Rechenbuch, das den Titel „Blotting and Calculation Book 1782 & 1783" trägt. Die Wissenschaftshistoriker H. W. Dickinson und Rhys Jenkins haben es in ihrem bis heute maßgeblichen Werk James Watt and the Steam Engine (Oxford 1927) ausgewertet. Was darin steht, ist ernüchternd konkret.

In einem Eintrag vom August 1782 rechnet Watt aus, wie groß eine Maschine sein müsste, um eine Papiermühle anzutreiben, die damals von zwölf Pferden betrieben wurde. Die Zahlen, mit denen er rechnet, stammen nicht von ihm selbst. Er notiert sinngemäß: Herr Wriggley, der Mühlenbauer des Besitzers, sage, ein Mühlenpferd laufe in einem Kreis von 24 Fuß Durchmesser und mache 2½ Umläufe pro Minute – bei etwa 180 Pfund pro Pferd.

Das ist der ganze Ursprung. Kein Versuchsaufbau, keine Messreihe. Ein Mühlenbauer nennt aus Erfahrung drei Zahlen – Kreisdurchmesser, Umläufe, Zugkraft –, und Watt rechnet damit weiter. Die 180 Pfund sind dabei ausdrücklich eine Schätzung der Kraft, die das Pferd ausübt, nicht ein gemessener Wert.

Aus diesen drei Angaben ergibt sich die Leistung durch eine einzige Multiplikation. Der Weg, den das Pferd pro Minute zurücklegt, ist der Umfang des Kreises mal die Zahl der Umläufe; die Leistung ist dieser Weg mal die Kraft. Watt rechnete den Umfang mit dem Näherungswert π = 3 – also Durchmesser mal 3.

Das Ergebnis: 24 × 3 × 2½ × 180 = 32.400 Fuß-Pfund pro Minute. Das ist die tatsächliche erste Zahl, die Watt notierte. Nicht 33.000. Nicht die runde Zahl, die heute in den Büchern steht. 32.400 – entstanden aus der Angabe eines Mühlenbauers und einem bewusst grob gehaltenen π.

Man kann an dieser Rechnung schön sehen, wie viel Spielraum in ihr steckt. Hätte Watt mit einem genaueren π gerechnet, wäre er auf 33.912 gekommen. Nähme man einen Kreis mit 12 Fuß Radius und den genauen Wert von π, käme 32.572 heraus – eine dritte Zahl aus praktisch denselben Ausgangsdaten. Schon die kleine Frage, wie genau man π ansetzt, verschiebt das Ergebnis um Hunderte von Fuß-Pfund.

Aus 32.400 wird 33.000: die zweite Eintragung

Wäre es bei 32.400 geblieben, wäre die Pferdestärke heute eine krumme Zahl. Doch im selben Rechenbuch, unter dem September 1783, taucht der Wert verändert wieder auf – nun als 33.000. Dickinson und Jenkins nennen mehrere Gründe, die für diese Änderung sprechen, und keiner davon ist eine neue Messung.

Der erste Grund ist schlicht Bequemlichkeit. 33.000 ist eine Zahl, mit der sich leicht rechnen lässt. Sie ist ein Vielfaches von 60 – und weil Leistung pro Minute gerechnet wird, ist ein Vielfaches der Minutenzahl besonders praktisch. Der zweite Grund ist der, den wir schon kennen: Watt setzte die Leistung lieber etwas zu hoch als zu niedrig an. Dampfkraft war neu, die Käufer skeptisch, und eine Maschine, die weniger leistete als versprochen, fiel stärker auf als eine, die genau lieferte. Nach dem alten Ingenieursgrundsatz, dass zu groß besser ist als zu knapp, war eine großzügige Zahl die sichere Wahl. Und drittens, das schwingt bei Boulton & Watt immer mit, half eine höhere Zahl auch beim Geld – siehe die Lizenzgebühren.

Damit ist die berühmte 33.000 keine Naturkonstante und kein Messergebnis, sondern eine gerundete, bewusst großzügig gewählte Zahl aus einer Kladde. Eine Schätzung auf der Rückseite eines Briefumschlags, wie man im Englischen sagt – nur dass sie zufällig die Einheit wurde, in der die Welt zweihundert Jahre später ihre Motoren misst.

Ein hübsches Detail am Rande: In Watts eigener Firma sprach niemand von „horsepower". Man sagte schlicht „horse". Eine Maschine war eine „10-horse engine", eine Maschine mit der Kraft von zehn Pferden. Das Wort Pferdestärke als feststehende Einheit kam erst später.

Der Zahlen-Wirrwarr: dieselbe Herkunft, lauter verschiedene Werte

Wenn man alle Zahlen zusammenträgt, die im Umlauf sind, entsteht ein verwirrendes Bild. Sie stammen im Kern alle aus derselben Grundüberlegung – Kraft mal Weg pro Zeit –, und trotzdem weichen sie erheblich voneinander ab. Der Grund ist jedes Mal eine andere Annahme irgendwo in der Rechnung.

Die 32.400 sind Watts echte Rechnung mit π = 3. Verwirrenderweise taucht genau dieselbe Zahl in manchen Quellen mit einer völlig anderen Geschichte auf: Dort heißt es, Watt habe 1782 „durch ein Experiment" festgestellt, dass ein „Brauereipferd" 32.400 Fuß-Pfund pro Minute leisten könne. Dieselbe Zahl, zwei unvereinbare Herkünfte – die eine aus dem Notizbuch belegt, die andere eine oft wiederholte Erzählung.

Die 32.572 entstehen, wenn man mit einem Kreisradius von 12 Fuß und dem genauen Wert von π rechnet – so steht es heute in mancher Enzyklopädie. Die 33.912 sind das, was Watts eigene Ausgangszahlen mit exaktem π ergeben hätten. Und dann gibt es noch Werte, die schlicht auf Rechenfehlern beruhen, etwa wenn jemand den Weg pro Umlauf mit dem Weg pro Minute verwechselt. Jede dieser Zahlen lässt sich zu einer bestimmten Annahme zurückverfolgen. Keine ist einfach „falsch" – sie sind das Ergebnis davon, dass eine grobe Schätzung nachträglich immer wieder neu und mit unterschiedlichen Annahmen nachgerechnet wurde.

Die Legenden: welches Pferd war es nun wirklich?

Wenn man Menschen fragt, wie die Pferdestärke entstand, bekommt man selten die Notizbuch-Version zu hören. Man bekommt eine von mehreren Geschichten, die alle plausibel klingen, alle irgendwo geschrieben stehen – und die sich gegenseitig ausschließen. Das Bemerkenswerte ist: Gerade die am häufigsten erzählten Versionen sind die, die sich am schlechtesten belegen lassen.

Die Zugpferd-Version. Die verbreitetste Erzählung besagt, Watt habe selbst Experimente mit kräftigen Zugpferden angestellt und daraus die Zahl gewonnen. Diese Version hat einen klaren Ursprung: Die Pferdestärke wurde erstmals im Januar 1809 in gedruckter Form definiert, in einem Artikel der Zeitschrift Edinburgh Review – und dort wird sie den Experimenten mit Zugpferden zugeschrieben. Genau diese Darstellung halten Dickinson und Jenkins für wahrscheinlich falsch. Ihr Gegenbeleg ist das Notizbuch: Dort steht kein Experiment, sondern die Angabe eines Mühlenbauers. Die gedruckte Erstdefinition erzählt also schon eine Geschichte, die von Watts eigenen Aufzeichnungen nicht gedeckt ist.

Die Brauerei-Version. Eine zweite Erzählung verlegt die Szene in eine Brauerei: Watt habe die Kraft eines Brauereipferds bestimmt, oft verbunden mit der berühmten Brauerei Whitbread. Hier gibt es ein Zeitproblem. Die Whitbread-Dampfmaschine, die man in diesem Zusammenhang gern nennt, wurde erst 1785 gebaut – nach der Prägung der Zahl im Rechenbuch von 1782/83. Und pikanterweise hatte diese Maschine selbst eine Leistung von rund 35 PS, also etwa 26 Kilowatt. Als Beleg für die Herkunft der Einheit taugt sie schon aus zeitlichen Gründen nicht.

Die Grubenpony-Version. Eine dritte Version, die vor allem im deutschen Sprachraum kursiert, handelt von Grubenponys: Watt habe die Leistung eines Ponys bestimmt und sie dann um die Hälfte erhöht, weil ein ausgewachsenes Pferd stärker sei als ein Pony. Auch hier lässt sich in Watts Papieren kein Beleg finden; die Rechnung im Notizbuch spricht von einem Mühlenpferd, nicht von einem Pony mit nachträglichem Aufschlag.

Die Kohlesack-Version. Und schließlich gibt es die Erzählung, Watt habe beobachtet, wie ein Pferd über eine Schicht hinweg Kohlesäcke hob – so und so viel Pfund, so und so viele Fuß hoch, über eine bestimmte Zeit –, und daraus die Zahl gebildet. Auch das ist eine in sich schlüssige, aber quellenkritisch nicht gestützte Version.

Man muss diese Geschichten nicht als Lügen abtun. Es sind Erzählungen, die sich über zwei Jahrhunderte angelagert haben, weil sie anschaulicher sind als die Wahrheit. Ein Mann, der ein kräftiges Pferd bei schwerer Arbeit vermisst, ist ein besseres Bild als ein Ingenieur, der die beiläufige Bemerkung eines Mühlenbauers in eine Kladde überträgt und mit π = 3 hochrechnet. Nur ist eben Letzteres das, was sich belegen lässt – und Ersteres nicht.

Zwei Pferdestärken, die nicht gleich sind: HP und PS

Bis hierher ging es um die angelsächsische Pferdestärke, das horsepower mit seinen 33.000 Fuß-Pfund pro Minute. Auf dem europäischen Kontinent entstand parallel eine zweite Pferdestärke – die metrische PS. Und die beiden sind, was viele überrascht, nicht identisch.

Rechnet man Watts 33.000 Fuß-Pfund pro Minute ins metrische System um, landet man bei rund 76,04 Kilopondmeter pro Sekunde. Auch das ist eine krumme Zahl. Und wie schon Watt entschied man sich auf dem Kontinent, sie zu runden – nur diesmal nach unten, auf glatte 75 Kilopondmeter pro Sekunde. Genau das ist die Definition der metrischen Pferdestärke: 1 PS = 75 kp·m/s = 735,49875 Watt, also rund 0,7355 Kilowatt (festgehalten unter anderem in der Norm DIN 66036).

Die angelsächsische Variante liegt dagegen bei etwa 745,7 Watt. Der Unterschied zwischen beiden Pferdestärken beträgt rund 1,4 Prozent – eine kleine, aber reale Differenz, die einzig daher rührt, dass zwei Kulturen dieselbe krumme Grundzahl an unterschiedlichen Stellen gerundet haben. Es gibt also nicht die eine Pferdestärke, sondern zwei, und welche gemeint ist, hängt davon ab, auf welcher Seite des Ärmelkanals man rechnet.

Man kann die ganze Geschichte in dieser Grafik zusammenlaufen sehen: eine Schätzung, die zur runden Zahl 33.000 aufgerundet wurde, umgerechnet eine zweite krumme Zahl ergibt, die abermals gerundet wurde – diesmal auf 75. Zwei Rundungen, zwei Länder, zwei Einheiten, die sich bis heute um jene 1,4 Prozent unterscheiden.

Vom Notizbuch zur Vorschrift: eine kurze Zeitleiste

Die Pferdestärke hat einen bemerkenswert langen Weg hinter sich – von einer privaten Kladde bis in die Zulassungspapiere jedes Autos. Und sie ist, rein rechtlich, längst nicht mehr die gültige Einheit.

Seit dem 1. Januar 1978 ist in Deutschland das Watt beziehungsweise Kilowatt die gesetzliche Einheit der Leistung, auf Grundlage europäischer Vorgaben. Die Pferdestärke darf seither nur noch als zusätzliche Angabe geführt werden – erlaubt, aber nicht mehr maßgeblich. In der Praxis hat sich das Gegenteil durchgesetzt: Kaum jemand beschreibt ein Auto über seine Kilowatt. Die gesetzlich nachrangige Einheit ist die, die alle im Kopf haben.

Das ist vielleicht die eigentliche Pointe. James Watt hat die Dampfmaschine so weit verbessert, dass sie das Arbeitspferd aus Mühlen, Brauereien und Bergwerken verdrängte. Zum Dank trägt die Einheit der Leistung seinen Namen – das Watt. Aber die Einheit, mit der wir tatsächlich über Motoren sprechen, ist ausgerechnet die, die noch das verschwundene Pferd im Namen trägt.

Und wie stark ist ein echtes Pferd?

Nachdem so viel von gerundeten und geschätzten Zahlen die Rede war, drängt sich die Frage auf: Wie viel leistet ein echtes Pferd eigentlich? Die etwas ernüchternde Antwort lautet – weniger, als eine Pferdestärke.

Moderne Messungen zeigen, dass ein durchschnittliches Pferd über einen Arbeitstag von acht Stunden hinweg dauerhaft nur etwa 0,6 PS leistet. Das passt exakt zu dem, was wir über Watts Absicht wissen: Er wollte lieber zu großzügig als zu knapp rechnen, damit seine Maschinen im Zweifel mehr hielten als versprochen. Die Einheit „ein Pferd" ist also von Anfang an ein optimistisches Pferd gewesen, kein durchschnittliches.

Kurzfristig sieht die Sache anders aus. Für wenige Sekunden kann ein kräftiges Pferd ein Vielfaches leisten – Spitzenwerte von weit über zehn PS sind belegt. Aber genau das ist der Punkt, an dem jede einzelne Pferdestärke-Zahl scheitern muss: Es kommt völlig darauf an, ob man den kurzen Kraftakt meint oder die Dauerleistung über einen ganzen Tag. Watt entschied sich für etwas dazwischen, aufgerundet – und diese eine Entscheidung steckt bis heute in jeder Leistungsangabe.

Kilowatt und PS umrechnen

Wer heute mit beiden Einheiten zu tun hat – etwa beim Autokauf, wo im Schein das Kilowatt steht, im Gespräch aber die PS –, muss ständig zwischen ihnen hin und her rechnen. Der Umrechnungsfaktor ist genau jene krumme Zahl, um die es oben ging: 1 PS sind rund 0,7355 kW, und 1 kW sind rund 1,36 PS.