Die Carlshütte wurde 1844/45 von dem Hütteninspektor Friedrich Carl Klein an der Lahn südwestlich von Buchenau errichtet und nach ihm benannt. Klein hatte in der Nähe Eisenerzlager gefunden und erschlossen, fand wegen der minderen Qualität des Erzes dafür jedoch keine Abnehmer, so dass sich der Abbau bald als wenig rentabel erwies. In der Hütte wurde zunächst aus Erzen nicht schmiedbares Roheisen erzeugt, das in umliegenden Gießereien einer zweiten Schmelze unterzogen und dann weiterverarbeitet wurde.
Die Hochöfen der Carlshütte wurden anfangs mit Holzkohle betrieben, einer Technologie, die sich spätestens mit der Verbesserung der Transportmöglichkeiten durch den Eisenbahnbau durch das Lahntal als überholt hatte. 1878 stellte die Carlshütte darum die Produktion von der Herstellung von Roheisen auf die Eisenverarbeitung im Gießereisystem um. Die Hütte konzentrierte sich künftig auf die Herstellung von Eisengussprodukten für den häuslichen und gewerblichen Bereich, vor allem von Öfen (Markenname: Zeus). Mit modernen Kupolöfen wurden im Monat über 50 000 kg Gusswaren produziert. Die Öfen und Eisenwaren für zahlreiche andere Zwecke offerierte man einem breiten Publikum in Musterbüchern. Die von 20 auf 400 Mann wachsende Belegschaft konnte bis zu 200 Öfen pro Tag herstellen. 1908 kamen ein Emaillierwerk und eine elektrogalvanische Vernickelei hinzu. Der erforderliche Strom wurde mit Dampfmaschinen, später mit Wasserturbinen erzeugt, die heute noch Strom liefern.
Konjunktureinbrüche, Unternehmensdefizite und eine feudale Lebensweise der Eigner brachten die Hütte mehrfach in Not. Nach 1945 konnte sich die Firma mit der Herstellung von Gasöfen wieder erholen, musste 1975 aber endgültig schließen. Teile des Geländes übernahm ein ehemaliger Mitarbeiter, der dort eine Metallbaufirma betreibt. Auf Teilen der Anlage wurden nach dem Abbruch von Altgebäuden moderne Produktionshallen errichtet, die von weiteren Firmen genutzt werden.
Als letzte Eisenhütte im oberen Lahntal und Denkmal der Frühindustrialisierung ist die Carlshütte als Ankerpunkt der Route der Arbeits- und Industriekultur Marburg-Biedenkopf geplant. Dafür sprechen die energietechnische Geschichte, die angrenzenden Rad- und Wanderwege, sowie Bundesstraße und Bahnanbindungen. Als Energie-Technik-Erlebniszentrum, kurz „Energetikum“, soll das vielfältige Thema Energie veranschaulicht und praktisch erlebbar gemacht werden. Das Energetikum wird als Mitmach-Museum konzipiert und Energie- und Klimaschutzthemen werden für Schulen, Firmen und Privatleute auf attraktive Art und Weise zugänglich gemacht.
Das Energetikum soll das E für Energie in der MIENT-Museumslandschaft Mittelhessen (MIENT= Mathematik-Informatik-Energie-Naturwissenschaften-Technik) werden und die vorhandenen mittelhessischen Mitmachmuseen wie das Mathematikum in Gießen, das Chemikum in Marburg oder das Viseum in Wetzlar um den Themenbereich Energie und Klimaschutz ergänzen. Daneben soll das Energetikum auch attraktive Räumlichkeiten für Produktausstellungen, Infoveranstaltungen und Schulungen für regionale Energietechnikfirmen anbieten und damit auch einen Beitrag zur Stärkung der Wirtschaftsregion Mittelhessen leisten. Es wird derzeit geprüft, ob sich der Gebäudekomplex der Carlshütte für die Realisierung des Energetikums eignet.
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