MKL1888:Sonnenmaschine

Sonnenmaschine, eine Kraftmaschine zur Umsetzung der von der Sonne gespendeten Wärme in mechanische Arbeit. Der Gedanke, die Sonnenwärme zur Arbeitsleistung heranzuziehen, ist alt; doch war erst nach der Ausbildung der mechanischen Wärmetheorie eine Beurteilung der von einer solchen Maschine zu erwartenden Leistung möglich. Nach Versuchen von Pouillet, Herschel und Ericsson beträgt die nutzbar zu machende Wärmemenge der Sonne pro Quadratmeter der Erdoberfläche zwischen dem Äquator und dem 43. Breitengrad etwa 10 Kalorien pro Minute (1 Kalorie oder Wärmeeinheit ist die zur Erwärmung von 1 kg Wasser um 1° C. erforderliche Wärmemenge), also 1/6 Kalorie pro Sekunde. Da nun 1 Kalorie einer Arbeitsmenge von 426 Meterkilogramm gleichwertig ist, so erhält man pro Quadratmeter ${\tfrac {1}{6}}\cdot 426=71$ Meterkilogramm pro Sekunde oder ${\tfrac {71}{75}}=0{,}95$ Pferdekräfte. Um die erforderlichen Temperaturen zu erzielen, muß die Sonnenwärme mittels großer Reflektoren konzentriert werden, wozu sich nach Provostaye und Desains Silberspiegel am besten eignen, welche 92 Proz. der auffallenden Wärme zurückstrahlen. Ferner ist es nötig, den mit der Sonnenwärme zu heizenden Körpern (Dampfkesseln, Heiztöpfen) eine möglichst gut wärmeabsorbierende Oberfläche zu geben (nach Melloni absorbieren mit Lampenruß geschwärzte Metallflächen unter Glasbedeckung die Wärmestrahlen am besten). Die bisher zur Verwertung der Sonnenwärme benutzten Maschinen sind Heißluft- oder Dampfmaschinen. Ericssons S. besteht aus einer Heißluftmaschine (s. d.), deren Heiztopf in dem Brennpunkt eines paraboloidisch gestalteten Brennspiegels liegt. Mouchot heizt einen Dampfkessel mittels Sonnenstrahlen, indem er ihn in Gestalt von kupfernen, mit Ruß überzogenen und von einer Glasglocke überdeckten Röhren in den linearen Fokus eines trichterförmigen, aus versilberten Blechplatten gebildeten Reflektors stellt. Der ganze Apparat ist auf einem Gelenksystem so angebracht, daß er mit seiner Achse leicht dem Lauf der Sonne folgen kann. Dieser Kessel lieferte mit einem Sonnenrezeptor von 3,8 qm Bestrahlungsfläche zur Winterzeit in Algier 5100 Lit. Dampf von normalem Druck = 3,1 kg Dampf, welcher ca. 2000 Kalorien enthält, so daß pro Minute und pro Meter Bestrahlungsfläche ${\tfrac {2000}{60\cdot 3{,}8}}=8{\tfrac {2}{3}}$ Kalorien oder 87 Proz. der angegebenen 10 pro Quadratmeter Fläche disponibeln Kalorien durch Dampfbildung nutzbar gemacht wurden, während der Rest durch unvollständige Reflexion und Absorption verloren ging. Eine mit dem Kessel betriebene kleine Dampfmaschine leistete eine Arbeit von 8 Meterkilogramm pro Sekunde oder 8/75 = ungefähr 1/9 Pferdekraft, während nach obigen Angaben in der auf 3,8 qm Fläche fallenden Sonnenwärme $3{,}8\cdot 0{,}95=3{,}6$ Pferdekräfte disponibel sind, so daß nur ${\tfrac {8\cdot 100}{75\cdot 3{,}6}}=3$ Proz. der Sonnenwärme ausgenutzt werden. Demnach wären für eine S. von nur 1 Pferdekraft $9\cdot 3{,}8=35$ qm und für eine S. von 100 Pferdekräften 3500 qm Bestrahlungsfläche erforderlich. Dieses ungünstige Resultat rührt jedoch nicht von der Wärmeübertragung her, die ja 87 Proz. der Wärme nutzbar macht, sondern ist in der Natur der Dampfmaschine begründet, welche auch in der besten Ausführung nur etwa 5–6 Proz. der Wärme eines Brennmaterials in Arbeit verwandeln kann, während alle übrige Wärme teils durch Strahlung, teils durch den Schornstein, zum größten Teil jedoch durch den abziehenden Dampf, bez. das Kondensationswasser verloren geht. Solange es daher keine Maschine gibt, welche die Wärme bedeutend besser ausnutzt als die Dampfmaschine, wird die S. schwerlich, auch nicht in den für sie günstigsten Tropenländern, eine nennenswerte Verwendung finden können.