Vom Feuer zur Bewegung

Wärmekraftmaschinen sind schon seit langem ein essenzieller Bestandteil unserer Technik. Wo Bewegung entsteht, steckt letztendlich in den meisten Fällen eine Wärmekraftmaschine dahinter. Das war schon zu Anfang der Industrialisierung so, als eine Dampfmaschine über Transmissionen die urtümlichen Drehbänke und Fräsmaschinen einer Fabrik antrieb. Und auch heute bezieht die modernste CNC- Werkzeugmaschine ihren Strom oft noch aus Kohle- oder Atomkraftwerken, bei denen Wärme mithilfe von Dampfturbinen in Bewegung umgewandelt wird.

Wärme ist die, wenn man so sagen will, am wenigsten wertige Form der Energie. Weil man mit ihr direkt nur wenig anfangen kann. Sie lässt sich auch verhältnismäßig schlecht transportieren. Unter diesen Aspekten ist der elektrische Strom dann die wertigste Energieform: Er lässt sich über Leitungen recht einfach transportieren, mit simplem Maschinen in Bewegung und noch einfacher in Wärme und Licht verwandeln.

Prometheus bringt den Menschen das Feuer
Nach der Mythologie der alten Griechen brachte Prometheus den Menschen das Feuer. Tatsächlich setzte die ENtdeckung des Feuers die Entwicklung von Industrie und Technik in Gang – wohl deswegen zierte dieses Gemälde auch die Wand der Industriehalle der Deutschen Abteilung der Weltaustellung 1910 (Bild: Hugo Vogel – Lizenz: PD)

Bewegungsenergie liegt hinsichtlich der Wertigkeit in der Mitte: Hat man erst einmal Bewegung – am besten eine Drehbewegung – kann man damit alle möglichen Arbeitsmaschinen antreiben. Und man kann – auch wiederum mit simplen Maschinen – elektrischen Strom erzeugen. Chemische Energie schließlich lässt sich in der Regel gut transportieren und meist recht einfach in Wärme verwandeln.

Zuerst war da die Wärme…

Die Wärme war die erste Energieform, die der Mensch gewinnen konnte. Als er das Feuer entdeckte, konnte er die chemische Energie in Brennstoffen, die er fand, in Wärme verwandeln. Am Feuer konnte er sich zunächst einmal wärmen. Er lernte dann auch, mithilfe seines Feuers Nahrungsmittel zu garen und damit besser essbar zu machen.

Herons Anlage zur Öffnung von Tempeltüren

Kochen und Braten sind genau genommen schon Anwendungen dessen, was wir heute Prozesswärme nennen: Man verwendet Wärmeenergie, um Stoffe physikalisch oder chemisch zu verändern. Garen mit Wärme verändert die Struktur des Nahrungsmittel. Auch das Feuerchen unter dem Kessel beim Schnapsbrennen liefert Prozesswärme. In der Schmiedeesse wirkt ebenfalls Prozesswärme, wenn das Eisen glühend und damit formbar gemacht wird. Und auch bei komplizierten Prozessen in modernen chemischen Fabriken wird Prozesswärme eingesetzt.

Der Mensch lernte also schon bald, Wärme einzusetzen, um nicht nur sich warm zu halten, also zu heizen, und zu leuchten. Er nutzte Wärmeenergie – bereits sehr früh – um Keramik zu brennen, später auch zum Salzsieden, zum Glas machen und noch einiges mehr. Es dauerte aber recht lange, bis es ihm gelang, Wärme in vielseitig nutzbare Bewegung zu verwandeln.

Wärmekraftmaschinen sorgen für Bewegung

Es gab schon in der Antike Überlegungen und erste Versuche dazu. Heron von Alexandria – so eine Art antiker Daniel Düsentrieb – ersann eine Vorrichtung, die Tempeltüren öffnen konnte, wenn man auf Altären Feuer entzündete: Dabei wurde Wasser in einem Kessel unter dem Feuer warm und dehnte sich aus. Über ein Rohr lief es in einen Behälter, der an zwei Seilen hing und nun schwerer wurde. Die Seile waren um zwei Wellen gewickelt, um die sich die Tempeltüren drehten. Wurden die Seile nun von diesen Wellen abgezogen, gingen die Tempeltüren auf. Gleichzeitig wickelte sich zwei andere Seile um die Wellen und hoben ein Gegengewicht. Wenn das Feuer ausging, zog sich das Wasser im Kessel zusammen. Dadurch wurde das ausgetretene Wasser aus dem Behälter gesaugt, dieser wurde leichter und das Gegengewicht schloss die Tempeltüren wieder. Man kann sich vorstellen, dass die Leute damals sehr beeindruckt von diesem Spezialeffekt waren.

Der Heronsball – ein Vorläufer der Dampfturbine… (Bild: Historisch)

Der gute, alte Leonardo da Vinci dachte sich zu seiner Zeit eine Vorrichtung aus, um einen Bratspieß zu drehen. Sie wurde von einer Art Warmluftturbine im Kamin angetrieben. Das gleiche Prinzip finden wir auch bei den Weihnachtsmühlen – oder wie man die Dinger nennen mag – aus dem Erzgebirge: Die warme Luft der Kerzen treibt das Windrädchen, dass die Figuren im Kreis marschieren lässt.

Das mit der warmen Luft ist recht ineffizient, weil nur ein winziger Teil der Energie aus dem Brennstoff genutzt wird. Das spielt keine Rolle, wenn die Wärme wie bei Leonardos Bratenwender eh‘ da ist und nicht anders genutzt werden kann. Um aber gezielt Bewegung aus Wärme zu erzeugen, taugt das nicht besonders.

Der gangbare Weg von der Wärme zur Bewegung führte über den Dampf. Heron, jawoll, der mit den Tempeltüren, hatte hier auch schon den richtigen Riecher: Seine Heronsball sorgte für Drehbewegung durch Dampfdruck. Er stellte nämlich sozusagen eine einfache Art Dampfturbine dar. Genau genommen war er damit sehr modern, denn er übersprang die lange Zeit bei der Dampfnutzung dominierende Kolbendampfmaschine.

Wärme muss Druck machen

Der Weg von der Wärme zur Bewegung führt über den Druck. Der entsteht, wenn sich durch die Wärme etwas ausdehnt. Am besten geht das, wenn man dazu mithilfe der Wärme etwas festes oder flüssiges in Gas verwandelt: Erhitzt man Wasser lediglich von Zimmertemperatur auf 100 °C, dehnt es sich dabei zwar aus, aber nicht besonders stark. Lässt man es aber verdampfen, nimmt es auf einmal ein Vielfaches seines ursprünglichen Volumens ein. Und dadurch steigt der Druck gewaltig an.

Wärmekraftmaschinen - Liegender Stationärmotor
Frühe Verbrennungsmotoren erinnern stark an Dampfmaschinen… (Bild: Historisch)

Auch das Schießpulver in einer Kanone oder einem Gewehr erzeugt beim Verbrennen eine große Menge Gas. Weil sich dieses ausdehnen will, treibt es das Geschoss durch den Lauf. Aus der chemischen Energie im Schießpulver wird zunächst Wärme, die den Druck erhöht. Aus dem Druck wird dann die Bewegungsenergie des Geschosses.

Beim Verbrennungsmotor ist es das Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches beim Verbrennen eine große Menge heißen Gases erzeugt. Auch das will sich ausdehnen und setzt dabei den Kolben in Bewegung. So gesehen stammt der Verbrennungsmotor von der Kanone ab. Es gab auch tatsächlich einmal einen Herrn Christiaan Huygens (1629 – 1695), der versuchte, einen Schießpulvermotor zu bauen.

Das mit dem Schießpulvermotor wurde dann aber doch nichts. Das erste Mal, dass es gelang, den Druck zu nutzen, der durch Wärme entsteht, war die Erfindung der Dampfmaschine. Hier wird heißer Dampf unter hohem Druck in den Zylinder geleitet. Dort dehnt er sich aus und setzt den Kolben in Bewegung.

Wärmekraftmaschinen - Dampflok
Die Dampfmaschine revolutionierte mit der Eisenbahn das Reisen und ließ die Welt kleiner werden. (Bild: hpgruesen auf Pixnio/Lizenz: PD)

Das Prinzip bei den Wärmekraftmaschinen besteht also darin, dass sich etwas ausdehnt und damit für Druck sorgen, der dann in Bewegung umgesetzt wird. Genau genommen muss der Druck noch nicht einmal durch Wärme erzeugt werden. Eine (Modell-)Dampfmaschine läuft auch mit Pressluft und genauso wie Dampfturbinen gibt es Druckluftturbinen, wenn auch nur kleine wie im Druckluftschleifer.

Dass man mit Dampf Bewegung erzeugen kann, das fiel einem gewissen Denis Papin (1647 – 1713) auf: Er beobachtete, dass der Dampf beim Kochen den Deckel des Kochtopfes hochheben kann. Diese Beobachtung in eine wirklich nutzbare Maschine umzusetzen, gelang ihm aber noch nicht so richtig – wenn er auch Anfangserfolg erzielte.

Die Dampfmaschine

Bei der Nutzung des Dampfes zur Umwandlung von Wärme in Bewegung ging man dann zunächst einen Irrweg. Ein Vorläufer der Dampfmaschine, den ein gewisser Thomas Newcomen (1663 – 1729) erfand, nutzte nämlich den Druck nur indirekt.

Bei dieser Maschine wurde ein Zylinder mit Dampf gefüllt. Dann spritzte man kaltes Wasser hinein, um den Dampf kondensieren zu lassen. Dadurch zog er sich natürlich mächtig zusammen und erzeugte einen gewaltigen Unterdruck im Zylinder. Dieser Unterdruck – genau genommen der äußere Luftdruck – bewegte nun den Kolben nach unten, so dass dieser Arbeit verrichten konnte.

Kolbendampfmaschine
Die Dampftechnik wurde lange Zeit von der Kolbendampfmaschine dominiert (Bild: Anntheres/Lizenz: CC Attribution-Share Alike 3.0 Unported)

Die ersten Maschinen dieser Art erzeugten noch gar keine Drehbewegung. Der Kolben der Maschine bewegte über eine Art Wippe, Balancier genannt, direkt den Kolben einer Pumpe. Diese Maschinen wurden nämlich in englischen Kohlengruben verwendet, um das Wasser abzupumpen. Ihr Wirkungsgrad war grausam gering, mit den gewaltigen Mengen von Kohle, die man hier für eine PS-Stunde brauchte, konnte man nur in den Kohlengruben leben, wo man diesbezüglich ja an der Quelle saß.

Irgendwer hatte dann wohl auch die Idee, mithilfe einer Kurbel aus der hin und her gehenden Bewegung eine Drehbewegung zu machen. Wer nun die Dampfmaschine genau erfunden hat, kann man nicht sagen. Es wurde von mehreren Leuten daran verbessert und schließlich meldete James Watt (1736 – 1819) eine recht gut funktionierende Variante zum Patent an. Diese Dampfmaschine eignete sich offenbar für den praktischen Einsatz: Mit einem Partner namens Boulton baute James Watt nämlich solche Maschinen und verkaufte sie erfolgreich.

Wärmekraftmaschinen und Expansion

Zu den Anfangszeiten der modernen Dampfmaschine hatte man offensichtlich noch die Vorstellung, dass der einströmende Dampf den Kolben durch den Zylinder schieben muss. Tatsächlich funktioniert das aber etwas anders: Der Dampf brauch nämlich keineswegs während des ganzen Arbeitshubes einzuströmen. Es reicht, wenn man an dessen Beginn eine gewisse Menge Dampf einströmen lässt und dann wieder dicht macht. Der Dampf dehnt sich nämlich aus und bewegt den Kolben, auch wenn keiner mehr nachströmt.

Das ist das Prinzip der Expansion. Dahinter gekommen sind aber nicht irgendwelche Ingenieure, sondern Lokomotivführer. Die Lokomotiven von George Stevenson (1781 – 1848) mussten ja vorwärts und rückwärts fahren können. Deswegen erfand er eine Steuerung, die bewirkte, dass der Einlassschieber an unterschiedlichen Positionen der Kurbelwelle auf und zu machte. Stevenson sah dafür einen Hebel vor, der eine Stellung für Vorwärts und eine für Rückwärts hatte.

Borsig-Dampflok mit Stevenson-Steuerung
Sie war dafür zwar urprünglich nicht gedacht, aber die Stevenson-Steuerung ermöglicht es, den Füllungsgrad der Dampfzyliner zu steuern und damit Dampf zu sparen. (Bild: Historisch)

Die Lokomotivführer bekamen damals einen Bonus auf ihren Lohn, wenn sie Kohle sparten. Und deshalb fanden sie heraus, dass die Lokomotive nicht nur lief, wenn der Hebel der Steuerung in einer der beiden Entstellungen war, sondern auch wenn er irgendwo dazwischen stand. Auf der einen Seite der Mitte halt in die eine Richtung und auf der anderen in die andere. Und dabei weniger Kohle brauchte, als wenn man denn Hebel ganz in die jeweilig Richtung legte.

Stevenson hatte das zwar nicht vorgesehen, aber seine Konstruktion bewirkte, dass die Steuerung, je näher der Hebel der Mittelstellung war, den Dampfeinlassschieber umso früher wieder schloss. Weil der Dampf sich aber ausdehnte – expandierte – schob er den Kolben weiter, auch wenn der Einlass bereits geschlossen war. So entstand die Dampfmaschine mit regelbarer Expansion.

Auch ein moderner Verbrennungsmotor funktioniert mit Expansion: Der Kolben wird nicht durch ein einströmende Medium bewegt, sondern durch etwas, das sich im Zylinder ausdehnen will.

Der Schritt zum Verbrennungsmotor

Im 19. Jahrhundert begannen erneut ein paar Leute, zu versuchen, bei der Erzeugung von Bewegung aus Wärme den Dampf so zu sagen zu umgehen. Der Gedanke dabei war, dass man einen Brennstoff – a la Huygens‘ Schießpulvermotor – im Zylinder verbrennt und durch die Wärmeausdehnung der entstehenden Gase den Kolben in Bewegung setzt. Wie bei der Kanone.

Es sprach Herr Daimler, des Motorwagens schlauer Erfinder
„Ach, lief doch dieser Ottomotor nur deutlich geschwinder!“
Gottlob Honold von Bosch wusste Rat –
Und wisst Ihr, was er tat?
Er erfand den magnetischen Hochspannungs-Zünder!

Fokko

Ein Herr Etienne Lenoir (1822 – 1900) aus Luxemburg baute dann tatsächlich so einen Motor, der sich auch verkaufen ließ. Er funktionierte mit Leuchtgas, das damals schon in vielen Städten per Gasleitung verfügbar war. Das war eine geschickte Sache für kleinere Werkstätten, für die eine Dampfmaschine zu umständlich war, die aber trotzdem einen Antrieb für ihre Maschinen brauchten.

Die Wärmekraftmaschinen von Otto…

Lenoir ließ einfach Gas und Luft in den Zylinderkopf einströmen und zündete das Gemisch dann an. Das funktionierte, war aber suboptimal. Nikolaus Otto wird nun die Idee zugeschrieben, das Gemisch aus Gas und Luft zu verdichten bevor man es anzündet. Ob das nun wirklich seine eigene Idee war oder er das Recht, sie nach sich zu benennen, kaufte, weiß man nicht so genau. Jedenfalls ist der Verbrennungsmotor, der ein Kraftstoff-Luft-Gemisch angesaugt und es vor dem Anzünden verdichtet, auch heute noch nach ihm benannt.

Wärmekraftmaschinen - Ottomotor
Der Ottomoto dominiert zusammen mit seinem Cousin, dem Dieselmotor bis heute den Kraftverkehr – und das wird wohl auch noch eine Weile so bleiben… (Bild: Aaron Headly/Lizenz: CC Attribution-Share Alike 4.0 International)

Ottomotoren arbeiteten zunächst auch mit Gas. Um sie als Fahrzeugantrieb nutzen zu können, mussten Leute wie Daimler und Benz Wege finden, hier brennbare Flüssigkeiten verwenden zu können, also den Vergaser zu erfinden. Flüssiggas in Flaschen gab es damals nämlich noch nicht. Ein weiteres Problem war die Zündung. Ein Fahrzeugmotor muss nämlich flotter laufen als ein stationärer und braucht daher eine schnelle Zündung. So richtig vernünftig gelöst wurde dieses Problem erst mit des Herrn Siegfried Marcus‘ Niederspannungs- und dann der Hochspannungs-Magnetzündung des Herrn Gottlob Honold (1876 – 1923) – sehr viel schwäbischer kann man wohl nicht heißen – dem einstigen Stift und dann wichtigen Mitarbeiter von Robert Bosch (1861 – 1942).

… und Diesel

Rudolf Diesel (1858 – 1913) kam dann auf die Idee, dass man das Brennstoff-Luft-Gemisch auch gleich noch im Zylinder herstellen könnte. Sein Motor saugt blanke Luft an, verdichtet sie und spritzt den Kraftstoff etwa zu dem Zeitpunkt ein, wenn beim Ottomotor der Zündfunke kommt.

Stationärer Dieselmotor
Ein weiter Weg von den stationären Maschinen wie Rudolf Diesel sie baute… (Bild:
SulzerAG/Lizenz: CC Attribution-Share Alike 3.0 Unported)

Wie sich schon lange herausgestellt hat, war das eine gute Idee, auch wenn der Dieselmotor heute für viele Leute böse ist. Zunächst gab es aber noch ein Problem: Der Kraftstoff muss blitzschnell eingespritzt werden und sich genauso blitzschnell mit der Luft vermischen. Diesel blies den Kraftstoff zunächst mithilfe von Pressluft ein. Das funktioniert aber nur bei verhältnismäßig niedrigen Drehzahlen. Als Fahrzeugantrieb muss der Dieselmotor aber ähnlich flott laufen wie sein Bruder, der Ottomotor.

Mein sonst recht netter Motor, sprach einst der Herr Diesel,
Läuft doch recht langsam und das finde ich miesel!
Herr Bosch meinte: Das wär doch gelacht!
Hat eine Einspritzpumpe gemacht –
Und schuf damit den schnell laufenden Fahrzeug-Diesel!

Fokko

Man schämt sich als Schwabe ja schon fast, es zu sagen, weil es überheblich wirken könnte: Die Lösung für dieses Problem kam – wie die Magnetzündung für den Ottomotor – aus dem Hause Robert Bosch im schönen Stuttgart im noch schöneren Schwabenland: Die mit sehr hohen Drücken und präzise arbeitende Einspritzpumpe, die lange Zeit die Dieseltechnik dominierte. Die Pumpe-Düse-Technik der amerikanischen Trucks ist im Grunde auch nur eine Variante der Einspritzung nach Bosch.

Wärmekraftmaschinen - Moderner Fahrzeugdieselmotor
… zum heutigen schnelllaufenden Fahrzeug-Dieselmotor (Bild: STRONGlk7/Lizenz: CC Attribution-Share Alike 3.0 Unported)

Die Geschichte mit dem Verbrennungsmotoren will ich hier nicht vertiefen. Darüber habe ich mich ausführlich auf meinem Bikeblog verbreitet. Wer mehr wissen will, kann es also dort nachlesen.

Dampf- und Gasturbinen

Als Maschinenbauer hegt man, so geht es jedenfalls mir, zwiespältige Gefühle für alles, was hin und her geht. Einer Waagrecht-Stoßmaschine beim Werkeln zuzuschauen, macht mehr Spaß, als die Arbeit einer Fräsmaschine zu beobachten – wenn es nicht gerade eine CNC-Maschine ist. Eine Kolbendampfmaschine in Aktion – vor allem wenn sie langsam läuft – ist auch lustiger anzuschauen, als eine langweilige Dampfturbine.

Kurzum: Dinge, die hin und her gehen jedem fürs Auge mehr her, als solche die sich bloß drehen. Vor allem wenn da, wie etwa bei einer Dampfmaschinensteuerung, eine sinnreiche Hebelei zusätzlich zu den wesentlichen Teilen fleißig vor sich hin werkelt. Das ist aber pure Nostalgie und ingenieurliche Gefühlsduselei. Einzig sinnvoll und perfekt ist nur die Drehbewegung, die der Maschinenbauer um ihrer Eleganz willen lieben sollte.

Wärmekraftmaschinen - Dampfturbine
In der Großtechnik hat die Dampfturbine die Kolbendampfmaschine schon lange verdrängt (Bild: Jack Boucher  /Lizenz: PD)

Auch bei Dampf- und Gasturbinen kommt die geleistete Arbeit aus dem Druck- und damit Temperaturunterschied. Vor der Turbine sind der Druck und die Temperatur höher als dahinter: Bei der Dampfturbine baut der einströmende Dampf am Turbinenrad Druck und Temperatur ab. Bei der Gasturbine wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einer Art Gebläse verdichtet. Hinter dem Verdichter verbrennt es und erzeugt Druck und Wärme.

Wärmekraftmaschinen mit Kolben heute

Die Dampfturbine hat die Kolbendampfmaschine in großen Kraftwerken längst abgelöst. Trotzdem ist diese nicht ausgestorben: Es gibt immer noch sogenannte Dampfmotoren, die von der äußeren Form und dem Aufbau her Verbrennungsmotoren ähneln. Tatsächlich sind es aber Kolbendampfmaschinen, die halt statt durch Schieber mit Ventilen gesteuert werden. Sie laufen auch schneller als die altväterlichen schiebergesteuerten Kolbendampfmaschinen.

Beim Antrieb von Fahrzeugen, kleinsten und kleinen Stromerzeugern mit Wärmekraftmaschinen dominieren immer noch Otto- und Dieselmotoren. Das liegt wohl hauptsächlich daran, dass sie handlichere Drehzahlen liefern als die sehr schnell laufenden Turbinen. Verbrennungsmotoren mit ihren hin- und hergehenden Teilen sind in Fahrzeugen zwar theoretisch schlechter als lediglich rotierende Antriebsmaschinen. In der Praxis funktionieren sie aber besser als die theoretisch überlegenen rotierenden Lösungen.

Der Geburtsfehler der Wärmekraftmaschinen

Wärmekraftmaschinen haben einen großen Nachteil, der sich nicht vermeiden lässt: Sie sind im Grunde recht ineffektiv. Das liegt ganz einfach daran, dass man die Wärmeenergie aus der Verbrennung nur unvollständig nutzen kann. Nutzbar ist nämlich nur der Teil dieser Wärmeenergie, der in dem Temperaturunterschied zwischen dem Anfang und am Ende des Arbeitstaktes steckt. Die ganze restliche Energie des dann immer noch sehr heißen Gases zischt durch den Auspuff davon.

Wärmekraftmaschinen - Energiebilanz
Mit der Energiebilanz sieht es bei Wärmekraftmaschinen leider nicht so prickelnd aus: Der Größere Teil der eingesetzten chemischen Energie entfleucht als Abwärme… (Bild:
Menner/Lizenz: PD)

Die meisten Verluste durch Abwärme entstehen bei Wärmekraftmaschinen also nicht durch die Reibung in der Mechanik, sondern beim Prozess selbst. Sie lassen sich zwar mindern, aber dabei gibt es eine physikalische Grenze. Darüber hinaus kann man die Effizienz nur steigern, indem man die Abwärme nutzt. Das geschieht zum Beispiel bei Blockheizkraftwerken, die Strom und Heizwärme liefern. In Ziegeleien und Sägewerken kann man den Abdampf aus dem Kraftwerk zum Trocknen der Ziegel bzw. des Holzes verwenden.

Bei Dampfmotoren gibt es Modelle, bei denen der Dampf durch zwei oder noch mehr Zylinder nacheinander geht. Jeder Zylinder arbeitet an mit einem niedrigeren Druck als der vorige. Aber auch hier ist im Abdampf des letzten Zylinders noch viel Wärme enthalten. Eine weitere Möglichkeit, die Wärme aus Verbrennungsabgasen und Abdampf zu nutzen, sind Stirlingmotoren.

Die Zukunft der Wärmekraftmaschinen

Der Einsatz von Wärmekraftmaschinen zieht sich wie ein roter Faden durch die Geschichte der Energietechnik. Mit Dampfmaschinen, die direkt Arbeitsmaschinen oder Fahrzeuge antreiben, begann es. Die Transmissionen mit ihrem Gewirr aus Wellen, Riemen und Riemenscheiben verschwanden aus den Fabriken, die Dampfmaschine blieb: Jetzt erzeugte sie in der sogenannten Elektrozentrale den Strom für die Einzelantriebe mit Elektromotoren an den Maschinen. Sie verschwand dann aber auch und es kam die Dampfturbine.

Nicht nur, wo man Wärme durch Verbrennung erzeugt, kann man Wärmekraftmaschinen gebrauchen. Im Kernkraftwerk entsteht durch die Kernspaltung zunächst einmal Wärme. Die wird dann wie in einem anderen thermischen Kraftwerk mit Dampfturbinen in elektrischen Strom umgewandelt.

Solarthermisches Kraftwerk
In Gegenden mit genug Sonneneinstrahlung lässt sich Sonenenergie mit Wärmekraftwerken nutzen. Damit kann man ungeheure Mengen von Strom erzeugen (Bild:
Graf-flugplatz/Lizenz: CC Attribution-Share Alike 3.0 Unported)

In unseren Breiten erzeugt man Sonnenstrom vorwiegend mithilfe von Fotovoltaik. Solarthermie wird hauptsächlich zum Heizen und zur Warmwasserbereitung genutzt. Wo aber die Sonneneinstrahlung entsprechend stark ist, kann man damit Dampf erzeugen. Und den nutzt man dann wieder mit der gleichen Technik, die auch in Kohle- und Atomkraftwerken eingesetzt wird. Bei kleineren Anlagen wird auch mit solarbetriebenen Stirlingmotoren gearbeitet.

Wärmekraftmaschinen mischen also auch bei der nachhaltigen Stromerzeugung mit. Mit nachhaltigem Strom kann man jedoch auch die Kohlenwasserstoffe künstlich erzeugen, die man heute aus Erdöl gewinnt: Methan, aber auch die komplexeren Kohlenwasserstoffe, die in Treib- und Schmierstoffen enthalten sind.

Mit so erzeugtem künstlichen Benzin und Dieselöl kann man Autofahren. Das funktioniert besser als mit Strom. Und mit künstlich erzeugtem Methan lässt sich Strom aus Sonne und Wind im Erdgasnetz speichern. Mithilfe von Wärmekraftmaschinen kann man es dann wieder rückverstromen. Wärmekraftmaschinen werden also sehr wahrscheinlich weiterhin für Mobilität sorgen und auch bei der Lösung des Speicherproblems von Strom aus volatilen Quellen eine Rolle spielen.