Tüftler und Erfinder werden meistens erst einmal nicht ernst genommen. Viele laufen mit ihren Ideen der Industrie die Türen ein, werden aber abgewiesen. Manchmal geht es sogar so weit, dass große Firmen ihnen ihre Patente und Erfindungen abkaufen, um sie dann in den „Giftschrank“ zu legen, weil diese Lösung ihnen das Geschäft verhageln würde … oder weil sie diese Karte zu einem geeigneteren Moment ziehen wollen. Nicht selten bedeutet das, dass der geniale Geistesblitz vergeblich war.
Energie ist der Treibsatz des Fortschrittes
Leonardo da Vinci entwarf bereits einen Hubschrauber, die Erfindung des Buchdrucks von Guttenberg revolutionierte den Informationsfluss der Naturwissenschaft und Geisteswissenschaft. Es entstand im 19. und 20. Jahrhundert ein Zeitalter der fantastischen, technischen Erfindungen, die Fortschritt, Wohlstand und eine ganz neue Lebensweise brachten – und völlig neue Erkenntnisse über die tatsächliche Beschaffenheit der Erde, des Lebens und des Universums. Die Genies dieser Zeit, Albert Einstein, Nikola Tesla, Carl Benz, Carl Roentgen, Thomas Alva Edison, Georges Lakhovsky, Gottlieb Daimler, Otto Lilienthal, Alexander Graham Bell, Philipp Reis, Felix Hoffmann, … sie alle waren freie Denker und ihre Erfindungen und Entdeckungen wurden gefeiert. Letztendlich sind alle diese neuen Techniken auf irgendeine Weise mit Energieverbrauch verbunden, der die sehr bescheidene physische Kraft (also die körperliche Energieleistung) des Menschen durch eine enorm potenzierte Leistung von Maschinen nicht nur ersetzt, sondern Unglaubliches möglich macht.
Nikola Tesla hat mit seinen Entwicklungen und Erfindungen mit dem Phänomen Elektrizität einen gewaltigen Sprung nach vorn gemacht. Was mit zuckenden Froschschenkeln begann, entwickelte er zum Wechselstrom und vielen fantastischen Geräten, auch auf dem Gebiet der Elektromedizin, die heute noch ihresgleichen suchen.
Der Mensch ist ein energiehungriges Wesen. Städte und Industrie verschlingen Unmengen von Energie. Wir müssen einen Weg finden, umweltfreundliche Energiequellen zu finden, ohne die Weiterentwicklung der Zivilisation auszubremsen. Bild: Gemeinfrei
Es gibt kein unbegrenztes Wachstum und die Probleme zeigen sich
Der Nachteil der technischen Explosion innerhalb von etwas mehr als 200 Jahren, beginnt nun sichtbar zu werden. Der Energiehunger einer so fortgeschrittenen Zivilisation ist schwer zu stillen, ohne Probleme in der Umwelt zu schaffen und unseren Planeten auszurauben. Die Energie, die in allen Dingen gespeichert ist, sich dienstbar zu machen, hat viel mit „Entropie“ zu tun. Das bedeutet, sehr vereinfacht in diesem Zusammenhang, dass die Gewinnung von Energie mit einem Prozess verbunden ist, der das System von einem hohen Energieinhalt auf einen niedrigeren reduziert und das ist unumkehrbar. Kaminholz beispielsweise, hat Energie gespeichert und gibt sie beim Verbrennen in Form von Wärme frei. Aus der Asche kann man aber nicht wieder Holz machen.
Dass die Verfeuerung von Kohle, Öl und Gas große Mengen an Energie bietet, ist bekannt. Doch nur ein Teil davon wird wirklich effizient genutzt. Sehr viele industrielle Prozesse setzen Energie frei, die nicht genutzt wird, wie Stahlkochen oder Glasherstellung. Die enorme Abwärme verpufft einfach. Umso wichtiger und drängender wird die Notwendigkeit, diese Reservoire zu nutzen.
Ich selbst habe mir schon viele Lösungen angesehen und arbeite an Lösungen für solche Probleme. Geräte, die Nikola Tesla und Georges Lakhovsky damals erfunden haben, habe ich weiterentwickelt und großen Erfolg damit erzielt. Mein Netz von Verbindungen und Möglichkeiten, das ich mir aufgebaut habe, hat mir viele Chancen eröffnet. Aber für mich war und ist es immer wichtig, mit meinen Möglichkeiten auch anderen zu helfen, ihre guten Ideen und Erfindungen verwirklichen zu können.
Ein Stahlwerk in Duisburg, Ruhrgebiet. Die Hochöfen laufen Tag und Nacht und erzeugen ungeheure Abwärmemengen – die man effizient nutzen könnte! Bild: Gemeinfrei
Ich lebe für dieselben Ziele, wie das Jahrhundertgenie Nikola Tesla und der Erfinder des StirlingMotors. Beide, Tesla und Stirling, teilten die Vision einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Energieversorgung für die Menschheit. Sie verfolgten Werte wie Effizienz, Umweltschutz und die Verfügbarkeit von Energie für jeden, unabhängig vom sozialen Status. Tesla wollte damals, im Jahr 1901, mit seinem „Wardenclyffe Tower“, einem riesigen Resonanztransformator-Turm, eigentlich elektrische Energie drahtlos auf der ganzen Welt verteilen, die alle Menschen nutzen sollte. Seinem Investor J. P. Morgan verkaufte er den Turm als Hochleistungs-Funksender. Als J. P. Morgan dahinter kam, stieg er aus dem Projekt aus und der Turm wurde nie vollendet. Bis heute weiß man nicht, ob und wie dieses über-ehrgeizige Projekt Teslas funktioniert hätte.
Der Koch-Stirling-Motor, eine alte Erfindung neu gedacht für nachhaltige Zukunftstechnik
Wir schreiben das 19. Jahrhundert, als der schottische Pfarrer Robert Stirling nach einer effizienteren und sichereren Alternative zu den Dampfmaschinen suchte. Es gab damals, in den Anfängen dieser Technik, einige furchtbare Unfälle mit explodierenden Kesseln. Stirling’s Idee war ebenso einfach wie genial: Statt (ständig neu und aufwändig erzeugten) Dampf als Arbeitsmedium zu nutzen, setzte er auf ein geschlossenes System mit einem Gas, das sich bei Temperaturänderung stark ausdehnt oder zusammenzieht.
Das Prinzip des Stirling-Motors beruht auf einem thermischen Kreisprozess: Das Herzstück des Motors besteht aus zwei Zylindern, einem Heiß- und einem Kaltzylinder, die durch einen Wärmetauscher verbunden sind. Das Arbeitsgas in den Zylindern wird ständig hin- und hergeführt. Wird das Gas im Heißzylinder erhitzt, dehnt es sich aus und drückt einen Kolben nach unten. Anschließend wird das Gas in den Kaltzylinder geleitet, wo es abkühlt und sich zusammenzieht, wodurch ein Unterdruck entsteht, der den Kolben im Kaltzylinder nach unten und den HeizZylinder nach oben zieht. Dieser kontinuierliche Prozess erzeugt mechanische Energie, die zur Rotation einer Welle genutzt werden kann – womit Strom erzeugt wird. Ein Perpetuum Mobile ist der Stirling-Motor jedoch nicht, denn dem Heißzylinder muss kontinuierlich Wärme zugeführt werden. Er ist leise, vibrationsarm und hat eine lange Lebensdauer. Anders als bei Verbrennungsmotoren gibt es kaum Verschleißteile und er ist umweltfreundlich, da er keine schädlichen Abgase emittiert. Hier einmal das Prinzip der Funktionsweise des Stirlingmotors erklärt:
Dieser gute, alte Stirling-Motor ist der Großvater einer neuen Generation: dem Koch-Stirling Motor. Im Gegensatz zum Original-Stirlingmotor ist diese Weiterentwicklung äußerst effizient, da er externe Verbrennung nutzt, d.h. er kann mit verschiedenen Wärmequellen betrieben werden, wie z. B., Geothermie oder Solarenergie. Das ist ein großer Vorteil, denn der Original-Sterling braucht einen beträchtlichen Temperaturunterschied von ungefähr 500 °C, um effizient zu arbeiten, was viel Energie verbraucht.
Bild: Temperaturverteilung im neuen, bahnbrechenden Koch-Stirling-Motor hohe Effizienz bei wenig Energieaufwand durch „überkritisches Kohlendioxid“ (CO2)
Der neue Koch-Stirlingmotor dagegen braucht nur 20 °C Temperaturunterschied! Eine Revolution und der Türöffner für ein großes Feld an Einsatzmöglichkeiten. Wenn man damit die Abwärme von Industriebetrieben in saubere, elektrische Energie umwandeln könnte, die unsere Häuser beheizt, Elektroautos antreibt und unsere Umwelt schont? Klingt nach Science-Fiction? Genau daran arbeite ich zurzeit. Dieser geniale Motor bietet enorme Potenziale für die nachhaltige Ökonomie und Ökologie. Der alles entscheidende Unterschied gegenüber dem alten Motor ist die Nutzung von CO₂ Gas im über kritischen Zustand zur Nutzung von Abwärme aus Industriebetrieben oder im privaten Bereich aus der Geothermie oder Sonnenkollektoren.
„Überkritisches Kohlendioxid“ – ein ganz besonderer Stoff macht’s möglich
Was sind überkritische Gase oder Flüssigkeiten? Das sind Zustände eines Gases, wo es die Eigenschaften einer Flüssigkeit annimmt. So ein Zustand entsteht, wenn Temperatur plus gleichzeitig der Druck eines Gases, dieses Gas so verändert, dass es praktisch durch seine Dichte eine Flüssigkeit wird, aber dennoch die Diffusionswerte und Viskosewerte von Gasen behalten. Gerade Kohlendioxid hat die am besten erreichbare kritische Temperatur von 31 °C bei einem Druck von 74 bar. (Im Vergleich: Wasserdampf erreicht diesen Punkt bei einer Temperatur von 374 °C und einem Druck von mindestens 221 bar). Diese Eigenschaft des CO₂, dass es ungiftig, nicht brennbar, chemisch kaum mit anderen Stoffen reagiert und dazu noch kostengünstig ist, machen es zu einem der vielseitigsten umweltfreundlichen Stoffe in der Industrie. Überkritisches CO₂ kann also bei milden Temperaturbedingungen als effizientes Arbeitsgas verwendet werden, ohne dass schädliche Chemikalien entstehen.
Hier für Interessierte: Überkritisches CO2 und seine enorme Ausdehnung bei vergleichsweise nur wenig Temperaturunterschied, wie geschaffen für die Betreibung eines Stirling-Motors. (Bild: Arthur Tränkle)
CO₂ ist eine sehr agile Substanz, mit hoher Fließfähigkeit und damit sehr geeignet, um in dem geschlossenen Kolbensystem eines Koch-Stirlingmotors als „Arbeitsmedium“ zu dienen. Ein weiterer Vorteil ist, dass es im überkritischen Zustand, also bei moderater Erwärmung und gut beherrschbarem Druck eine ganz besonders hohe Ausdehnung hat. Das mach das scCO2 (super critical CO₂) zum Idealen Stoff für den Koch-Stirlingmotor, denn der arbeitet ja gerade durch den Volumen-Unterschied zwischen dem „Heißkolben“ und dem „Kaltkolben“, und je höher der Kolbendruck bzw. der Sog, umso größer die Kraftleistung.
Der neue Koch-Stirlingmotor: CO₂ als Arbeitsmedium und die Geothermie
Die Verwendung von überkritischem CO₂ als Arbeitsmedium in Verbindung mit Geothermie der Sonnenkollektoren als Wärmequelle bietet sich daher als eine ideale Kombination und Problemlöser an. Es eröffnet neue Möglichkeiten für eine nachhaltige und umweltfreundliche Stromerzeugung in Privathaushalten. Eine solche Anlage erzeugt keine Abgase oder schädliche Abfallprodukte, wäre sehr lange haltbar, da der Motor praktisch keine Verschleißteile hat, arbeitet fast lautlos und erzeugt ständig Strom. Was für eine fantastische Möglichkeit! Ganz besonders die Geothermie bietet als Antriebswärme für den Koch-Stirlingmotor sogar eine konstante und Energiequelle, die überdies unabhängig von den Witterungsbedingungen ist. Im Prinzip eine echte Energie-Autarkie.
Die Geothermie reicht schon aus, um einen Koch- Stirlingmotor (mit überkritischem CO2) für die Stromversorgung zu betreiben. (Bild: Arthur Tränkle)
Aus Abfall-Wärme Strom generieren – bei jedem Kraftwerk
Es kämen aber auch in Zukunft noch andere Wärmequellen in Betracht. Sobald für großen Industrieanlagen, die hohe Abwärme erzeugen (wie Stahlkocher, Müllverbrennung und Glasherstellung) das Problem des Wirkungsgrades und der Wärmezufuhr zum Koch-Stirlingmotor gelöst ist, werden sich enorme und umweltfreundliche Energiequellen für die Betriebe eröffnen. „Überproduzierter“ Strom könnte ins Netz eingespeist werden und den Industriestandort Deutschland zukunftsfest mitgestalten. Die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen würde reduziert und der CO₂-Ausstoß erheblich verringert. Und – das muss man sich einmal klarmachen – funktioniert auch für jedes Kraftwerk, egal welches, denn auch diese produzieren „Abfall-Wärme“ die der Koch-Stirlingmotor quasi als „Nachbrenner“ verwerten kann.
Diese Technologie könnte auch als Energieversorgung in entlegenen Gebieten dienen, wo es keinen Zugang zu einer zuverlässigen Stromversorgung gibt. Es würde die Lebensqualität vieler Menschen weltweit erheblich verbessern. Das ist ein Ziel, das mich anspornt und woran ich Sie, lieber Leser, gerne teilhaben lassen möchte.
Darf ich mich vorstellen? Mein Name ist Arthur Tränkle, ich bin Forscher, Entwickler, Unternehmer, Autor und Referent. Ich habe mir einen Ruf als Tesla- und Lakhovsky-Experte erarbeitet und setze meine Kenntnisse der Tesla Technologie ein, um neue Technologien zu entwickeln. Sie wollen mehr über den Koch-Wärmewandler wissen?
Rufen Sie mich gerne an!
