Geschichte des Stirlingmotors

Die Geschichte des Stirlingmotors beginnt mit der Erfindung der Dampfmaschine.

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Vorläufer

Die Dampfmaschine leitete die industrielle Revolution ein. Sie trieb Webstühle, Schiffe oder Eisenbahnen an. Doch anfangs wollte sie niemand haben.

„Ich bin nicht wahnsinnig!“, rief Salomon de Caus. „Ich habe eine Erfindung gemacht, die das Land bereichern muss.“ De Caus hat eine Dampffontäne konstruiert. Doch Dampffontänen benötigt im Paris des 17. Jahrhunderts niemand, de Caus' Ideen auch nicht. Seine Rufe verhallten zwischen den Gitterstäben einer Pariser Irrenanstalt.

Der britische Marquis of Worcester, Edward Somerst, besucht den Irren, eher zufällig, und urteilt später: Ihr haltet das größte Genie unserer Zeit gefangen. In meinem Vaterland England würde dieser Mann, statt im Kerker zum Wahnsinn gebracht zu werden, mit Reichtümern überschüttet werden!“ Der Marquis überschätzt sein Vaterland. Zurück in England wird er als angeblicher Spion enttarnt und im Tower von London eingekerkert. Dort schrieb er ein Buch, in das er Boote ohne Segel und andere Merkwürdigkeiten kritzelte. Das kleine Buch bekommt der französische Physiker und Arzt Denis Papin (1647 - 1712) in die Hände. Er kennt es bald auswendig und ist begeistert von der Idee, mit Dampfdruck Maschinen anzutreiben. Als Erstes bastelt er einen Dampfkochtopf, den er um 1680 öffentlich vorführt. Das gute Stück fliegt Papin mit einem lauten Knall um die Ohren. Der Spott ist groß. Doch mit einer weiteren Erfindung, dem Sicherheitsventil, gelingt das Experiment. 1689 geht Papin nach Deutschland, entwirft ein U-Boot und die erste funktionstüchtige Dampfmaschine. Mit ihr hat er viel vor.

Doch Papin ist kein Geschäftsmann. Seine Ideen lässt er sich vom Engländer Thomas Savery stehlen, der sie verbessert und verkauft. Papin sieht keinen Pfennig. Seine letzten Ersparnisse steckt er in einen Werbegag: Mit einem dampfbetriebenen Schaufelradboot will er von Kassel nach London schippern und so die Machbarkeit seiner Ideen beweisen. Er kommt nicht weit. Bei Münden wird ihm die Weiterreise verweigert, das Boot an Land geschleppt und in seine Einzelteile zerlegt. Papin ist am Ende und stirbt um das Jahr 1712 herum einsam und unbekannt in einem Londoner Elendsviertel. Den Erfolg hat ein anderer: Der britische Ingenieur James Watt (1736 - 1819). Er sichert sich die Patente und bringt die Entwicklung der Dampfmaschine voran.

Damit werden auch zwei andere Erfindungen machbar: Das Dampfschiff und die Dampflokomotive. Um beide entbrennt ein heftiger Streit. George Stephenson beantragt 1825 im britischen Unterhaus das erste Eisenbahnnetz zwischen Manchester und Liverpool und prophezeit, dass es in ein paar Jahrzehnten keine Postkutschen mehr geben wird, sondern nur noch stählerne Gleise, die alle Länder der Welt durchziehen.

Die Abgeordneten beschimpfen ihn als Schwindler und Scharlatan. Sie äußern ihre Bedenken: Die Maschine werde mit Feuer angetrieben. Wenn es regne, würde das Feuer erlöschen. Wenn Sturm aufkommt, würde das Feuer angefacht werden und der Kessel explodieren. Pferde würden vor der Lokomotive scheuen und so eine öffentliche Gefahr darstellen. Ein Gutachter der Pariser Académie des sciences schreibt: Die schnelle Bewegung der Reisenden könnte eine Gehirnkrankheit, das Delirium furiosum, hervorrufen.

Die Parlamentsabgeordneten kippen das Projekt, aber Stephenson und seine Lok sind längst abgefahren. Ein halbes Jahr später lädt er die hohen Herren zu einer Probefahrt von Darlington noch Stockton (Stockton and Darlington Railway) ein. Als sich die 8 Tonnen schwere Dampflok mit 38 Wagen in Bewegung setzt, bricht Jubel aus. „Die Verrückten hatten mal wieder gewonnen.“

Robert Stirling

Schottland zu Beginn des 19. Jahrhunderts: In der Gemeinde des Pfarrers Robert Stirling mussten selbst sechsjährige Kinder in den Kohlebergwerken arbeiten. Sie schoben und zogen Kohlenkübel durch die engen Stollen und krochen dabei nicht selten auf allen Vieren. Häufig stand der Boden unter Wasser. Es gab zwar Pumpen, die von James Watts Dampfmaschinen angetrieben wurden. Ihre Kessel und Leitungen standen jedoch unter gefährlich hohem Dampfdruck und platzen zu dieser Zeit häufig. Robert Stirling wollte, getrieben von dem Gedanken, die schwere und gefährliche Arbeit etwas leichter und sicherer zu machen, eine Maschine konstruieren, die auch ohne den gefährlichen Dampf arbeitet. Er erhielt als 26-Jähriger ein Patent auf ein neues Verfahren zum Antrieb von Maschinen.

Der erste Motor, der nach Stirlings Prinzip arbeitete, war sehr einfach konstruiert. Er wurde später noch entscheidend weiterentwickelt. Es wurde ein zweites Schwungrad hinzugefügt und das Arbeitsgas verändert bzw. dessen Druck erhöht. Am Anfang des 20. Jahrhunderts waren weltweit ca. 250.000 Stirlingmotoren als Tischventilatoren, Wasserpumpen oder Antriebe für Kleingeräte im Einsatz. Sie versorgten Privathaushalte und kleine Handwerksbetriebe mit mechanischer Energie. Als sich Otto-, Diesel- und Elektromotoren immer weiter verbreiteten, wurden die Stirlingmotoren zunehmend vom Markt verdrängt.

Entwickler 1816 bis 1980

Auszug aus den Namen der Meilensteine in der Entwicklungsgeschichte:

• Robert Stirling (1816 - 1827)
• Ericsson (1833 - 1860)
• Lehmann (1866)
• Stenberg (1877)
• van Rennes (1878)
• Ericson (1880)
• Robinson (1883 - 1889)
• Ringbom (1907)
• Malone (1931)
• Philips (1938)
• Meijer (1953)
• Kolin (1980 - 1985)
• Carlquist (1980 - 1990)
• Senft (1984)

Entwickler in Deutschland 1808 bis 1885

1808 versuchte man auch in der Maschinenfabrik Klett & Co zu Nürnberg, (kalorische Maschinen) einzuführen. 1885 entstanden zwei Normaltypen für 1 und 3 PS. Ende 1860 waren es bereits 60 Maschinen.

Überlebt hat nur eine Maschine des Baujahrs 1863. Sie wurde in der Fabrik selbst bis Ende der 80er Jahre des 19. Jahrhunderts zum Antrieb von 8-10 Farbmühlen eingesetzt, kam danach ins Depot des Nürnberger Verkehrsmuseums und geriet dann in Vergessenheit.

Erst 1998 tauchte sie wieder auf und wurde von einer Gruppe historisch interessierter Mitarbeiter der MAN Dieselmotorenfabrik Nürnberg betriebsfähig restauriert.

Die Maschine weist einige Unterschiede zum Original von John Ericsson auf. Es sind keine Konstruktionsunterlagen überliefert, auch Patente wurden nicht beantragt - übrigens auch nicht von Ericsson. Bayern war damals aus amerikanischer Sicht offenbar kein lukrativer Markt.