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25. Juni 2014: Von Malte Höltken an C*h*r*i*s*t*i*a*n S*u*e*r

Kontext

Gibt es hier z.B. einen Maschinenbauingenieur, der dies nicht direkt als Spinnerei abtut und sich zur Machbarkeit äußern würde? Eine physikalisch fundierte Begründung für den Fall, dass es nicht funktionieren könnte, würde mich natürlich ebenso interessieren.

Die per Strahlung eingebrachte Energie der Sonne beträgt etwa 1066 W/m² (Solarkonstante liegt bei 1367 W/m², etwa 22% davon werden durch die Atmosphäre reflektiert oder absorbiert). Die Unterseite wird durch konvektion nicht kälter sein können, als die umgebene Lufttemperatur, bei ISO-Bedingungen am Boden also 288,15K. Legen wir eine maximale Oberflächentemperatur von 332.15K zugrunde (60ºC), und vernachlässigen wir die sicher auftretende Wärmeleitung von Ober- zu Unterseite, erhalten wir einen maximalen theoretischen thermischen Wirkungsgrad von 0,1324 (Carnot-Wirkungsgrad). Es blieben also maximal 141 W/m² für den mechanischen Antrieb, mechanische und aerodynamische Wirkungsgrade nicht mitgerechnet und ausgehend von ziemlich wohlwollenden Anfangsbedingungen.

Energie alleine ist nicht immer entscheidend, die "Qualität" der Energie muß auch stimmen. Wärmekraftmaschinen laufen hier auf der Erde zum Beispiel wunderbar mit Wasserdampf bei 700K. Da steckt sehr viel Energie im Wasserdampf (etwa 3000 kJ/kg bei 0,1MPa). Auf dem Merkur mit seiner Oberflächentemperatur von 700K ist der selbe Dampf aber nutzlos, auch wenn er die gleichen 3000kJ/kg enthält. Er steht dort einfach mit der Umgebung im Gleichgewicht.

Besten Grusz,

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25. Juni 2014: Von C*h*r*i*s*t*i*a*n S*u*e*r an Malte Höltken Bewertung: +1.00 [1]

Kontext

Dass solar betriebene Stirlingmotoren in flat-plate-Bauweise grundsätzlich funktionieren, wurde ja oft demonstriert, siehe dutzende modellhafte youtube-videos wie dieses hier: https://www.youtube.com/watch?v=G2CCDwwRfhw

Aber dass die Leistung auch im Falle einer Großbauweise von mehreren Quadratmetern für den Betrieb eines Luftfahrzeugs völlig unzureichend wäre, kann ich nun anhand Deiner Angaben nachvollziehen.

Besten Dank dafür!

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