Dampfmaschinen arbeiten normalerweise mit Wasserdampf. Doch schon ab dem frühen neunzehnten Jahrhundert wurden Gedanken laut, ob nicht auch andere Flüssigkeiten an Stelle von Wasser als Arbeitsmedium einsetzbar seien.

Dampf, gleichgültig auf welcher Temperaturstufe, kann immer Arbeit leisten. Allerdings, je geringer seine Temperatur, desto geringer auch die maschinentech- nisch noch mögliche Ausschöpfung. Je mehr man vom Temperaturgefälle nutzen kann, um so höher der Wirkungs- bzw. Gütegrad.

Natürlich benötigt man für die verschiedenen Temperaturen auch verschiedene Flüssigkeiten; Wasser ist nur in einem bestimmten Temperaturbereich anwendbar. Darüber und darunter muß man schwerer bzw. leichter verdampfbare Flüssigkeiten einsetzen (die leider meist giftig bzw. feuergefährlich / explosiv sind).

Kaltdampfmaschinen sind Dampfmaschinen, die bei Temperaturen unterhalb der von Wasserdampfmaschinen arbeiten. Man kann mehrere Dampfmaschinen mit jeweils einer anderen Arbeitsflüssigkeit hintereinander schalten, wobei eine Temperatur- kaskade entsteht. So kann man bisher ungenutzte Niedertemperatur verwerten. Diesbezüglich gibt es eine Äußerung von Max Planck, der 1906 der Auffassung war, daß man sehr wohl technisch den Carnot-Wirkungsgrad von 1 erreichen könnte.

Kaltdampfmaschinen kann man auch als Abwärmedampfmaschinen bezeichnen, soweit sie für die Weiternutzung von ansonsten ungenutzter Abwärme Verwendung finden. Bevor Rudolf Diesel ab 1890 in Augsburg seinen nach ihm benannten Ver- brennungsmotor entwickelte, arbeitete er in Paris an so einer Kaltdampfmaschine.

Grundsätzlich ist es auch möglich, Flüssigkeiten mit höheren Siedepunkten als Wasser zu nutzen; solche Dampfmaschinen wären dann der Wasserdampfmaschine vorgeschaltet, die ihrerseits die Abwärme so einer Maschine weiternutzte (und ge- gebenenfalls an eine oder mehrere mit jeweils niedrigsiedender Flüssigkeit befüllte Arbeitsmaschinen in Stufen weiterreichte).

Mischdampfmaschinen sind eine spezielle Weiterentwicklung, wo versucht wird, die Kaskade von mehreren einzelnen Dampfmaschinen in einer Maschine zu verwirk- lichen, d.h., ihr Kessel enthält z.B. eine Mischung aus Wasser und Benzol.

Alles bisher Gesagte gilt grundsätzlich auch für Dampfturbinen.

Während das Grundprinzip der Kaltdampf- / Abwärmedampfmaschine seit den Jahren nach 1800 kontinuierlich weiterentwickelt wurde und ab Mitte des neunzehnten Jahrhunderts insbesondere von französischen Dampfsegelschiffen zeitweilig verwendet wurde, ist die Idee der Mischdampfmaschine erst gute einhundert Jahre alt, wobei praktische Versuche wohl erst ab Ende der neunzehnhundertdreißiger Jahre erfolgten. In den USA wurden etwa zur gleichen Zeit mehrere Quecksilberdampfkraftwerke erbaut. Den bekannten Wasser- dampfturbinen war eine mit Quecksilberdampf betriebene Turbine vorgeschaltet. Durch eine leichte Erhöhung der Verbrennungstemperatur konnte nun eine signifikante Steigerung der Gesamtleistung erzielt werden, indem man die Temperaturkaskade nach oben erweitert hatte.

Seit rund zwanzig Jahren beschäftigt sich die Firma LESA in Berlin mit der Entwick- lung einer Mischdampfmaschine zur Stromgewinnung. Ein Gemisch aus Wasser- und Benzoldampf soll zumindest rechnerisch eine deutliche Steigerung des Gesamtwirkungsgrades erbringen. Bisher lassen betriebstechnische Probleme einen erfolgreichen Probelauf leider nicht zu. Anzumerken ist noch, daß die Wärme- technik- „Päpste“ an den deutschen Technischen Hochschulen die ganzen vergangenen Jahrzehnte einen Einsatz dieser Technik in Kraftwerken gefordert haben.

Wichtige Links zum Thema Kaltdampf-, Mischdampf- und Abwärmedampfmaschine:

(Autor: Jan Bodensieck)

Dieses Video ansehen auf YouTube.