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Die Geschichte der Solarkocher bzw. Parabolspiegel

Die Beobachtung, dass man Sonnenwärme in Glas oder Spiegeln konzentrieren kann, wurde schon lange vor unserer Zeitrechnung gemacht. Dieser Verdienst kam den Ägyptern zu, die um 1500 v. Chr. erste Glasgefäße herstellten, das sowohl Licht als auch die Sonnenwärme durchließ.

Auch Spiegel waren schon im antiken Ägypten verbreitet, und man nimmt an, dass die dortigen Priester schon früh entdeckten, dass man sie zur Konzentration der Sonnenstrahlen benutzen kann.

Sicher nachgewiesen ist diese Verwendung von Brennspiegeln im antiken Griechenland und dem Römischen Reich. So belegt eine Passage von Plutarch, dass man in Rom Spiegel einsetzte, um das heilige Feuer der Göttin Veta wieder zu entfachen,wenn es einmal ausgegangen war. Nach den Beschreibungen Plutarchs kann man davon ausgehen, dass die Priester, die diesen Kult pflegten, entweder auf lange Erfahrung zurückgriffen oder fundamentales Wissen über Optik besaßen.

  Hohlspiegel von Plutarch

Erste Abhandlungen über Brennspiegel finden sich bei den griechischen Mathematikern Euklid und Archimedes. Euklid entwickelte um 300 v. Chr. in seiner Schrift über die Optik die Theorie der sphärischen Spiegel, und Archimedes schrieb ein ganzes Lehrbuch über Brennspiegel. Vermutlich hat er seine Kenntnisse auch in die Praxis umgesetzt, wie die Überlieferung berichtet, nach der er die Segel der feindlichen römischen Flotte bei der Belagerung seiner Heimatstadt Syrakus mit Hilfe eines großen Spiegels in Brand setzte.


Archimedes-Solarkanone, Gemälde von Giulio Parigi, Florenz

Was den Gebrauch von  Brenngläsern in der Antike angeht, so hat man ein Brennglas aus Bergkristall aus der Zeit um 640 v.Chr. aus Ninive gefunden. Und das olympische Feuer der antiken Olympiade wurde ebenfalls mit einem Brennglas entzündet. Mit Hilfe von Destillation durch Sonnenwärme haben, wie Aristoteles berichtet, Seeleute aus Meerwasser Trinkwasser gewonnen.

Chinesische Dokumente aus dem Jahr 20 n. Chr. belegen ebenfalls dort den Gebrauch von Brennspiegeln bei religiösen Zeremonien.

Leonardo da Vinci (1452 – 1519) entwickelt neben vielen anderen wegweisenden Gerätschaften auch einen Parabolspiegel, der zum Trocknen von Kleidung eingesetzt werden kann.

1561 beschreibt der Chemiker und Botaniker Adam Lonicer den Gebrauch von Spiegeln bei der Nutzung des Sonnenlichts zur Destillation von Parfum.

1615 baut der französische Physiker und Ingenieur Salomonde Caus, der als einer der Erfinder der Dampfmaschine gilt, zwei Vorrichtungen, die er auch in seinem Kunstbuch beschreibt. Mittels das Sonnenlicht verstärkenden Glaslinsen und der dadurch erzielten Wassererwärmung in einem Metallkessel betreibt de Caus eine Luftorgel und die wohl erste solarthermische Wasserpumpe, mit der er einen kleinen Springbrunnen in Gang setzt.

Im Jahre 1646 beschreibt der Erfinder der Laterna Magica, der Jesuit Athanasius Kirchner  in seinem Werk Ars magnalusis et umbraeverschiedene von ihm gebaute Sonnenmaschinen (auch für kriegerische Zwecke), und um 1690 wird in Dresden von Ehrenfried Walter von Tschirnhaus  ein weitgerühmter Brennspiegel mit einem Durchmesser von 1,60 m gefertigt, der zu Versuchszwecken in einer Töpferei eingesetzt wird. Er befindet sich heute im Lomonosov Museum in Moskau.

Datei:Brennspiegel von Tschirnhaus.jpgBrennspiegel von Tschirnhaus

1764 erklärt Antoine Laurent de Lavoisier auf wissenschaftlichem Wege, wie eine Temperaturerhöhung in einem Medium auch mittels Sonnenstrahlen durchgeführt werden kann. Ein Jahr später gelingt es dem französischen Naturalisten Georges-Louis Leclerc Buffon mittels 140 ebenen Spiegeln aus einer Entfernung von 100 m Blei zum Schmelzen zu bringen.Schon 1747 war ihm gelungen, in den Gärten des französischen Könighauses aus rund 60 m Entfernung einen Holzstoß zu entzünden, wozu er 300 Einzelspiegel genutzt hatte.In 6 m Entfernung konnte der Solareflektor Silber schmelzen.

1772 benutzt Sir Isaac Newton ein System aus konkaven Spiegeln, um Sonnenstrahlen zu fokussieren. Dieses System wird später von dem russischen Universalgelehrten Michail Wassiljewitsch Lomonossow durch den Einsatz von acht Linsen und sieben Spiegeln weiterentwickelt. Nur zwei Jahre später baut Lavoisier mittels zwei Linsen von 20 bzw. 130 cm Durchmesser einen Solarofen, mit dem er bereits eine Temperaturvon 1.780°C erzielt.

Zum praktischen Einsatz kam ein Solarkocher bereits 1830 während einer Expedition zum Kap der Guten Hoffnung: Der britische Astronom Sir John Herschel nutzte einen solchen Kocher zum Zubereiten seiner Mahlzeiten.

In der Mitte des 18.Jahrhunderts baute Horace Benedikt de Saussure einen „capteur solair“ und erreichte damit 109°C. Er entwickelt eine ganze Reihe von glasgedeckten Solarfängern und gilt damit als der ‚Vater aller Solarkocher’.

Der französische Mathematikprofessor Augustin Mouchot konstruierte ab 1860 eine Reihe von solaren Wassererhitzern aus Reflektoren in unterschiedlichen Formen und wasserdurchflossenen, zylindrischen Absorbern ausgeschwärztem Kupfer. Teils nutzte Mouchot diese Geräte als Solarkocher, teils als Destillierapparat für Branntwein und teils zur Dampferzeugung, um Motoren und Pumpen anzutreiben. Etwa in dieser Zeit konstruiert der bekannte britische Ingenieur Sir Henry Bessemer einen solaren Schmelzofen von 3 m Durchmesser mit kleinen Flachspiegeln und schmilzt damit Kupfer und Zink.


Solarmotor von Mouchot während der Weltausstellung 1878 in Paris

Die Deutschen Stock und Heynemann nutzen als erste das Vakuum zur Wärmedämmung und fokussieren das Sonnenlicht mittels Glaslinsen auf einen Schmelztiegel in einer evakuierten Glaskugel. Damit gelingt es ihnen, Silizium-, Kupfer-, Eisen- undManganprobenzu schmelzen.

Um 1870 tun sich die beiden französischen Ingeniere A. Mouchot und Abel J. Pifre zusammen und bauen Solarkocher für die französischen Truppen in Süd-Afrika, sowie verschiedene Sonnenmaschinen.

Seit den 50er Jahren des 20.Jahrhunderts werden Solarkocher zunehmend in brennholzarmen Gebieten der„Dritten Welt“ eingesetzt. Seit der Jahrtausendwende finden Solarkocher aufgrund rasant gestiegener Energiepreise in den Industriestaaten zunehmend Anwendung.

Die Qualität und Leistungsfähigkeit der Solarkocher wurden 1994 in dem 2. internationalen Solarkochertest im spanischen Almeria unter Beweis gestellt. 25 verschiedene Solarkocher wurden getestet und die Ergebnisse waren bis auf wenige Ausnahmen durchwegs positiv.

Solarkocher sind über viele Jahre in der Praxis erprobt und ständig verbessert worden. Sie haben einen sehr hohen Entwicklungsstand erreicht.