Perpetuum Mobile

Gäbe es ein Perpetuum Mobile, wären die Energieprobleme der Menschheit im Grunde gelöst. Ein Blick auf dieses irreale Konzept, das die Wissenschaft viele Jahrhunderte beschäftigt hat, kann heute noch helfen, die Ökonomie der Energieerzeugung und Energiewandlung und ihre Grenzen besser zu verstehen.

Ein Perpetuum Mobile heißt wörtlich „ein sich ewig Bewegendes“. Es bezeichnet die alte Vorstellung einer Maschine, die unaufhörlich in Bewegung ist, also arbeitet oder Energie freisetzt, ohne dass ihr Energie nachgeliefert werden muss. Eine solche Maschine ist nach den Gesetzen der Thermodynamik nicht möglich. Entwürfe von Perpetuum Mobiles hat es historisch in großer Vielfalt gegeben. Aber schon Leonardo da Vinci (1452-1519) äußerte die Vermutung, dass ein mechanisches Perpetuum Mobile nicht existieren kann. Seit Isaac Newton (1642-1727) und Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) gilt die Frage der Unmöglichkeit mechanischer Perpetuum Mobiles als wissenschaftlich geklärt. Typen von Perpetuum Mobiles werden heute danach klassifiziert, welchen Hauptsatz der Thermodynamik sie verletzen.

Ein Perpetuum Mobile ersten Typs verletzt den ersten Hauptsatz der Thermodynamik, den Energieerhaltungssatz, da sie Energie aus nichts erzeugt. Hierunter fallen alle Maschinen, deren Energiehaushalt zyklisch konzipiert ist, das heißt, die alle Energie, welche sie für ihren Antrieb benötigt, selbst erzeugt. Beispiel wäre etwa ein Rad mit angeschlossenem Generator, das durch seine Drehung Strom erzeugt, der wiederum die weitere, gleich bleibende Drehung des Rades ermöglicht.

Ein Perpetuum Mobile zweiten Typs beruht darauf, aus dem Reservoir umgebender Wärme mechanische Energie zu erzeugen, ohne dass dabei in der Umgebung bleibende Veränderungen entstehen. Dieses Konzept verstößt gegen den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, den Entropiesatz, denn es würde ständig die Entropie eines abgeschlossenen Systems mindern. Beispiel wäre ein Schiff, das seine Antriebsenergie allein aus der Wärme des umgebenden Wassers erzeugt.

Die Bezeichnung Perpetuum Mobile dritten Typs wird unterschiedlich verwendet. Gemeinsam ist auch diesen Maschinenentwürfen, dass irreale Bedingungen wie eine

Temperatur von 0 K („absoluter Nullpunkt“) oder das vollkommene Fehlen von Reibung ihren Funktionsbedingungen zugrunde gelegt werden müssen. Da diese Bedingungen nicht völlig, aber näherungsweise erreicht werden können, können Perpetuum Mobiles dritten Typs ebenfalls „beinahe“ existieren, also als energetisch lange anhaltende Arbeits- oder Bewegungssysteme. Beispiel für solche lang anhaltenden Systeme wäre die Arbeit eines Kernkraftwerks oder der Umlauf der Planeten in unserem Sonnensystem.