Gravitations-Akku ;-)

[stephezapo]

Die Idee ist ein bissl verrückt aber es wäre interessant sowas auszuprobieren:

Ich suche einen Ersatz für Solar-Akkus, die nicht nur teuer sind sondern auch eine begrenzte Anzahl von Ladezyklen haben.

Jetzt meine Idee: eine Art Flaschenzug, 2-3m hoch, mit einem Gewicht dran (je nach Batterieleistung mehr oder weniger schwer). Scheint die Sonne wird das Gewicht hochgezogen. Scheint sie nicht, dient die durch das Solarmodul angetriebene Elektro-Winde als Generator, der durch das Gewicht angetrieben wird. Das ganze hat ne riiiiiesen Untersetzung, ähnlich wie bei einer Uhr, wo sich die Feder ganz langsam ausdehnt, aber die Rädchen ganz schnell drehen.

Was meint ihr? Wäre vom Wirkungsgrad wahrscheinlich nicht so effektiv, aber hätte quasi unbegrenzt viele Ladezyklen.

[BastelWastel]

Wäre vom Wirkungsgrad wahrscheinlich nicht so effektiv
Das dürfte noch optimistisch sein..

aber hätte quasi unbegrenzt viele Ladezyklen.
naja..ich werf mal mechanische Abnutzung in den Raum..

Vllt wäre da ne Brennstoffzelle ne ecke besser. Soll das ein Gedankenspiel sein oder wirklich praktischen Einsatz finden.

[uwegw]

Mal nachrechnen, in welchen Größenordnungen das Gewicht liegen müsste...

Angenommener Akku: 12V 100Ah, also eine Energie von 1200 Wh bzw 4320000 Joule.

Diese Energie soll nun in eine Gewicht gesteckt werden, das dabei 3m gehoben wird.
Also Epot= m*g*h nach der Masse umstellen.

m= E /(g*h) mit E = 4320000 Joule und m=3m
Macht eine Masse von 146788,991 Kilogramm.

Du müsstest also 146 Tonnen aufhängen!!!

[markusj]

Das Problem mit dem verflixten Wasserstoff ist, dass er so klein ist.
Wenn man nicht spezielle Maßnahmen ergreift, diffundiert der durch alles mögliche.

mfG
Markus

[Gock]

Prizipiell schon eine gute Idee. Der Wirkungsgrad dürfte mit Hobbymitteln wahrscheinlich wirklich unterirdisch sein, aber gut.
Darüberhinaus sollte man nicht vergessen, wie viel Energie in einem Akku tatsächlich gespeichert ist. Schließlich willst Du einen ersetzen.
Betrachtet man nur einen einzelnen, kleinen Mignonakku mit 2500mAh, NiMH. Die el. Energie, die da drin steckt ist etwa: E=U*I*t = 1,1V*2,5A*3600s=10890J.
E=m*g*h, bei 1m Höhe ergibt sich: m=1110kg!
Das ist die potentielle Energie von 1t in 1m Höhe, wenn auch ohne jegliche Verluste in der Rechnung.
Ist schon erstaunich, was so ein kleines DIng theoretisch kann. Wenn Du jetzt noch Verluste reinrechnest und statt 1m dann 3 m nimmst, musst Du am Ende wahrscheinlich 1 Auto hochziehen, um 1 Mignonakku zu ersetzen.
Gruß

Edit: Da kam wohl noch wer auf die Idee...

[Nighthawk]

Die Idee hatten viele schon mal. Lohnt aber erst bei großen Höhen und großen Massen, siehe Stichwort Pumpspeicherkraftwerk.

Kannst ja mal selber nachrechnen. Potentielle Energie ist Masse*Erdbeschleunigung*Höhe (m*g*h).

Zum Vergleich: ein normaler Modellbauakku liefert ca 50kJ Energie, die Verbrennung von 1 l Benzin schon 32MJ. Also brauchst du wie gesagt entweder viel Masse oder große Höhen um ansatzweise mit den herkömmlichen Energiespeichern konkurrieren zu können (was "Kapazität" betrifft). Wenn dich das Thema unbegrenzte Ladezyklen interessiert, mach dich mal über Schwungradspeicher oder Druckluftspeicher schlau. Bei kurzfristigem und hohem Energiebedarf werden auch oft Kondensatorbänke verwendet, die sind aber teuer und können nur wenig Energie speichern (dafür aber extrem schnell abgeben, siehe Railgun).

Schönen Abend
Nighthawk

Edit: Und auch ich war zu langsam ](*,) :mrgreen:

[stephezapo]

hm dann war ich da wohl etwas zu voreilig mit meinen Ideen.
Schade, aber ich hatte schon eine dunkle Vorahnung dass da was größenordnungsmäßig nicht hinhaun wird.
Aber vielen Dank für die schnellen Antworten!
Trotzdem, das gleiche Prinzip kann in kleinem Maßstab praktisch angewendet werden:

http://www.gadgettastic.com/2008/02/19/gravity-powered-led-floor-lamp/

[uwegw]

Klar, Uhren funktionieren seit Jahrhunderten nach diesem Prinzip.

Eine weiter Möglichkeit zur kurzfristigen Energiespeicherung in mechanischer Form wäre übrigens eine rotierende Masse, also ein Schwungrad. Damit hat es sogar mal ernsthafte Versuche für einen Busbetrieb gegeben:
http://de.wikipedia.org/wiki/Gyrobus

[Gock]

Ja und sogar Rennwagen und andere kuriose Dinge wurde mit Schwungrädern betrieben...
http://www.energyprofi.com/jo/Speicher-fuer-mechanische-Energie-im-Nahverkehr.html
Gruß

[robofan34]

Hallo

Ich werd auch mal schnell meinen Senf dazugeben O:)

Wie schon uwgw vorgerechnet hat, besitzen Massen in Verwendung als Energiespeicher (Potentielle Energie) ein sehr bescheidenes Energieaufnahmevermögen. Auch Schwungräder benötigen große Massen die in sehr hohen Drehzahlen versetzt werden, um daraus wieder entsprechend lange Energie zu entnehmen.

Besser sieht es bei thermischen Speichern aus. Vor allem Flüssigkeiten können enorme Energien speichern. Die Frage ist nur, in welcher Form will ich die Energie wieder entnehmen? Wenn die Flüssigkeit mit elektrischer Energie aufgeheizt wird, hat man schon mal Verluste. Bei der Umwandlung von Wärme in elektrische Energie dann nochmal, und somit ist der Wirkungsgrad ziemlich .....tief [-(

Anwendung finden diese Energiespeicher vor allem bei Solarheizungen (Pufferspeicher), aber auch bei Solarkraftwerken (Ein spezielles Öl wird durch Hohlspiegel erhitzt und in riesigen Tanks gespeichert - bei Nacht in Turbinen in Strom umgewandelt)

naja...in aller Kürze

harri

[pongi]

Leider ist Wärme die niedrigwertigste Energieform (vor allem bei niedrigen Temperaturen). Damit meine ich, dass man wenig Wärme nur sehr schwer in eine andere Energieform umwandeln kann (zB Wasser mit 80°C). Dafür wird aber Wärme sehr leicht aus allen anderen Energieformen erzeugt (wenn auch meistens unbeabsichtigt durch Verluste).


Wenn die Flüssigkeit mit elektrischer Energie aufgeheizt wird, hat man schon mal Verluste.

Bist Du Dir da ganz sicher? Bei elektrischen Geräten bestehen die Verluste hauptsächlich aus Wärmeverlusten. In diesem Fall ist aber genau das erwünscht, man will ja schliesslich viel Wärme erzeugen. Sicher, Verluste gibts überall, aber ich meine, dass der Wirkungsgrad bei einem elektrischen Wasserhitzer besser ist, als zB mit einer Gasflamme, bei der mit dem enstehenden Rauch Wärme anderwertig entweicht.

Gruss

pongi

[robofan34]

Hallo

Du hast recht, wenn du sagst, dass Wärme ja erwüscht ist, aber der Knackpunkt liegt ganz wo anders. Die Elektrische Energie muss ja mal erzeugt werden. Wenn man das mit Solarzellen macht, dann hat man bestenfalls 17% Wirkungsgrad!!! Das ist nicht besonders viel. Dann die Umwandlung in Wärm --- wieder Verlust---und dann wieder retour---ist nicht gerade die effektivste Variante.

Wenn man aber die Sonnenwärme direkt nutzen kann, dann siehts schon besser aus. Es bleiben aber immer noch die Verluste bei der Umwandlung von Wärme in Elektrische Energie. Ne Dampfturbine ist mit 60%?? auch nicht gerade die Wucht.

Also zusammengefasst. Es funktioniert, aber es kommt auf den Verwendungszweck an. Abgestimmt auf die Anwendung lassen sich sicher sinnvolle Konstruktionen bauen

harri

[Besserwessi]

Für große Solarenergieanlagen ist der "Umweg" über die Wärme gar nicht so schlecht. Der Wirkungsgrad (Sonne -> Strom) kann über 20% liegen, und damit über dem von Solarzellen die den direkten Weg gehen. Da man die Wärme sowieso als Zwischenstufe hat gibt es da bei der Speicherung auch nicht mehr viele Verluste.

Das dumme ist nur, das das nur ohne Wolken geht und nur ab einer gewissen größe lohnt. Also nichts für Deutschland, aber was für Spanien, Mexiko, USA usw.

[robofan34]

hallo

So iss es!!! und damit wäre der Beweis erbracht, das Größe doch von Bedeutung ist hihi

harri

[oberallgeier]

... Solarenergieanlagen ... Wirkungsgrad (Sonne -> Strom) kann über 20% liegen, und damit über dem von Solarzellen die den direkten Weg gehen ...Das Problem ist bei den Solarzellen, dass ihre spektrale Absorption nur auf einem kleinen spektralen Band geht (da wo diese Geschichte mit dem Elektronenniveau stimmt). Das heißt leider auch, dass das meiste Licht, das auf die Solarzellen fällt, zu hart oder zu weich ist, um die Elektronen in der richtigen Weise anzukicken. Man arbeitet heute an Solarzellenmaterialien die eine breitere spektrale Absorption haben. Damit wäre dann der Wirkungsgrad einfach anzuheben. Natürlich klingen die Erwartungen, wie immer, recht hoch. Aber es ist schon absehbar, dass der bescheidene Wirkungsgrad deutlich angehoben werden kann.

Na ja, und die eingangs erwähnte Idee wird ja, wie schon bemerkt, in Pumpspeicherkraftwerken realisiert. Aber da hat man auch mehr Höhe. So bringt die obere Stufe des Lünerseekraftwerkes in Vorarlberg knapp 1000 m zustande. Das plätschert unten dann ganz munter aus 2x2 Düsen mit jeweils etwa schulterbreitem Durchmesser aufs Peltonrad. Blos raufzu gehts wesentlich moderater :(. Ja, Größe bringts wirklich.

[Besserwessi]

Den wesentlichen Vorteil, den man bei der Solarenergie über wärme nutzt, ist es die Starhlung zu konzentrieren. Ohne Konzentrator ist der Wirkungsgrad theoretisch auf etwa 37 % begrenzt. Diesen Wert kamm man mit Konzentrator auch dem thermischen Umweg schon fast erreichen.

Mit den Erwartungen muß man vorsichtig sein bei ganz neuene Technologien. Es wird gerne von großen Möglichkeiten geredet um Geld zu bekommen. Da hilft es dann sogar wenn man nicht viel weiss, dann kann einem das keiner so leicht wiederlegen.

[Edblum]

Den wesentlichen Vorteil, den man bei der Solarenergie über wärme nutzt, ist es die Starhlung zu konzentrieren. Ohne Konzentrator ist der Wirkungsgrad theoretisch auf etwa 37 % begrenzt. Diesen Wert kamm man mit Konzentrator auch dem thermischen Umweg schon fast erreichen.

Mit den Erwartungen muß man vorsichtig sein bei ganz neuene Technologien. Es wird gerne von großen Möglichkeiten geredet um Geld zu bekommen. Da hilft es dann sogar wenn man nicht viel weiss, dann kann einem das keiner so leicht wiederlegen.

Ich arbeite an eine Stirlingmotor fuer niedrige Temperaturen (90 Grad C). Diese Temperaturen sind leicht zu erreichen mit Solaranlagen fuer Warmwasser zubereitung. Eine Stirlingmotor gibts bei:

http://www.emachineshop.com/machine-shop/New-Simplified-Heat-Engine/page150.html