Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

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Re: Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

Beitragvon McDaniel-77 » Fr 19. Dez 2014, 00:57

Dann hilft vielleicht drüber nachdenken fallili?!

Freilich kannst du mehr Behälter verbauen, aber dann steigt die Höhe und damit der Wasserdruck und der Kompressor muss mehr leisten.

Man muss das Optimum finden, wann der Kompressor am effektivsten Luft pumpt.

Yukterez hat auch einen Denkfehler, der vielen Leuten unterkommt.

Yukterez hat geschrieben:Statt die Behälter mit Luft zu füllen wäre es billiger mit der Energie des Kompressors lieber gleich das Laufband zu betreiben. Wenn es denn aber unbedingt Luft sein muss wäre es wohl gescheiter den Kasten anzubohren und den Schlauch von unten zu verlegen anstatt ihn über den Rand hängen zu lassen.

Nö, denn wenn man nur das Laufband (Kette) antreibt, hat man keinen Gewinn. Der Trick ist die Auftriebskraft, durch die Behälter, die mit Luft gefüllt sind. Außerdem nützt es nichts, den Behälter von unten anzubohren, denn der Wasserdruck ist nur abhängig vom Luftdruck und der Höhe der Wassersäule. Der Luftdruck hebt sich gegenseitig auf, also muss der Kompressor nur den Wasserdruck überwinden. Bei 0,2 bar könnte es schon möglich sein 250 Liter pro Minute raus zu blubbern. Dann würden 10 Behälter gefüllt werden und die Apparatur wäre um 10 Behälter weiter gedreht. Wenn man annimmt, dass zwischen den Behältern 50 cm Abstand sind, dann entspricht das einer Wegstrecke von 5 m.

Kraft x Weg = Nm = 981 N * 5 m = 4.905 Nm (pro Minute!?)

Hmm...

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Re: Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

Beitragvon Yukterez » Fr 19. Dez 2014, 01:16

McDaniel hat geschrieben:Freilich kannst du mehr Behälter verbauen, aber dann steigt die Höhe

Man kann auch die Behälter kleiner machen.

McDaniel hat geschrieben:und damit der Wasserdruck

Das passiert nicht erst ab einem gewissen Grenzwert sondern stufenlos.

McDaniel hat geschrieben:Der Trick ist die Auftriebskraft, durch die Behälter, die mit Luft gefüllt sind.

Die Luft hinunterzudrücken kann nicht weniger Energie kosten als beim Auftrieb freigesetzt wird.

Jede Rechnung genau auf dieser Annahme aufbauend und deshalb gar nichts anderes herausbekommen könnend,

Bild
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Re: Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

Beitragvon fallili » Fr 19. Dez 2014, 01:43

@McDaniel
Man kann das natürlich ausrechnen - aber man kann es sich auch ganz einfach überlegen.

Ein ganz simpler "Kompressor" wäre machbar, indem man einfach einen von "Deinen Behälter" auf die Wasseroberfläche aufsetzt und dann nach unten drückt. Dann hat man unten genau den gewünschten luftgefüllten Behälter (wegen des Wasserdruckes natürlich nicht mehr vollständig luftgefüllt) den man auch bei diesem "genialen" Generator antrifft. Das "Runterdrücken" benötigt Energie - wo geht diese hin - natürlich ist sie ganz einfach in der komprimierten Gasblase.

Und dann schaut man was man beim hochsteigen von diesem Behälter wieder an Energie gewinnen kann - und das ist logischerweise nicht mehr als man beim "runterdrücken" gebraucht hat.

Und nun bleibt nur mehr die Frage- warum sollte ein externer Kompressor, der die Luft eben über einen Schlauch in den Behälter presst, dann weniger Energie dazu benötigen als "mein" Simpel-Kompressor?
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Re: Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

Beitragvon McDaniel-77 » Fr 19. Dez 2014, 02:19

Weil dein Simpelkompressor völlig am Konzept vorbei geht fallili.

http://www.nitto-kohki.eu/images/stories/products/pumps_and_air_compressors/ac_pumps_and_compressors/ac_linear_piston_compressors_lp/ac_0902_de.pdf

So ich habe eine 0,2 bar Kompressor gefunden, der liefert sogar über 50 Liter pro Minute und braucht dabei nur 80 Watt.

Bild
Bild

Dann baut man das Gerät, damit man leichter rechnen kann, auf einen Zahnkranz mit 1,02 m Umfang. D.h. die Auftriebskraft von rund 981 N wird durch den Kettenantrieb in eine Drehkraft umgewandelt, bei einer Umdrehung entspricht das 1.000 Nm.
Die Pumpe kann pro Minute zwei Behälter füllen, d.h. die Kette darf in der Zwischenzeit nur 1,02 m weiter wandern, der Abstand zwischen den Behältern beträgt 51 cm, das Zahnrad dreht sich einmal.

Pro Sekunde dreht sich das Zahnrad dann nur 1/60-stel mal.

Leistung = Drehmoment mal Winkelgeschwindigkeit = 1.000 Nm * 1/60 s * 2pi = 104 W

Der Kompressor benötigt 80 W und der Generator liefert 100 Watt.

Wo ist der Fehler?

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Re: Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

Beitragvon Yukterez » Fr 19. Dez 2014, 02:45

McDaniel hat geschrieben:Wo ist der Fehler?

Der Kompressor liefert das angegebene Volumen nur bei 1 Bar Außendruck. Davon dass er das Volumen so auch beliebig tief pumpen kann ist in der Herstellergarantie keine Rede.

Bild, Bild
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Re: Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

Beitragvon Yukterez » Fr 19. Dez 2014, 02:51

Bild hat geschrieben:Verlustenergie durch Reibung

Es darf auch ohne Verluste nur so viel herauskommen wie man hineinsteckt.

Bild, Bild
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Re: Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

Beitragvon McDaniel-77 » Fr 19. Dez 2014, 03:45

Yukterez, das ist die Frage.

Wenn der gezeigte Kompressor 55 l/min bei 0,2 bar liefert, heißt das dann, dass unter 2 m Wassersäule nur noch 44 Liter rausblubbern, da die 55 l gegen den Wasserdruck (0,2 bar) entweichen?

Auf dem Weg nach oben expandiert die Luft allerdings im Auftriebsbehälter, d.h. die Auftriebskraft nimmt nach oben hin zu. Vermutlich wird das so gemessen, dass man einen Widerstand einbaut der 0,2 bar entspricht und dann entweichen 55 l/min? Sind die dann komprimiert 55 l oder expandiert?

Hmm...

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P.S.: Spacerat, der Generator erzeugt Strom, dieser wird teilweise verbraucht um den Kompressor zu betreiben. Baut man die Anlage optimal, wird der Überschuss größer. Damit könnte man einen Pufferspeicher 24/7 elektrisch heizen.
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Re: Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

Beitragvon fallili » Fr 19. Dez 2014, 11:22

@McDaniel

Machen wir es anders - bauen wir selber den Kompressor mit maximalem Wirkungsgrad.
Dazu brauchen wir nur ein große reibungsfreie Fahrradpumpe.
Die soll einen quadratischen Stempel mit 10 cm Kantenlänge haben und 2,5 m hoch sein. Dieser Wert ist deswegen so schön, weil man dann mit 10 cm Hub genau einen Liter Luft aus der Pumpe rauspresst - insgesamt also 25 l. Wie im Bild wird ein Schlauch zum Auftriebsbehälter gelegt.
Dort herrscht ein Überdruck vom 0,2 bar - folglich werden wir irgendwann den Stempel der Fahrradpumpe auch mit diesem Druck nach unten pressen müssen. 0,2 bar ist 20 000 N/m°2 was für die Stempelfläche von 100 cm^2 also eine Kraft von 200 N bedeutet.

Bevor die erste Luftblase in das Gefäß strömt, muss aber der Druck in der Fahrradpumpe von 1 auf 1,2 bar gebracht werden. Dazu nehmen wir die ideale Gasgleichung p*V = konstant - also muss das Volumen in der Pumpe von 25 l auf 20,88 l gebracht werden. Dazu brauchen wir auch schon Energie. Da der Druck zum Glück linear steigt ist diese leicht zu berechnen, wir bewegen den Kolben 42 cm und dabei wird der Druck um 0,2 bar erhöht - Kraftaufwand daher beginnend bei 0 N auf 200 N linear steigend.
Das ist also mit einem Energieaufwand von 0,42 m * 100 N also 42 Nm gleichzusetzen.

Was ich nun noch machen muss, ist diese 20,8 l in den Auftriebsbehälter zu pressen:
Kraft 200 N Weg 2,088 m = 417 Nm Energie.
Gesamtenergieaufwand 459 Nm die ich an der Fahrradpumpe loswerde.

Dann schau'n wir uns den "Auftriebsgenerator" an.
Wir haben nun eine Volumen von 20,88 l Luft in 1,2 m Wassertiefe - das wird sich beim 2 m hochsteigen im abnehmenden Wasserdruck wieder auf 25 l ausdehnen.
Diese Ausdehnung ist auch wieder linear, wir können also den Mittelwert von 20,88 und 25 l als wirksames Volumen hernehmen - gibt 22,94 l.
Dieses "Durchschnittsvolumen" steigt also 2 m hoch und das mit 229,4 N an Kraft
Energieumsatz: 229,4 N * 2 m = 458,8 N (wenn ich alle Kommastellen berücksichtigt hätte wärs noch schöner passend)

Traraa und Tusch - bei einem reibungsfreien Kompressor und wenn ich noch vernachlässige, dass das Gas in der Fahrradpumpe beim zusammenpressen warm wird, krieg ich also genau das an Energie beim Auftriebsgenerator raus was ich an der Fahrradpumpe reinstecke.
Und wieder ist der Traum vom Perpetuum Mobile nachweislich zerstört worden!
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Re: Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

Beitragvon fallili » Fr 19. Dez 2014, 13:15

Das ist seine Aufgabenstellung!
Er hat das Bild mit den 25 l Auffangbehältern eingestellt, und wenn ich nicht will, das während des Aufstiegs Luft so ungenützt daneben "rausblubbert" muss ich den Behälter genauso füllen wie ich es beschrieben habe.
Wenn Dich das in Konfusion stürzt kann ich nix dagegen machen.
Sollte eigentlich nicht so sein - dass der Kompressor von McDaniel 80 % der Energie "verbrät" hast Du ja sehr gut erkannt und erklärt.
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Re: Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

Beitragvon fallili » Fr 19. Dez 2014, 13:42

Highway hat geschrieben:
Aufgabenstellung hat geschrieben:...Die Pumpe kann pro Minute zwei Behälter füllen....

Na ja, wenn es Dich überfordert, dass ich die Energiebilanz nur für einen Behälter aufgezeigt habe kann Dir wirklich keiner mehr helfen.
Aber das Du bei Energiebilanzen mit dem Faktor 2 Schwierigkeiten hast, ist ja bekannt und daher halte ich eine weitere Diskussion mit Dir wieder mal nur für Zeitverschwendung.
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