Energiespeicher

Sonnenaufgang · Anmeldungsdatum: 01.10.2008 Beiträge: 5 Wohnort: Bielefeld

Ich hab da mal eine Frage die mir nicht aus dem Kopf geht:

Ich habe im Garten einen Stein der wiegt 1000 kg. Ich habe an dem Stein eine Vorrichtung, die ihn in die Höhe ziehen kann und wenn ich Strom benötige den Stein hinab läßt, wobei dann die Fallenergie genutzt wird um mit einem Dynamo Strom zu erzeugen.

Ich benötige 20.000 kWh Strom im Jahr.

Wie hoch muß ich den Stein ziehen, damit er mir übers Jahr verteilt 20.000 kWh Strom zur Verfügung stellen kann?

Hat einer von Euch einen Tipp, wie ich dass berechnen kann?

Für Eure Hilfe bedanke ich mich im voraus.

Johann Hammer

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Willkommen im Forum. Eine interessante Frage hast du da.

Bist du mit dem Begriff der "potentiellen Energie" vertraut? Du müsstest den Stein auf eine gewisse Höhe h heben, wo seine potentielle Energie 20.000kWh höher ist, als wenn er in deinem Garten liegt.
Wenn du den Stein absenkst könntest du diese zusätzliche Energie dann über das Jahr hinweg wieder schrittweise in andere Energieformen umwandeln und so nutzen.

Das interessante bei deinen Werten ist, dass das für ein ganzes Jahr so nicht geht. Selbst wenn man diesen Stein unendlich von der Erde entfernen würde, hätte er nur ca. 17,4kWh potentielle Energie gegenüber der Erdoberfläche.
Würde man dem Stein die Energie als kinetische (Bewegungs-)Energie mitgeben, ihn also quasi von der Erde aus abschießen wollen, würde er sogar nie mehr zurückkommen. Big Laugh

(Vgl. dazu auch den Begriff der Fluchtgeschwindigkeit).

Hast du dir die Werte spontan überlegt und willst das Problem grundsätzlich durchdenken, oder wie ist die Aufgabe zu betrachten?

Sonnenaufgang · Anmeldungsdatum: 01.10.2008 Beiträge: 5 Wohnort: Bielefeld

Ich versuche es mal selbst:

1 W = 1 kg * 1 m / 1 s

=> 1.000 W = 1.000 kg * 1 m / 1 s

=> 1.000 Wh = 1.000 kg * 1 m / 1 h

und ich glaube da fängt mein Problem an.

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Ja, da das beschriebene Produkt rechts vom Gleichheitszeichen der Impuls eines Objekts ist.

Leistung aber:

ist Arbeit/Energie pro Zeit, somit Joule pro Sekunde bzw. Watt.

Und Arbeit ist Kraft mal Weg.

P.S. Um das relativ genau zu beschreiben benötigt man das Integral der Feldstärke des Gravitationsfeldes und die wird zunehmenst null, in solch extremalen Höhen. Um nicht zu sagen, dass die potentielle Energie negativ werden würde LOL Hammer

(vorbehaltlich, dass mein Maple sich nicht verrechnet hat Big Laugh

)

Sonnenaufgang · Anmeldungsdatum: 01.10.2008 Beiträge: 5 Wohnort: Bielefeld

Hallo para,

erstmal vielen Dank für Deine schnelle Antwort.

Der Begriff potentielle Energie sagt mir bis jetzt noch nicht, aber ich schaue mal bei Wikipedia nach.

Auf die Frage bin ich gestoßen, weil mich eine autarke Energieversorgung interessiert. Mit Solarzellen auf dem Dach kann man die Energie einfangen aber nicht speichern. Batterien in diesen Dimensionen stehen auch noch nicht zur Verfügung oder sind sehr teuer. Da kam ich auf die Idee der Energie mit der Erdanziehungskraft. Den Stein habe ich noch nicht. Wenn man mir aber sagen würde mit einem 10.000 kg Stein und einer Höhe von 10 Metern ist dies zu lösen, dann würde ich mir den Stein besorgen und ein 10 m tiefes Loch in den Garten graben. Wobei ich aber noch nicht weiß wie groß ein 10.000kg Stein ist.

Gruß Johann

wishmoep · Anmeldungsdatum: 07.09.2008 Beiträge: 1342 Wohnort: Düren, NRW

Nimm einen Bleiklumpen, das "schwerste" nicht-radioaktive Atom ^^.

bei 10 Metern Höhe und 10 Tonnen (weißt du wie verdammt viel das ist, und wie man das vllt. befestigen müsste?) erhalten wir eine potentielle Energie von:

Wenn wir diese Energie auf ein Jahr aufgeteilt nutzen wollen erhalten wir:

Viel zu wenig. 31 milli-Watt. Weißt du wie viel Watt eine Kaffeemaschine zieht? Circa 1kW!

Ich belächel ja schon die Herren im Breisgau mit ihrem Rum-ge-solare smile

, aber solch eine Art von "autarker" Energie - kein Kommentar - besorg dir Erdwärme!
Ich hätte gerne selber einen kleinen Hochtemperatur-Kugelhaufen-Reaktor ^^.

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

JoeDormann · Anmeldungsdatum: 07.05.2011 Beiträge: 4

Hallo,
ich beschäftige mich gedanklich auch schon länger mit dem Speichern von Photovoltaik-Energie.
Auf der Suche nach einem brauchbaren Ansatz bin ich hier gelandet.

Was mich irritiert, ist das gleich soviel Energie gespeichert werden soll.
Was spricht dagegen, lediglich Energie für 24 Stunden zu speichern, ohne auf Batterien zurückgreifen zu müssen?

Angenommen man wollte lediglich 10 kw nutzbare elektrischer Energie speichern(Verluste vorerst mal weggelassen), so sollte die Dimension nicht so drastisch sein, wie bei obigem Bedarfsansatz.
Um eine max elektrische Leistung von 2,5kw beziehen zu können, bei einem Systemhub von 5m, dürfte das benötigte Gewicht recht groß sein. Möglicherweise so groß, das es sich mechanisch nicht sinnvoll/ökonomisch umsetzen ließe!?

Die elektromechanische Ausführung dürfte auch Kopfschmerzen bereiten (Steuerung, Bremse, Entriegelung, etc...) !?

Kennt ihr Jemanden, oder ein Projekt, welches sich ernsthaft mit der Thematik beschäftigt(e) ?

Gruß Joe

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

JoeDormann · Anmeldungsdatum: 07.05.2011 Beiträge: 4

Vielen Dank für das schnelle Echo :-)

Zweck ist, überschüssige Energie der Photovoltaikanlage lokal möglichst preiswert zu speichern und in der Nacht zur Verfügung zu stellen. Hierbei spielt auch Wartung und Reparatur eine Rolle, also insgesamt eine nachhaltige und die Umwelt nicht belastende Methode.

Ein weiterer Grundgedanke ist, soweit wie möglich den Strom selbst zu verbrauchen und nicht unbedingt als Einspeiser fungieren zu müssen.

Bei einem Gesamtbedarf von ca. 10kw/Tag im Mittel, sollte die Anlage zudem möglichst nicht überdimensioniert sein.

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

JoeDormann · Anmeldungsdatum: 07.05.2011 Beiträge: 4

Vielen Dank für die Antwort,
so sehe ich ein, das mit Heben nichts gescheit zu machen ist.

"50 Ampere(ca.10kw/H) als Privatmann sehe ich so nicht, gemeint war eine Strombedarfspitze von max. 2,5kw/H*1.5(Waschmaschine), auch wenn mal die Sonne 2 Tage tagsüber keinen speicherbaren Überschuss bringt.

Welche Alternativen bleiben also, Sterlingmotor, der mit 80 Grad warmem Wasser bis zu 2.5kw/H erzeugen kann?
Das was ich bisher darüber gelesen habe, läßt mich vermuten, das es etwas viel kosten würde.
Alternativ Knallgas produzieren wäre sicher preiswert möglich, aber ich bin kein Bombenbauer und will es auch nicht werden ;-)
Hmm, das H2-Gas vom Sauerstoff trennen? Gibts da einen preiswerten Ansatz? Habe gelesen das in Schweden ein Prototyp zuverlässig arbeiten soll.
Wäre ja ein guter Weg für einfache Wärmeerzeugung und über Brennstoffzelle auch für Strom. Villeicht täte es auch ein kleines BHKW das mit dem Gas gut liefe? Aber das entstehende Wasser bei niediger Motortemperatur ergibt zwangsläufig Korrosionsprobleme.

Irgendwie komme ich da nicht weiter.
Das eigentliche Problem ist doch eine möglichst verlustarme Umwandlung von Wärme zu Strom. Soweit mir bekkant, ist ein funktionierendes Modell Wärmepumpe-Stirlingmotor das sich selbst am Laufen hält und dabei noch nutzbaren Strom und Wärme erzeugt, nicht bekannt.
Vielleicht seid ihr da schon weiter und habt ggf. ein paar Hinweise für mich?

Gruß Joe grübelnd

PS: Zudem hat man doch allgemein das Problem, das private Automie ohne Geldumsatz für diese Gesellschafts-, Wirtschaftsform nicht konform zu sein scheint, also unerwünscht ist. Sonst wären wir da bestimmt schon viel weiter! Aber ich habe keine Lust mehr, den Planeten mitzuverwursten.
Also brauche ich nachhaltige Alternativen! Vielleicht Luft anhalten, oder überhaupt keinen Strom zu nutzen.
Hammer

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

dein zentrales problem liegt darin, dass du zwar mit nem e-motoerchen prima wasser den berg hochpumpen kannst, und hinterher dann wieder das wasser ueber ein muehlrad ablaufend benutzen kannst um das e-motorchen (nennt sich in dieser betriebweise dann "generator") zu drehen, und dass du in solchen konfigurationen dann auch sehr hohe wirkungsgrade von sagen wir mal an die 80,90% erzielen kannst...

...aber wehe du hast da einmal zwischendurch waerme draus gemacht, dann ist dir bei der rueckumwandlung waerme --> strom der carnot-wirkungsgrad brutalstens im wege: sowas ist also zu meiden

und ansonsten schliess ich mich dem tenor von GvC an

gruss

ingo

btw.: bis auf wenige ausnahmen wo dies sinnvoll ist, halte ich von der ganzen photovoltaik im hieseigen privatbereich derzeit nicht viel, beginnend damit dass die leute da finanziell gandenlos abgezogen werden, weiter ueber den fact dss die meisten der billig-anlagen fuer ihre herstellung/betrieb mehr energie verbrauchen als sie waehrend ihrer gesamten lebenszeit produzieren (wo da der nachhaltigkeitsgedanke liegt ist mir schleierhaft) bis zu dem fact dass man den so erzeugten strom meist nicht orts- und zeitnah nutzen kann.
das mag bei ner andalusischen sonnenfarm anders aussehen, beim deutschen privatverbraucher sehe ich das jedenfall nicht.

p.s.: ich hab prinzipiell erstmal nix gegen die nutzung "alternativer" energien und so, ich plaediere nur fuer eine sinnvolle nutzung

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

magician4 · Anmeldungsdatum: 03.06.2010 Beiträge: 914

<-- sich sofort ein bookmark setzt

danke franz!

..wobei, man sollte fair bleiben, das eben erstmal nur zeigt, dass die leute da den hals net vollbekommen koennen, und dass die oekoschine halt auch jede menge zwielichtiges gesindel zu bieten hat.

der artikel widerlegt hingegen nicht, dass in einem solchen anlagen-park-stil breakeven oder besser erreicht werden koennte.

aber feinherb ist die nummer allemal, besonders fuer oekofreunde hier die den strom von dort dann teuer erstehen

danke nochmals

ingo

JoeDormann · Anmeldungsdatum: 07.05.2011 Beiträge: 4

Hmm,

Wegen der Aussage von magican4: "...weiter ueber den fact dss die meisten der billig-anlagen fuer ihre herstellung/betrieb mehr energie verbrauchen als sie waehrend ihrer gesamten lebenszeit produzieren (wo da der nachhaltigkeitsgedanke liegt ist mir schleierhaft)"

ich suchte nach gesamtenergetischer Betrachtung alternativer Energien, und fand folgenden Link.
http://www.volker-quaschning.de/datserv/kev/index.php

Wenn ich die Zahlen von CIS-Modulen betrachte, liegen die absolut vorn, mit einer energtischen Amortationszeit von ca. 15 Monaten in Deutschland.
Allerdings mag ich CIS nicht.

Der Erntefaktor fällt für die Mono's mit 5,5 am geringsten aus, aber dennoch deutlich über 1.

Demzufolge scheint es doch möglich zu sein, mehr Energie aus Photovoltaikanlagen herauszuholen, als man insgesamt dafür aufwendet.

Billiganlagen z.B. aus Fernost werden auf modernsten Anlagen produziert, und stehen i.d.R. lokalen Produktionen in nichts nach. Knackpunkt ist die ordentliche Vermessung der Module für eine passende Zusammenstellung der Strings. In der Produktion des Basismaterials für die Wafer, wird die meiste Energie verbraucht. Hersteller sind aber nur sehr wenige spezialisierte Firmen, und die verballern Energie auch nicht sinnlos.

Insgesamt denke ich, das es schon Sinn macht, gut selektierte Module zu Billigstpreisen zu verwenden, und die sind ab 1,3Euro/Watt netto schon zu haben, CIS sogar ab 1 Euro/Watt.

Nunja, mein Dilemma ist zwar nicht gelöst, aber ich werde wohl einspeisen müssen, solange nichts neues an Energiespeichern er-, oder gefunden wird.

Gruß Joe

Delta · Gast

Hi, möchte auch meine Meinung zur Energiespeicher mitteilen. Simpel und ergreifend einfach ist die Speicherung von Elektroenergie in oft noch vorhandenen Nachtspeicheröfen. Der Wirkungsgrad ist nicht berauschend aber es funktioniert und man könnte damit überschüssige, in der Nacht erzeugte Elektroenergie (Windkraftwerke +++)nutzen.

Gruß Delta

Delta · Gast

Hi, möchte auch meine Meinung zur Energiespeicher mitteilen. Simpel und ergreifend einfach ist die Speicherung von Elektroenergie in oft noch vorhandenen Nachtspeicheröfen. Der Wirkungsgrad ist nicht berauschend aber es funktioniert und man könnte damit überschüssige, in der Nacht erzeugte Elektroenergie (Windkraftwerke +++)nutzen.

Gruß Delta