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Hohlspiegel-Dampfkraftwerk: Elektrizität aus Sonnenenergie
 
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Damian



Anmeldungsdatum: 17.08.2004
Beiträge: 10

Beitrag Damian Verfasst am: 17. Aug 2004 18:33    Titel: Hohlspiegel-Dampfkraftwerk: Elektrizität aus Sonnenenergie Antworten mit Zitat

Hallo in die Runde,

erstmal vorab möchte ich sagen, dass ich eine absolute Physiklusche bin und nur eine 2 bekommen habe weil Herr N*emeyer meinen Namen nicht kennt. Tanzen

So nun aber zu meinem Problem. Ich habe in einem alten Buch von Wernher von Braun über eine Variante zur Gewinnung von Elektrizität aus Sonnenenergie durch einen Hohlspiegel gelesen und möchte das nun nachbauen.

Das ganze funktioniert so:
Man hat einen Hohlspiegel, den man ungefähr mit einer Regenrinne gleichsetzen kann. Im Brennpunkt des Spiegels verläuft ein Rohr aus Silber in dem Pentan (ein Benzinderivat mit einem Siedepunkt von 35 °C)
ist. Durch die Hitze verdampft das Pentan und steigt am einen Ende der Leitung auf in eine Turbine, die mit einem Generator vebunden ist und so Strom erzeugt. Der Weg vom Hohlspiegel zur Turbine ist natürlich isoliert- Wenn der Dampf aus der Turbine herauskommt läuft er durch eine nicht isolierte Spirale, wobei er abkühlt un kondensiert. Dann fließt das wieder flüssige Pentan durch ein Rückschlagventil [um nich wieder in den Kondensator zu entweichen] in den Hohlspiegel zurück.

Das ganze ist also nur eine Art Sonnendampfkraftwerk. HIER könnt ihr meine Skizze dazu finden.

Nun dazu meine Fragen:
1. Habe ich beim Aufbau nichts vergessen und ist mir kein Denkfehler unterlaufen?
2. Wo kriege ich die Teile für den Nachbau her, einige Meter Silberrohr werden wohl über ebay zu kriegen sein, aber wie komme ich an einen blitzblank polierten Aluminium- Hohlspiegel, eine Turbine mitsamt Generator und ein Rückschlagventil in dem Silberrohr und wie ist das mit mit der Anschlussdicke, schließlich muss ja auch alles passen... ?

Gott Ich danke schon jetzt vielmals für jede Antwort! Gruß, Damian



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Zuletzt bearbeitet von Damian am 19. Okt 2004 09:47, insgesamt 5-mal bearbeitet
dachdecker2
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Anmeldungsdatum: 15.06.2004
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Wohnort: Zeppelinheim / Hessen

Beitrag dachdecker2 Verfasst am: 17. Aug 2004 20:49    Titel: Antworten mit Zitat

Ein Wichtiges Teil hast du vergessen: die Kondensatpumpe. Diese Pumpt das flüssige Penthan in den Verdampfer. Da auch nicht zu vermeiden ist, dass luft bei der Turbine eintritt (gewöhnlich will man den Druck dort so niedrig wie möglich haben, bei normalen Kraftwerken ist das der ein- bis zweistellige millibar-Bereich). Daher muss man im Kondensator auch einen Luftabscheider vorsehen.
Wenn ein Rückschlagventil reichen würde, hättest du soetwas wie ein thermisches Perpetuum Mobile Augenzwinkern. Mit der Thermodynamik kann man ein Zustandsdiagramm zeichnen, aus dem du die Kreisprozessarbeit ablesen kannst. Dadurch kannst du schon vorher abschätzen, wie leistungsfähig deine Anlage sein wird, und welcher Wirkungsgrad zu erwarten ist.

Warum soll denn alles aus silber sein? Nimm doch Kupferrohre, die du außen schwarz anstreichst. Als Turbine könnte vielleicht der Turbinenteil eines Abgasturboladers gehen. Als Generator nimmst du erstmal einen Gleichstrommotor Augenzwinkern.

Willst du alles gleich professionell machen, oder wilst du lieber erstmal testen Augenzwinkern.

_________________
Gruß, dachdecker2

http://rettedeinefreiheit.de
Damian



Anmeldungsdatum: 17.08.2004
Beiträge: 10

Beitrag Damian Verfasst am: 17. Aug 2004 21:22    Titel: Antworten mit Zitat

dachdecker2 hat Folgendes geschrieben:
Ein Wichtiges Teil hast du vergessen: die Kondensatpumpe. Diese Pumpt das flüssige Penthan in den Verdampfer. Da auch nicht zu vermeiden ist, dass luft bei der Turbine eintritt (gewöhnlich will man den Druck dort so niedrig wie möglich haben, bei normalen Kraftwerken ist das der ein- bis zweistellige millibar-Bereich). Daher muss man im Kondensator auch einen Luftabscheider vorsehen.
Wenn ein Rückschlagventil reichen würde, hättest du soetwas wie ein thermisches Perpetuum Mobile Augenzwinkern. Mit der Thermodynamik kann man ein Zustandsdiagramm zeichnen, aus dem du die Kreisprozessarbeit ablesen kannst. Dadurch kannst du schon vorher abschätzen, wie leistungsfähig deine Anlage sein wird, und welcher Wirkungsgrad zu erwarten ist.

Warum soll denn alles aus silber sein? Nimm doch Kupferrohre, die du außen schwarz anstreichst. Als Turbine könnte vielleicht der Turbinenteil eines Abgasturboladers gehen. Als Generator nimmst du erstmal einen Gleichstrommotor Augenzwinkern.

Willst du alles gleich professionell machen, oder wilst du lieber erstmal testen Augenzwinkern.


Hallo,

ersteinmal ganz vielen Dank für die Antwort.
Das ganze soll eine ganz kleine Versuchsreihe werden.

Zu der Kondensatpumpe muss ich sagen, dass man das Ganze ja auch mit einem Höhenunterschied machen kann, das heißt im Kondensator lasse ich den Dampf aufsteigen und lasse ihn als Flüssigkeit "fallen". Wenn dann der hypostatische Druck stimmt kommt immer ein bisschen Flüssigkeit in den Verdampfer. Das wäre doch eigentlich das optimalste... der Widerstand des Ventils muss dann natürlich entsprechend niedrig sein.
Da das ganze ja immer gleich bleibt, kann man ja einfach den Eingang zur Turbine verbreitern oder verengen um den Druck zu steuern.
Und einen Luftabscheider (was ist das genau) kann ich doch wahrscheinlich auch so einbauen....

Das mit dem perpetuum mobile ist falsch, weil meine Anlage doch sonnenabhängig ist. Ohne Sonne keine Wonne LOL Hammer

Silber hat die besten Wärmeleitwerte, wenn ich das dann noch schwarz anstreiche, ist das Ganze perfekt.

Es kann allerdings sein, das ich mit meinem physikalischen Sachverstand
nicht alles verstanden habe, wäre sehr nett, wenn du mir vielleicht nochmal alles skizzieren und entweder hier onlinestellen oder mir per Mail schicken könntest.

Meine E-Mailadresse ist:

d.amian-koesters{ad}web.de

Den Punkt zwischen d und a musst du wegmachen und aus {ad] wird @.
Schutzmechanismus gegen Spiderprogramme.

Gruß, Damian


Zuletzt bearbeitet von Damian am 30. Aug 2004 08:51, insgesamt einmal bearbeitet
dachdecker2
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Beiträge: 1174
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Beitrag dachdecker2 Verfasst am: 17. Aug 2004 22:52    Titel: Antworten mit Zitat

Silber zu verwenden halte ich für Unsinn. Wenn du mit höhren Drüchen im Verdampfer arbeiten willst, wirst du viel günstiger mit Stahl fahren, da dieser viel dünner sein kann als Silber. Der Wärmewiderstand hängt ja auch von der Dicke des Rohres ab. Das beste Preis-Leistungsverhältnis wird wohl von Kupfer geliefert.

Du wirst ganz sicher eine Kondensatpumpe brauchen, weil du die Strömungsverluste im System ausgleichen musst (daher der vergleich mit dem PM). Ausserdem ist der Druck im Kondensator günstigerweise sehr viel kleiner als der Druck im Verdampfer. Wie soll das Penthan von alleine das Ventil öffnen und vom niedrigen zum hohen Druck laufen? Du kannst das anordnen wie du willst, aber die Pumpe ist unbedingt notwendig.

Und ne andere Frage, die später interessant wird: an wen willst du den Wasserstoff verkaufen? den nimmt dir in der Wüste keiner ab, und weder die Amis noch wir Europäer wären bereit, den Preis für den Transport zu zahlen. Waserstoff hat eine sehr geringe Energiedichte, wenn er gasförmig ist. Und der Aufwand es Flüssig zu halten (Druck oder Temperatur passend zu wählen) ist imens, unbezahlbar würde ein BWLer sagen Augenzwinkern.

Mein Vorschlag: Finde eine Pflanze, aus der man möglichst viel Methan/Ethan/Methanol/Ethanol oder etwas vergleichbares produzieren kann, und in der Wüste bei minimalem Aufwand wächst. Pflanzen wachsen von alleine, spart möglicherweise Wartung Augenzwinkern. Diese Gase eignen sich alle, um sie in Motoren zu verbrennen, oder zB mit Brennstoffzehllen zu Strom zu machen.

Ich werd dir morgen mal ein Zustandsdiagramm deines Kreisprozesses skizzieren, und erklären, was es bedeutet und so...


Edit: Ich hab Schwierigkeiten mit "meinen" Servern im Inet, und ohne das Bild macht die Beschreibung wenig Sinn Augenzwinkern. Ich probier das morgen nochmal.

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dachdecker2
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Anmeldungsdatum: 15.06.2004
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Wohnort: Zeppelinheim / Hessen

Beitrag dachdecker2 Verfasst am: 19. Aug 2004 23:29    Titel: Antworten mit Zitat

Auf meine Beiden Webserver hab ich noch keinen FTP-Zugriff... nagut, ich hab ja hier noch ein paar kB frei Augenzwinkern.

Nun zur Beschreibung:

Ich gehe mal davon aus, das Wasser und Penthan ein ähnlich aussehendes T-s-Diagramm (T - Temperatur, s - Enttropie (ein Maß für die Unordnung eines Systems)) haben.

Zum T-s-Diagramm ist zu sagen, das in diesem Diagramm für jeden Punkt alle wichtigen Werte angegeben sind: Temperatur und Entropie ist klar, aber auch Druck, Enthalpie und der x-Wert (Dampfgehalt). Die Isolinien (entlang derer sich der jeweilige Wert nicht ändert) sind auch angegeben (in diesem Fall andelt es sich um Eine vereinfachte Variante, bei der nur einige Isobaren (konstanter Druck) eingezeichnet sind.

Der blaue Bereich kennzeichnet flüssiges Wasser, türkis ist reiner Dampf (die grenze zwischen diesen Beiden Gebieten verläuft vom Kritischen Punkt aus durch den Farbübergang, ich weiss aber nicht mehr den exakte verlauf Augenzwinkern. Der rote Bereich kennzeichnet das Zweiphasengebiet, in dem Wasser und Dampf zugleich vorkommen. Wieviel Gewichtsanteile auf den Dampf entfallen gibt der x-Gehalt an.


Auf Der Roten Linie entlang verläuft der einfachste Wasser-Dampf-Kreisprozess. Die Zahlen an den Ecken sind die zustände in den Rohrleitungen, die Linien dazwischen werden in den Komponenten der Anlage durchlaufen.

Angefangen wird im zustand 1, das Wasser den den unteren Druck (wird von der Kondensatortemperatur vorgegeben). Die Speisepumpe verdichtet das Wsser auf den oberen Druck der Anlage. Angekommen im Zustand 2 wird das Wasser dem Verdampfer und anschließend dem Überhitzer zuführt. Der Diese Beiden Komponenten haben im idealfall keinen Druckverlust. Wenn das Wasser aus dem Überhitzer Kommt, ist der zustand 3 erreicht. Jetzt wird der Dampf mit der Turbine auf der unteren Druck entspannt, bis in den Nassdampfbereich auf den Druck, der durch die Kondensatortemperatur vorgegeben ist. Zustand 4 ist erreicht.

Eine Bedeutung des Ganzen ist, dass man den Wirkungsgrad Brechnen kann.



To ist die (durchschnittliche) Temperatur der Wärmezufuhr in K
Tu ist die (durchschnittliche) Temperatur der Wärmeabfuhr in K

in der Vorlesung hab ich auch zu stehen, wie man ohne durchschnittswerte abzuschätzen an den Wirkungsgrad komm, aber die Vorlesung liegt noch in Zittau...

Man kann Die obere Temperatur (und damit auch den Wirkungsgrad) auf sehr viele verschiedene Weisen anhebenwodurch die Anlage aber auch komplexer wird.

Da der Wirkungsgrad auch von der unteren Temperatur maßgeblich beeinflusst wird, versucht man diese möglichst niedrig zu halten. Mit niedriger Temperatur der Wärmeabgabe (im Kondensator) geht ein niedriger Kondensatordruck einher - dieser liegt dann mit Teilweise <100Pa sehr weit unter dem Luftdruck (100 000Pa = 1bar). Daurch wird kontinuierlich Luft durch die Turbinenlager eingesaugt. Diese bekommt man wieder aus der Anlage, in dem man mit einer Vakuumpumpe Medium aus dem Kondensator abzieht, und zwar an einer stelle, an die der Wasserdampf (wegen der Kondensation) nur sehr schlecht erreichen kann - die Luft kommt ohne Probleme dorthin.

Die Sache mit Pumpe - Ventil...
Wenn der Druck nicht irgendwo angehoben wird, kann er nicht woanders abfallen Augenzwinkern. Wenn man trotzdem Energie daraus ziehen kann - sag was du willst - dann hast du ein Perpetuum mobile. Daraus, dass du nur einen Druck hast, hast du keinen Unterschied zwischen der Temperatur der Wärmezu-/ und der -abfuhr. Daraus resultiert, die Kreisprozessarbeit 0 ist - damit ist der Wirkungsgrad 0%.
Es ist wirklich unbedingt notwendig, das die Punkte 1 und 2 nicht zusammenfallen.
Im realen system wird durch die Pumpe eine Druckdifferenz aufgebaut, die über allen anderen Komponenten Abfällt - das Bedeutet, dass mit einem Ventil "als Pumpe" nur Druckabfälle im System sind - dadurch bleibt das Medium unbewegt und die Anlage ist komplett nutzlos.



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Damian



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Beitrag Damian Verfasst am: 30. Aug 2004 09:16    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

ich setze der Vollständigkeit halber nochmal das Bild online, weil ich den Thread noch einigen Leuten zeigen möchte.

--->>>HIER<<<--- könnt ihr euch das Bild ansehen.

Gruß, Damian
Gast






Beitrag Gast Verfasst am: 31. Aug 2004 17:30    Titel: Antworten mit Zitat

Ich dachte, dass ich dass bild auf dem Physikerboardspeicher geladen hätte... danke Damian smile
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