Gedankenexperiement - Lageenergiespiecher - potenzielle Energie [Physik]

[@erichpoly4434]

Habe schon an einer Kreuzung von WKW und Pumpenspeicher nachgedach. Dabei braucht das Fluid wenig Energie, um die über ein Gassäule in den oberen Tank zugelangen, um wieder als Flüssigkeit über ein Fallrohr in einer Volumen Expansion Maschine nach Nachfragen Energie abzunehmen.

[@frankkurschatke9496]

Oh, hier brauche ich etwas Hilfe. Was bedeutet WKW?

[@frankkurschatke9496]

Verstehe ich das richtig, dass Medium gasförmig in den oberen Tank befördert wird, um den Speicher aufzufüllen und flüssig wieder abgelassen, um den Speicher zu leeren?

[@erichpoly4434]

@@frankkurschatke9496 1. WKW heißt Wärmekraftwerk.
2. Ja, Es ist wie bei ein Pumpspeicher. Jedoch sind die Speicherbecken, zwei geschlossener Drucktanks.
Das die Gasphase von den unteren Tank steigt jedoch über ein Rohr auf. Oben setzt man eine parallele Schleuse mit je zwei Ventil ein. Damit Kondensiert es auf ein höhere Ebene. Schließt man jetzt das Ventil von Steigrohr und öffnet das zweite Ventil. So entleeret sich das flüssige Volumina in den den oberen Tank.
Ersetzt man jetzt die Pumpe mit ein Volumen Expansion Maschine, kann man ein Wärmetascher das Fluid vorwärmen ,um im überkritschen Berech zuarbeiten.
Jedoch muss die Temperaturdifferenz zwischen den underen Tank und dem Kondensatorvolumen (in den Schleusen) ,das man über die Gassäule im Oberen Schleuse den gewissen Kondensatons Punkt unterschreitet.
Zudem gibt es eine Möglichkeit über ein ,, Weltraumkühler,, mit einem Zinkselinid Fenster, eine Schleuse zu kühlen. Man kann ein Temperaturdifferenz von Δ - 20°C zu Außentemperatur erzeugen.
Das ist ein Vorschlag um aus 40°C Abwärme als Strom zurück zuholen. Der Wirkungsgrad ist sehr Niedrig. Doch die Stärke liegt darin ,ein Organic Rankine Cycle und Energiespeicher in einem zusein.
😑 Habe es Teilweise berechnet und habe es verlegt. Jedoch funktioniert es.

[@frankkurschatke9496]

@@erichpoly4434 so richtig kann ich deine Gedanken noch nicht fassen (verstehen).
Hast du zufällig einen Link zu einem Video oder zu einer Internetseite, wo das erklärt wird?

[@erichpoly4434]

@@frankkurschatke9496 Habe überlegt, wie ich es dir anders erkläre. Zudem werden Links auf YT geblockt.
Es ist im Grunde ein ,,Organic Rankine Cycle,, was den Dampf auf ein höheres Kinetische Niveau sieden lässt und damit die Pumpe einspart.
Zudem kühle ich es mit ein ,,Weltraumkühler,, mit Zinkselenid Fenster ab. Es gibt ein ,,nature,, Artikel.
Mit dem Bsp mit Pumpspeicherkraft:. Sorgt die Sonne, dass Luftfeuchtigkeit von Meer aufsteigt und die Wärme als Wärmestrahlung abgibt und ins Oberspeicher Becken als Regen zufallen.
Übertragen tausche ich die Speichervolumen von Wasserbecken zu einem Drucktanks.
Zudem wird die Dampfphase über eine Leitung mit Rückschlagventil in den oberen Drucktank abgelassen.

[@martinv.352]

Das mit dem Gewicht im Windkraftrad bringt leider nicht viel. Gehen wir von einem 300 Tonnen Gewicht (ein Würfel mit 5 m Kantenlänge) und 150 Meter Höhe und einem 12 MW Windrad aus, könnte man den Strom von 90 Sekunden speichern. Für solche Anwendungen verwendet man eher Schwungradspeicher. Die werden gerne zur Netzstabilisierung eingesetzt.
Ich habe mit meinen Studenten Energieformen durchgenommen. Bei Höhenenergie haben wir den Energieinhalt des Pumpspeicherkraftwerkes Geesthacht und des Gepatschspeichers in Österreich kalkuliert. Letzterer hat ein Speichervermögen von 140 Mio Kubikmeter und eine Höhendifferenz von 900 Metern. Das ist dann schon eine Hausnummer. (Er wird aber nicht als Pumpspeicherkraftwerk, sondern zur bedarfsgerechten Stromversorgung verwendet.)
Noch spannender ist es, einen Liter Teewasser mit einem Wasserkocher zu kochen (von 10 auf 100° erwärmen) und die Energie für das erwärmte Kilogramm Masse dann alternativ in Bewegungs- oder in Höhenenergie des Kilogramms Masse zu verwandeln. Auf welche Geschwindigkeit kann ich den Liter Wasser beschleunigen bzw. um wieviel Meter kann ich ihn anheben? Was da herauskommt, zieht einem die Socken aus. Formelsammlungen raus, welcher Zuschauer kann das ausrechnen?

[@frankkurschatke9496]

Puh. Das ist ja wieder endtäuschend mit den Windkraftanlagen. Und es wird wohl kaum ein Würfel von 5 Metern Kantenlänge Platz in einer solchen Anlage finden. Geschweige dann noch 150 Meter angehoben werden zu können.
In die Richtung zur Netzstabilisierung gingen meine Gedanken auch. Das scheint aber wohl eine Luftnummer zu werden
😐

[@frankkurschatke9496]

Dann will ich einmal.
Die Energie, die ich für das Erwärmen von einem Liter Wasser, von 10 auf 100°C (Delta T = 90K) brauche = 377,1 kJ
Mit dieser Energie kann der eine Liter Wasser auf eine Höhe von 38.440m, oder = 38,4 km angehoben werden.
Oder auf einer Geschwindigkeit von 868,3 m/s = 3.126 km/h gebracht werden.
Donnerwetter. Das sind ja mal Zahlen und vielen Dank für die Beispiele.

[@martinv.352]

@@frankkurschatke9496 Jepp. Das sind auch meine Zahlen. Hat mich auch umgehauen! Ich habe die Beispiele in einer Vorlesung über Verkehr gebracht. Meine Schlussfolgerung ist, dass Verbrennungskraftmaschinen für die Fortbewegung eine ganz dumme Idee sind. Im Prinzip eine Notlösung, weil man - zumindest bislang - Energie mit anständiger Dichte nur chemisch speichern konnte und man dann den Umweg über die Wärme bzw. Wärmeausdehnung gegangen ist.

[@frankkurschatke9496]

@@martinv.352 Ja, Verbrennungskraftmaschinen sind bei der Ausschöpfung der Energie (aus Benzin und co.) rein energietechnisch eine Schnappsidee. Denn größer als 50% wird ungenutzt als Wärme frei gesetzt.
Gibt es eine weiter Möglichkeit die chemisch gespeicherte Energie z.B. im Öl zu nutzen, statt über Verbrennungsanlagen?

[@martinv.352]

@@frankkurschatke9496 Ja, mit der sog. "Kalten Verbrennung" per Brennstoffzelle. Es gibt Wasserstoff-, Methan-, Ammoniak-Brennstoffzellen. Der Wirkungsgrad ist höher als beim Verbrennungsmotor, aber nicht über 60%. Bislang ist die Technik noch recht teuer und es hapert an der Leistung und an der Langlebigkeit.