Energie in Wasser

Da mich manche Threads in der letzten Zeit zu Themen wie regenerative Energie aus Wasser, Energiespeicher aller Art und so weiter interessiert haben, möchte ich auch einen Thread erföffnen.

  1. Kann man die potentielle Energie des Wassers effizienter und umweltfreundlich nutzen?

Wenn ich mir die gesamte Niederschlagsmenge in Deutschland in einem Jahr vorstelle und ferner die Höhenunterschiede zwischen Niederschlagsort und Höhe am Ort des "Verlassens des Bundesgebietes" kommt da ein mächtiges Potential heraus. Dieses Potential ist sicherlich nur zu einem Bruchteil nutzbar. Ein Teil des Wassers wird zur Lebenserhaltung biologischer Systeme benötigt, ein Teil industriell genutzt, ein Teil verdunstet....

Klassische Wasserkraftwerke werden mittlerweile auch kritischer betrachtet, weil die Eingriffe in die Ökologie nicht unerheblich sind. Jedoch vermute ich, dass es Ströme von Wasser gibt, die man verhältnismäßig umweltfreundlich zur Energiegewinnung abgreifen kann.

Gibt es Bestrebungen, abfließendes Regenwasser energetisch in kleinerem Maßstab zu nutzen?

Mit einer groben Modellrechnung für meine Heimatstadt habe ich mir bewusst gemacht, dass die theoretisch nutzbare Energiemenge recht gering ist:

V = 2km³/h = 2*10^9m³/a (Niederschlagsmenge Wasser) m = 2*10^12kg g= 9,81m/s² Delta-h = 20m (konservativ geschätzt für bebaute Flächen) (Stadtgebiet zwischen ca. 70m ü.NN und ca. 250m ü. NN) E-Pot = 3,924*10^14J E-pot = 109000000 kWh/a entspricht 12,44MW mittl. Leistung

Ich stelle mir vor, dass man die Energieumwandlung in elektrische Energie an Vorflutern o.ä durchführt. Wenn man 1Promille davon nutzen könnte, wäre es sicher nicht rentabel, ab 1Prozent wird´s vielleicht interessant.

In manchen Gegenden wäre die Rechnung vielleicht günstiger.

Ab welcher Regenabflussmenge lohnt sich diese Betrachtung und wie kann das in kleinen Kraftwerken umgesetzt werden?

  1. Kann man den thermische Energie von Wasser effizienter und umweltfreundlich nutzen?

Ich habe mal davon gelesen, dasss in einer Siedlung das Abwasser per Wärmetauscher von 18°C auf 12°C heruntergekühlt wurde und die Energiegewinne als Elektrizität ins Netz eingespeist wurden?

Weiß jemand mehr?

Grüße Georg

Sorry, falls ich mir Zeit lasse, mitzudiskutieren. Bis zum Wochenende werde ich nicht viel Zeit haben.

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Georg Matejko
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Am Wed, 13 Apr 2011 21:09:34 +0200 schrieb Georg Matejko:

Ich denke, dass die potentielle Energie des Wassers bereits sehr effizient genutzt wird, wo das möglich und sinnvoll ist.

Dazu fehlt es wohl an nutzbaren Höhendifferenzen.

Ja, da kommt nichts heraus, was irgend einen technischen Aufwand rechtfertigen würde. Und vergiss nicht, dass auch die Vegetaion in höheren Lagen auf Wasser angewiesen ist.

Wärmepumpen.

Den Energiegewinn aus dieser Temperaturdifferenz wird wohl kaum jemand in Strom umwandeln. Warum das nicht sinnvoll ist, sagt Dir der Herr Carnot:

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Man nutzt den Energiegewinn aber gerne zum Wärmegewinn, um damit Wohnungen zu heizen.

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Tom Berger

Du müsstest das Wasser irgendwo sammeln. Es muss dorthin fließen, dazu benötigst du entsprechendes Gefälle und das Becken muss dann groß genug sein. Außerdem muss der Abfluss in der Lage sein, immer die abzulassende Menge Wasser aufzunehmen.

Keine Ahnung, aber es kommt wohl eher auf die topografische Situation an, also ein Ort, wo Wasser natürlich zusammenläuft und wo ein Höhenunterschied besteht wäre günstig. Da ist aber vermutlich dann bereits ein Fluss ;-)

Das wird nicht gehen, weil man mit der geringen Temperatur(differenz) keine Wärmekraftmaschine sinnvoll betreiben kann.

Interessant wird es bei Temperaturen deutlich über 100°C, also ein Bereich in dem man den Phasenübergang von gasförmig zu flüssig "anzapfen" kann. Das ist auch der Grund, warum man bei Erdwärmebohrungen meist tiefer als 3000m gehen muss.

Gruß

Stefan

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Stefan

Am 13.04.2011 21:09, schrieb Georg Matejko: > Gibt es Bestrebungen, abfließendes Regenwasser energetisch > in kleinerem Maßstab zu nutzen?

Man möchte das Trommeln des Regens aufs Dach piezoelektrisch ernten.

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Es gibt Wasserwirbelkraftwerke, die mit 70cm Fallhöhe arbeiten.

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Etwas Exotisches: Elektrizität aus der Atmosphäre saugen.

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Grüße, Joachim

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Joachim Pimiskern

Georg Matejko:

Seltsame Gleichung, Wie kommt man auf die Vorstellung "Kubikkilometer pro Stunde" Regen zu haben? Könnte deuschlandweit hinkommen, wenns überall ein wenig regnet.

2e9 m^3 Regen pro Jahr klingt dagegen nach 2e9 m^2=2000 km^2 Fläche (etwa London, das liegt aber nur 15m hoch).

Ich nehme an, daß man bei städtischem Abwasser schon froh sein kann, wenn die ganzen Klärbecken einigermassen energieneutral durchlaufen werden können.

Und ansonsten fliesst doch allgemein genau das Wasser, das die Pflanzen nicht verdunsten wollen, in Flüssen ab, wo man aber ja bereits versucht, das zu nutzen.

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Gruss

Jan Bruns

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Jan Bruns

Am 14.04.2011 07:45, schrieb Jan Bruns:

Sorry, das sollte V = 2km³/a heißen.

Gruß Georg

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Georg Matejko

Joachim Pimiskern schrieb:

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Zitat: "In der Pilotanlage in Schöftland, die mit einem Beckendurchmesser von 6,5 m und einer Fallhöhe von 1,7 m betrieben wird, entstehen je nach Wassermenge 5 bis 15 Kilowattstunden elektrische Leistung. Diese Menge entspricht einer Jahresproduktion von 100.000 bis 130.000 kW und reicht für gut 20 bis 25 Schweizer Familien..."

Da ist wohl jeder Kommentar überflüssig.

V.

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Volker Staben

Volker Staben schrieb:

Hallo,

dort wurde nicht behauptet das eine einzige solche Anlage ein AKW ersetzen könnte, sondern das in der Schweiz so viele solche Anlagen gebaut werden könnten das damit ein AKW ersetzt werden könnte.

Die Verwechselung von elektrischer Leistung und Arbeit und der Einheiten kW und kWh ist aber schon grausam und lässt geballten Sachunverstand befürchten.

Bye

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Uwe Hercksen

Am 13.04.2011 21:09, schrieb Georg Matejko:

Mir geistert da auch schon eine ganze Weile was im Kopf rum. Hier im Schwarzwald wird das Trinkwasser ja in Hochbehälter geleitet und das überflüssige Wasser läuft durch einen Überlauf ab. Pumpen braucht man dort nirgends

Man könnte doch am tiefsten Abnehmer ein kleines Kraftwerk installieren, welches das überschüssige Wasser in Strom umwandelt. Den Wasserstand im Hochbehälter könnte man evtl. sogar per Ultraschall übermitteln uns so die Turbine entsprechend steuern. Einige 100W bis mehrer kW sollten da locker drin sein, die Drücke bewegen sich hier im Dorf im 2stelligen bar-Bereich.

Bei einer Durchschnittsleistung von 1kW sind das im Jahr fast 9000kWh. Ist halt Kleinvieh.

Michael

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Michael S

Michael S schrieb:

Hallo,

da muß aber dann die Leitung bis zum tiefsten Abnehmer genügend Querschnitt haben um den resultierenden Durchfluß ausreichend reibungsarm bewältigen zu können. Der dort verfügbare Ablauf muß auch diese Menge aufnehmen können. Einleiten von sauberen Trinkwasser in die Kanalisation ist nicht unbedingt eine Lösung, die Kläranlage und die Rohre dorthin müssen den zusätzlichen Durchfluß verkraften können.

Bye

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Uwe Hercksen

Am 14.04.2011 14:18, schrieb Uwe Hercksen:

Klar, die Rahmenbedingungen müssen stimmen. Die tiefsten Abnehmer hier stehen in der Regel am Bach. Da kann man einleiten.

2l/sec und 10 bar machen schon 2kW. Das sollten die üblichen Leitungen noch ganz gut schaffen.

Ich hab bei mir im Haus 7bar Eingangsdruck und wohne noch ca. 70m über der Talsohle. Also da geht was.

Im Vergleich zu einer Solaranlage gleicher mittlerer Leistung, sollte das kostentechnisch deutlich günstiger machbar sein.

Michael

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Michael S

Wie viele unserer Politiker und Journalisten, die best=E4ndig =FCber =93Atomkraft=94 schwadronieren, k=F6nnen wohl die Begriffe Kraft, Energie, Leistung erkl=E4ren?

--=20 =A0Solange=A0T=F6lpel=A0wie=A0Hauke=A0=91?=92=A0Reddmann=A0durchs=A0Usenet= =A0stolpern=82=A0 =A0ist=A0kein=A0Umlaut=A0sicher.=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0= =A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0=A0

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Andreas Prilop

Am 13.04.2011 23:57, schrieb Joachim Pimiskern:

Also kinetische Energie in eine andere Energieform transformieren.

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Solche Hinweise hatte ich erhofft. Gibt es Bestrebungen/Versuche, ähnlich dimensionierte Anlagen in Regen- oder Abwasserströmen zu installieren?

Grüße Georg

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Georg Matejko

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Michael S schrieb:

Ultraschall ist Quatsch, dafür legt man sinnvoller eine Signalleitung oder nutzt vorhandene Leitungen.

Das ist eine sehr gute Idee, IMHO. Mach es.

Noch ein Tip: Das läßt sich vergleichmäßigen. Großer Windkessel an der Talstation kann die Abgabe bedarfsabhängig machen, bei konstantem Zulauf. Du hattest anderweitig 2 l/s, also ca. 180 m^3/d. Das wäre ein Windkessel mit ca. 2000 m^3 Inhalt (eine Kugel mit 16 m Durchmesser) oder ein gewichtsbelasteter Kolben in einem großen Zylinder, und fertig ist ein kleines Pumpspeicherwerk, das lukrativen Spitzenlaststrom erzeugen kann.

Weiterer Gewinn: Wahrscheinlich ist der Druck an vielen Abnahmestellen zu hoch, da sitzen Druckminderer. Diese Energie kann man auch "mitnehmen", aber dafür muß die Turbine trinkwassertauglich sein - könnte schwierig werden.

Oder man legt noch eins drauf: Eine Topographie, die diese Art der Trinkwasserbewirtschaftung hergibt, erlaubt auch die Anlage eines kleinen Pumpspeicherwerks. Einfach mal rechnen, ob es sich für den Regionalversorger lohnt, das zu errichten und zu betreiben. Das muß dann von der Differenz zwischen den 10 ct Einkaufspreis und 30 ct Spitzenlastverkaufspreis leben, bei vielleicht 70 % Wirkungsgrad, also pro kWh aus den 14 ct Rohgewinn noch einen Nettogewinn einspielen - es hat es etwas leichter, wenn es noch zusätzlichen "Brennstoff" in Form von Einleitungen von Trinkwasser ins "Oberbecken" spendiert bekommt.

Ruhig mal rechnen, würde ich sagen...

Gruß aus Bremen Ralf

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Ralf . K u s m i e r z

Am 14.04.2011 19:29, schrieb Ralf . K u s m i e r z:

Ultraschall spart zusätzliche Infrastruktur in zu legende Leitungen und reduziert so die Anlagenkosten.

Man müsste vorher mit dem Wasserversorger abklären, ob man das überschüssige Wasser kostenlos bekommt. Am sinnigsten wäre es, wenn der Wasserversorger selbst Betreiber der Anlage wäre.

Ich selbst werde das Projekt nicht angehen. Basteln ist nicht, wegen Trinkwasser, und kommerziell macht das nur Sinn, wenn man nachher viele Einheiten verkaufen kann. Ich bin kein Unternehmer und will es auch nicht sein.

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Michael S

Am 14.04.2011 18:18, schrieb Georg Matejko: > Gibt es Bestrebungen/Versuche, ähnlich dimensionierte Anlagen in > Regen- oder Abwasserströmen zu installieren?

Es gibt Wasserhahn-Turbinen, die den Zweck von Druckminderern erfüllen und nebenbei Energie sammeln.

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Vor wenigen Jahren wurde ein Effekt beobachtet, bei dem Wasser durch Röhrchen fließt und eine Spannung erzeugt.

"A team of Canadian scientists has discovered a completely new way to make electricity from nothing more than flowing water, it was revealed today.

The breakthrough, the first new method of electricity production for 160 years, could provide free, clean energy for devices such as mobile phones and calculators.

On a large scale, it could conceivably be used to feed power into the national grid."

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Ein Schwitzkraftwerk. Strömendes Wasser mit Luftbläschen zur Isolation erzeugt eine el. Spannung. Wohl so wie beim Bandgenerator.

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Grüße, Joachim

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Joachim Pimiskern

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Michael S schrieb:

Das Ziel ist mir klar, aber das wird nicht funktionieren. Ultraschall hat keine große Reichweite, ist apparativ aufwendig und relativ unzuverlässig. Deswegen benutzt man das für Kommunikation über solche Entfernungen eben nicht.

Aber Du könntest es bei der Gemeinde bzw. dem Versorger anregen, sowohl in der von Dir angedachten als auch in der von mir erweiterten Form (Pumpspeicherwerk). Eine andere Möglichkeit wäre die Verwendung von Druckminderergeneratoren. Dazu könnte das Gebührenmodell für die Wasserversorgung geändert werden: Die Anschlußnehmer bezahlen je nach Gebäudegröße einen Fixpreis und bekommen dafür eine Wasser-Volumenflat, d. h. dürfen haushaltsübliche Mengen ohne gesonderte Berechnung verbrauchen. Da das Wasser den Versorger nichts kostet, ist eine solche Anregung zur Verschwendung offensichtlich sinnvoll - sie dürfen nur nicht so viel entnehmen, daß andere nicht mehr ausreichend versorgt werden. (Gut, in den oberen Lagen ist es nicht so sinnvoll, weil bei der Entnahme weniger Energie gewonnen werden kann.)

Als Pilotmodell könnte es für die Gemeinde durchaus auch eine Prestigewirkung haben - das Argument, daß es Touristen anzieht, weil die das einfach mals sehen wollen, hielte ich in diesem Fall für berechtigt. Die Angelegenheit dürfte wohl auch ohne weiteres als Wasserkraftwerk nach dem EEG förderfähig sein. Schließlich wäre zu bedenken, daß in der mittelfristigen Zukunft mit drastischen Energiepreissteigerungen zu rechnen ist, so daß es auch eine wirtschaftlich kluge Investition wäre.

(Ich mache mal ein Potentialabschätzung: Der Jahresniederschlag ist etwa 800 mm, also ca. 25 nm/s. Bei einer nutzbaren Fallhöhe von 100 m wäre das eine Leistung von 25 kW pro km^2. Bei einer Bevölkerungsdichte von 250 E/km^2 wäre das also ein theoretisches Potential von 100 W/E - ist aber nicht gerade das meiste. Und natürlich wäre es ein wenig absurd, Deutschland mit einem hundert Meter hohen Dach überbauen zu wollen. Wenn, müßte man überlegen, wesentlich mehr Staustufen in den Fließgewässern anzulegen - soweit ich weiß, ist das aber schon weitgehend ausgereizt.

Wieviel könnten Kleinanlagen noch bringen? Es gibt wohl noch viele Standorte, an denen früher Wassermühlen betrieben wurden - überall dort ließen sich Kleinkraftwerke einbauen. Aber was bringt das in der Summe?)

Gruß aus Bremen Ralf

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Ralf . K u s m i e r z

Am 14.04.11 17.34, schrieb Andreas Prilop:

Das ist ja noch nicht mal das Schlimmste. Aber jeder Vollpfosten könnte erkennen, dass auch an den Zahlen etwas nicht stimmt: aus einem Faktor 3 bei der (vermutlich gemeinten) Leistung "5 bis 15 Kilowattstunden" wird übers Jahr ein Faktor 1,3 bei den "100.000 bis

130.000" (vermutlich gemeinten) kWh. Da hat sich offensichtlich jemand das untere Ende des Bereichs um einen Faktor 2,5 zu hoch schöngerechnet.

V.

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Volker Staben

Georg Matejko schrieb:

Hallo,

wenn man ein Minikraftwerk mit einem Regenstrom direkt betreiben will, dann läuft es nur wenn es gerade regnet, was in den Gegenden mit normaler Regenhäufigkeit zu selten und zu unregelmässig ist. Bei kleineren Flüssen und grösseren Bächen schwankt der Durchfluß zwar auch stark mit dem Regen, aber man kann auch zwischen den Regenfällen Strom gewinnen.

Vor kurzem sah ich eine Fernsehbericht das sich auch ein Team der Uni München mit solchen Kleinkraftwerken beschäftigt. Überall da wo früher mal ein Wasserrad für Kleinbetriebe stand fliesst auch heute noch genug Wasser um damit einige kW zu erzeugen.

Bye

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Uwe Hercksen

Volker Staben schrieb:

Hallo,

15 kW über 24 Stunden und 365 Tage ergeben jedenfalls 131400 kWh, soweit stimmt es. Die 5 kW aber eben nur rechnerisch 26280 kWh. 5 bis 10 % der Zeit könnte man aber schon für Wartung und Reparatur abziehen. Wenn der Fluß Hochwasser führt oder fast völlig ausgetrocknet ist könnte die Stromerzeugung auch noch unterbrochen werden müssen.

Bye

Reply to
Uwe Hercksen

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