Am Wed, 12 Jan 2005 18:03:18 +0100 hat Tom Berger geschrieben:
Klar, eine exakte Ladeschlußspannung brauchen sie, und wahrscheinlich Überwachung für jede einzelne Zelle. Aber diese Ladespannung _kann_ ich extern überwachen, im Gegensatz zum Ladezustand eines NiXx-Akkus. Deine NiMH Bank sollte wahrscheinlich auch eine Überwachung jeder Zelle enthalten, weil die Dinger das umgepolt werden gar nicht mögen, was sonst bei Tiefentladung passiert. Eine Delta-U Ladung ist in einer langen Kette von Zellen auch nur mehr schwer/gar nicht möglich, gerade bei wechselnden Ladeströmen wird das aufwendig. NiMH habe auch eine sehr große Selbstentladung, ich weis nicht, ob das in deiner Anwendung relevant ist.
Am Wed, 12 Jan 2005 18:23:36 +0100 schrieb Martin Lenz:
Wie wird eigentlich beim NiMh-Akku im Toyota Prius gemacht? Dort speichert ja ein ziemlich großer NiMh Akkupack mit weit über 100V die Energie für den Antrieb mit Elektromotor, also müssen da ja auch um die 100 Zellen in Reihe geschaltet werden. Es handelt sich hier um ein Serienauto, und ich nehme an, dass Toyota was dagegen getan hat, aufgrund der Gewährleistungsansprüche wegen ständig kaputter Akkus pleite zu gehen :-)
Nöö, das ist bei Fahrtenseglern eher irrelevant gegenüber Leuten, die ihr Boot nur für 2 oder 3 Monate im Jahr nutzen.
Am Wed, 12 Jan 2005 18:05:22 +0100 schrieb Martin Lenz:
Da fragst Du den Richtigen - ich habe vor einem halben Jahr eine Entsalzungsanlage zum Patent angemeldet, die weniger als die Hälfte der Energie der sparsamsten bisher verfügbaren Anlagen verbraucht :-)
Sehr sparsame Anlagen verbrauchen heute etwa 3 Wattstunden pro Liter Trinkwasser (siehe
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Ein Liter Benzin hat überschlägig einen Energiegehalt von 10 kWh - wieviel Strom Du daraus erhältst, hängt vom Generator ab. Mit einer guten Brennstoffzelle kriegst Du da schon fast an die 5 kWh, also 1,6 Kubikmeter Süsswasser :-)
Im Toyota Prius wird nicht die volle Kapazität des Akkus genutzt, sondern nur ca. 40 %. Vermutlich, um einen Sicherheitsabstand nach "oben" und "unten" zu schaffen, der die Gefahr der Tiefentladung und Überladung einzelner Zellen stark reduziert.
Ansonsten: Nach meiner praktischen Ladeerfahrung kann man zumindest NC-Akkus durchaus wie Bleiakkus laden, also mit einer einfachen Spannungsbegrenzung im Bereich 1.425 Volt/Zelle und zusätzlicher Strombegrenzung. Der nach der Ladung fließende Reststrom liegt immer deutlich unter dem zulässigen Dauerladestrom, also wo ist das Problem?
Wenn man einen NC-Akku mit 10 Zellen verwendet, ergeben sich genau die gleichen Nenn-und Ladespannungen wie bei einem Bleiakku. Ich würde einfach den vorhandenen Blei-Akku durch einen NC-Akku passender Kapazität ersetzen, und probieren, ob es geht.
NC-Hochstromzellen für den Flug-Modellbau können mit sehr hohen Strömen im Bereich 20*C geladen/entladen werden, da ist also kurzzeitig sehr viel Power möglich.
Durch Flüssiggas in die Luft geflogen? Hat da nicht jemand sehr geschlammpt? Aufbau und wartung? Ich weiß dass bei Flüssiggas im Haus ein extraVentil vorhanden sein muss. Weiterhin muss man auch die Dichtigkeit des Systems sicherstellen. Zu diesem Zweck ist auch extra ein Manometer am Ventil vorhanden.Nun ist das bei einem Boot evtl anders. :)
Was spricht gegen den quasi vollständigen umstiegt auf einen Generator? Wie hoch ist die maximale Leistung die man braucht? Hab jetzt mal ca.
100Watt errechnet. Habe ich recht wenn deine Zuladung bei ca. 1000kg liegt? Wie sieht es mit der Verwendung von flexiblen Solarzellen auf den Segelflächen aus? Ich bin jetzt mal von einem Verbrauch von 0.66 Liter / Stunde über 2 Monate ausgegangen. Dann würde man 960 Liter (787kg) benötigen. Das würde einer Leistung von ca 1kW entsprechen. Bei einem wohl eher bescheidenen Wirkungsgrad. Sofern ich jetzt keine Rechenfehler gemacht habe. Kann man natürlich beliebig mit anderem Kombinieren.
Nach meiner praktischen Ladeerfahrung kann man zumindest NC-Akkus durchaus wie Bleiakkus laden, also mit einer einfachen Spannungsbegrenzung im Bereich 1.425 Volt/Zelle und zusätzlicher Strombegrenzung. Der nach der Ladung fließende Reststrom liegt immer deutlich unter dem zulässigen Dauerladestrom, voll werden die Akkus scheinbar auch. Mir ist allerdings unbekannt, wie sich dieses Ladeverfahren langfristig auf die Lebensdauer auswirkt.
Wenn man einen NC-Akku mit 10 Zellen verwendet, ergeben sich genau die gleichen Nenn-und Ladespannungen wie bei einem 12-Volt-Bleiakku mit 6 Zellen. Man könnte also einfach vorhandene Blei-Akkus durch NC-Akkus ersetzen und probieren, ob es geht.
NC-Hochstromzellen für den Flug-Modellbau können mit sehr hohen Strömen im Bereich 20*C geladen/entladen werden, da ist kurzzeitig sehr viel Power möglich.
Problem: NC-Akkus mit hoher Kapazität für Elektroautos sind wesentlich teuer (4*?) als Blei. Dafür soll die Lebensdauer 20 Jahre erreichen.
Die angepeilten 2000 Ah-Zellen könnten auch für ein militärisches U-Boot ausreichen (bei so 1000 ... 4000 Volt), dessen Batterie ist in der Blei-Version einige hundert Tonnen schwer und kostet mehrere Millionen.
Am Wed, 12 Jan 2005 20:50:18 +0100 schrieb Ralf Bartzke:
Nun, das wäre auf dem Boot ja auch kein Problem. Die Kapazität eines Bleiakkus wird ja auch nur bis zu 50% genutzt. Mein Vorschlag weiter oben lautete ja, die Ladung u.a. einfach über die Strombilanz zu regeln. Tiefentladung und Überladung des Gesamtsystems kann man damit schon mal sicher ausschliessen, und zu hohe Ladeströme und -spannungen sowieso. Das Problem besteht wohl eher darin, dass sich bei einem AkkuPack aus 100 Zellen der Ladezustand einer einzelnen Zelle nicht kontrollieren lässt.
NiCd Zellen würde ich aus Umweltschutzgründen nicht verwenden, außerdem liest sich der typische Bordbetrieb wie eine Anleitung zur Erzeugung des Memory-Effekts :-) Aber ich werde mir die Ladetechnik für die NiMh Akkus im Toyota Prius mal ein wenig genauer ansehen, denn die Rahmenbedingungen der Ladung und Entladung dort scheinen mir doch sehr viel Ähnlichkeit mit denen beim Betrieb an Bord einer Segelyacht zu haben.
Ein sehr wichtiger Aspekt der NiMh Akkus gegenüber den Bleiakkus ist in der Tat der hohe Ladestrom. Dabei wird auf einer Segelyacht ja noch nicht mal ein Ladestrom von 1C erreicht - für eine typische Batteriebank von 400Ah krieg ich beim besten Wikllen nirgends die problemlos möglichen 400A her :-)
Aha, nur 12 Volt. Könnte klappen. Die spezifische Energie von NC-Traktionsakkus liegt bei ca. 56 Wh/kg, Blei-Akkus etwa die Hälfte. Also währe doppelte ... dreifache Kapazität (tiefere Entladung) bei gleichem Gewicht mit NC-Akkus möglich.
Das Umweltschutzargument halte ich nicht für zwingend. Bei einem Verlust durch Havarie auf See macht das nicht viel aus, und im Normalfall könnte man die Zellen auch recyceln und auf jeden Fall unschädlich entsorgen.
Was spräche eigentlich dagegen, die Batteriekapazität in mehrere, z. B. drei, Gruppen aufzuteilen, eine davon stets erst vollständig zu entladen und erst dann wieder ohne weitere Entladung aufzuladen und diese funktionellen Gruppen automatisch gesteuert zyklisch zu vertauschen?
Zum Beispiel folgende Gruppen: A: nur laden, bis voll, nicht entladen, wenn kein Notfall (Laden), B: nur entladen, bis leer (Entladen) C: wird bei hohem Ladestromangebot nachgeladen und bei hohem Verbrauchsbedarf entladen (Bereitschaft).
Verbrauchsstrom wird dann in folgender Priorität entnommen: Vorrangig aus B, bei weiterem Bedarf zusätzlich auch aus den Generatoren, soweit angeboten, und darüber hinaus auch aus C - im Notfall (aber nur dann!) wird auch noch A zugeschaltet. (Als Schalter nimmt man übrigens Power-MOSFETs mit Power-Schottky-Dioden zur Entkopplung.)
Der Generatorstrom wird nach folgenden Schema verwendet: Falls keine verbraucherseitige Anforderung wegen Überlastung von B vorliegt, Einspeisung nach A, sonst in den Verbrauch. Wenn das Angebot den Verbrauch sowie die Aufnahmefähigkeit von A übersteigt, wird der überschüssige Strom in C eingeleitet, und wenn C auch nicht mehr will, wird der Warmwasserspeicher beheizt oder was man sonst noch braucht (Preßluft? Eis als Kältespeicher?). Nur B kriegt nichts (und gilt daher auslegungsmäßig als "leer", so daß man die Batteriekapazität von vornherein um 20-50% überdimensioniert).
Sobald B entladen ist, werden die Gruppen zyklisch vertauscht: A (voll) wird auf die Position von C (Bereitschaft) geschaltet, B (leer) auf die von A (laden), und C (Bereitschaft) auf die von B (Entladen).
Dieses Vorgehen wäre bei NiMH-Zellen genauso sinnvoll wie bei NiCd. Durch die regelmäßige Ent- und Volladung werden die Zellen nach den gegebenen Umständen optimal behandelt.
Na klar: Steckdose im Hafen, Netzgerät. Da ist Schnelladefähigkeit durchaus nützlich, auch kann man vielleicht auf See ggf. am Bordnetz von Hochseeschiffen "schmarotzen" (und sollte dafür das notwendige Equipment und kompatible Systeme an Bord haben).
Wenn nur ein Teil der installierten Kapazität auf einmal geladen wird, könnte das günstiger sein. Ein anderer Auslegungsgesichtspunkt bei einer im Verhältnis zur Kapazität kleinen Generatorleistung ist offenbar die Selbstentladung - man muß offenbar die Energie für längere Zeit (wieviele Wochen?) "bevorraten". Unter diesem Gesichtspunkt wäre wohl die Prioritätsreihenfolge LiIon - Blei - NiMH
- NiCd. Das Betriebsregime unterscheidet sich aber deutlich: die ersten beiden sollten immer möglichst voll sein, während die beiden letzten zyklisch über Laden und Entladen gefahren werden sollten.
Am Wed, 12 Jan 2005 19:40:05 +0100 hat Tom Berger geschrieben:
Das dachte ich mir, da du dich ja offensichtlich intensiv mit dem Thema Energie an Bord beschäftigst.
Wenn sie schon patentiert ist, osllte doch nichts dagegen sprechen, das Grundprinzip kurz zu umreissen? Ich will da nichts bauen, bin aber einfach an genialen technischen Lösungen interessiert.
Ich rechne i.A. eher für einen guten herkömmlichen Generator überschlägig mit 3kWh, aber selbst da kannst du mit einem Liter Benzin 1000l Wasser entsalzen. Das zahlt sich also wirklich aus.
LiIo - Akkus können mit bis zu 3C entladen werden. Ihr Innenwiderstand ist mit dem von NiMh Zellen vergleichbar. Bei der Entladung bleibt die Spannung über einen langen Zeitraum konstant(4V bis 3,5V bis 80% Entladung). Jedoch verlieren sie bei über 40°C sehr schnell an Kapazität.
2.3.3 Einsatzgebiete, Haltbarkeit & Umweltaspekt
LiIo-Zellen eignen sich vor allem in Geräten des täglichen Gebrauchs wo nur schwer auf die Macken des Akkus Rücksicht genommen werden kann. Selten hat man die Zeit Handys oder Notebookakkus erst langwierig zu entladen und wieder aufzuladen. Mit ihrer hohen Energiedichte von bis zu 140 Wh/kg sind sie nur halb so schwer wie NiMh Zellen, benötigen aber in etwa das gleiche Volumen. Ihre geringe Selbst-entladung von nur 0,2% C / Tag macht sie auch interessant für Anwendungen wo nur wenig Leistung aber dafür eine lange Laufzeit gefordert wird. Leider altern sie relativ schnell und schon nach 3 Jahren kann man davon ausgehen dass die Kapazität auf die Hälfte der Nennkapazität abgesunken ist. Dabei ist es völlig nebensächlich ob der Akku in Gebrauch war, oder lediglich gelagert wurde (Hier muss ich anmerken dass ich seit damals auch schon anderes gelesen habe). In LiIo - Akkus sind oft Spuren giftiger Metalle enthalten weshalb man sie besser recycelt oder als Sondermüll entsorgt. Da das Lithium sehr heftig mit Wasser reagiert, und zu Bränden führen kann, sollte man sie nicht einfach im Hausmüll entsorgen.
Falls du die ganze Facharbeit gerne hättest, einfach anmailen. Da drin muss nicht alles stimmen, aber doch so einiges wie ich hoffe. Bücher hab ich dafür jedenfalls genug umgedreht *g*
Das ist gar keine Redundanz, sondern ein Betriebskonzept für die installierte Gesamtkapazität.
Das ganze läuft natürlich vollautomatisch und für den Benutzer "unsichtbar" - der muß schon den Computer fragen, um zu erfahren, welche Teilgruppe jetzt gerade welche Funktion hat.
Nein.
PV-Module und WKA *sind* "der Generator". Bei meinem Modell habe ich einfach nur aufgeteilt in Erzeuger, Speicher und Verbraucher und ein Konzept angegeben, das bei maximaler Freiheit in den Betriebsumständen die Batterien optimal schonend behandelt.
Die Notsromversorgung per Verbrennungsmotor verkompliziert das ganze erst einmal unnötig. Jede Batteriekontrolle sollte natürlich in der Lage sein, festzustellen, ob eine Batterie so stark entladen ist, daß sie nicht weiter belastet werden darf, oder ob sie so voll ist, daß weitere Ladung schädlich wäre, und idealerweise zellenweise die Funktionsfähigkeit kontrollieren können.
Warum dann so ein Theater?
Ich weiß zwar jetzt nicht, was daran lebensgefährlich ist, mit um die
100m Trosse von einem "dicken Pott" geschleppt zu werden, und eine harmlose kleine Strippe daran festzulaschen, stelle ich mir auch nicht gerade als weltbewegenden Akt vor, aber sei's drum ...
So, das blicke ich jetzt nicht: einen Speicher würde ich so dimensionieren, daß er die längste zu erwartende Ausfallzeit überbrücken kann, mit einer Sicherheit von x%. Und wenn diese Ausfallzeit länger ist als die "Haltbarkeit" der gespeicherten Energie wegen der Selbstentladung, dann habe ich ein Problem, nicht?
Am Fri, 14 Jan 2005 01:10:04 +0100 schrieb Ralf Kusmierz:
Hab' ich schon verstanden, aber das setzt eben viel auf Ausfallsicherheit, die so gar nicht nötig ist.
Hast Du schon mal versucht, zu Hause ohne Strom zu leben? Keinen Strom im Haus zu haben, ist ganz sicher kein Notfall, aber es ist schon so unbequem, dass man's nicht gerne hat :-)
Naja, irgend wie muss das Kabel ja mal vom dicken Pott auf den kleinen kommen, und dann gibt's beim Schleppen einen Haken: die maximal mögliche Geschwindigkeit eines Verdrängerboots hängt von seiner Länge ab. Überschreitet der Schlepper die Rumpfgeschwindigkeit des Geschleppten, dann reisst im Idealfall die Verankerung des Kabels heraus - wenn die gut hält, dann reisst halt das Boot auseinander. So ein dicker Pott ist locker mit 30 kn unterwegs, das kleine Segelboot hat eine Rumpfgeschwindigkeit von vielleicht 8 kn.
Und was meinst Du, was der Reeder des dicken Potts seinem Kapitän sagen wird, wenn der mal eben auf offener See eine Stunde anhält, um die Bordbatterien eines kleinen Seglers aufzuladen? Der dicke Pott verursacht pro Stunde locker Kosten von 10.000 Euro, und da sind die Konventionalstrafen für verspätete Lieferung noch gar nicht drin - bei einer Batterieladung von 5 kWh macht das 2.000 Euro pro kWh :-)
Nimm mal einen Ostsee-Segler als Beispiel. Der bringt sein Boot im April raus und holt es im Oktober wieder zurück an Land. Es bleibt also 5 Monate an Land stehen, und da die NiCd und NiMh Akkus ca 1% Selbstentladung der Kapazität pro Tag haben, bleibt da wohl nicht mehr viel übrig :-) Dabei machen übrigens auch schon viele Bleibatterien schlapp - lediglich Gel-Akkus haben eine so niedrige Selbstentladung, dass man diese ohne Aufsicht so lange liegen lassen kann.
Der Fahrtensegler rechnet anders herum: er hat Solar- und Windenergie und kann bestenfalls mit vielleicht 100 Ah Gewinn pro Tag rechnen. Sein Tagesverbrauch beträgt großzügig gerechnet 200 Ah (es werden wohl eher 150 Ah sein). Und er will nicht unbedingt gezwungen sein, jeden Tag die Differenz durch Anwerfen der Dieselmaschine auszugleichen, sondern nur jeden 2. oder 3. Tag. Und er muss auch damit rechnen, dass es mal ein paar Tage hintereinander regnet und Flaute herrscht, so dass Wind und Solar gar nichts bringen. Er kalkuliert also nicht die Ausfallzeit, sondern die Zeit, für die er Strom zwischen den Motorlaufzeiten haben will.
Noch was anderes:
Die NiMh Batterie im Toyota Prius kommt mit 5 Jahren Garantie, Toyota gibt die Lebensdauer mit 15 Jahren an. Diese Autos werden schon seit 1997 verkauft, und bisher gibt es noch keine Klagen über gehäufte Ausfälle des Akkus. Diese Akkus werden mit extrem wechselnden Stromstärken geladen, und ständig springen sie zwischen Laden und Entladen hin und her. Für NiMh Akkus ist das eigentlich nicht die ideale Nutzung.
Die lange Lebensdauer erreicht Toyota dadurch, dass der Akku hauptsächlich zwischen 50% und 80% der Kapazität gehalten wird. Damit vermeidet man, dass bei einzelnen Ausreissern unter den Zellen die Kapazität so niedrig ist, dass sie komplett tiefentladen oder überladen werden. Dort sind übrigens
228 Zellen in Reihe geschaltet (273,6V).
So weit ich gesehen habe, sind NiMh Akkus inzwischen schon preiswerter als NiCd. In den USA kosten NiMh Monozellen mit 10 Ah beim Kauf von 100 Stück nur noch 5$, also derzeit 3,80 Euro, die leistungsfähigsten gibt es schon mit 13 Ah. Rechnet man die hohe Lebensdauer, dann sind die schon heute billiger als Blei-Gel-Akkus.
Nach irgendwelchen (hier nicht hinterfragten) Kriterien des Anwenders setzt der eine geeignete Speicherkapazität fest. Diese Kapazität kann man nun entweder:
als einen Block ausführen, was dazu führt, daß die wünschenswerten Zyklen mit vollständiger Ladung und Entladung nicht zustande kommen und die Batterien absehbar vorzeitig durch Memory- (bzw. lazy-battery-) Effekt altern,
oder:
bei annähernd gleicher installierter Kapazität (und damit ohne wesentliche Zusatzkosten) in mehrere Blöcke aufteilen und das dann so handhaben, daß durch (automatische) Zuweisung des Verbrauchs sowie des Ladestroms auf bestimmte, zyklisch rotierende Blöcke jeweils die Lade- und Entladezyklen erzwungen werden. Zugegebenermaßen erhöht sich die sinnvollerweise zu projektierende Kapazität geringfügig, weil durch das Erzwingen von Leerungen eines Teils der Batteriekapazität im Mittel etwas weniger Kapazität zur Verfügung steht.
Beispielrechnung: Es wird eine verfügbare Ladung C als notwendig angesehen. Unter der plausiblen Annahme, daß die Batterien mutmaßlich halbvoll sind, müßte man dann eine Kapazität von 2*C installieren. Wenn diese installierte Kapazität in drei gleich große Blöcke aufgeteilt und das skizzierte Betriebsregime gefahren wird, sollte man sinnvollerweise annehmen, daß einer der Blöcke nicht halbvoll, sondern leer ist.
Damit ist dann von den installierten 2*C nicht C im Mittel verfügbar, sondern nur 2/3 C. Folglich könnte man im Extremfall auf die Idee kommen, die installierte Kapazität um 50% auf 3*C zu erhöhen - da aber andererseits die Zuverlässigkeit der Anlage erhöht wird und die Annahme eines Ausfalls von 1/3 der verfügbaren Kapazität auch übertrieben pessimistisch ist, da dem "leeren" der "volle" Block gegenübersteht, ist eigentlich jede Entscheidung zwischen "Kapazität gar nicht vergrößern" und "nur ein bißchen" sehr wohl auch vertretbar.
Bequemlichkeit und Sicherheit sind aber auslegungsmäßig zwei Paar Stiefel. Bequemlichkeitsmäßig würde ich in Abhängigkeit von der Verteilungsdichte der Ausfallzeiten zu Hause mit einer Verfügbarkeit zwischen 95 und 99 v. H. der Stromversorgung gut hinkommen (tatsächlich haben wie nur etwa 0,3 ungeplante temporäre Stromausfälle pro Jahr, die alle Ausfallzeiten von weniger als drei Stunden bedingten, also eine absolute Verfügbarkeit von 99,92% und eine zeitliche von 99,990% - unter einer wirtschaftlichen Betrachtungsweise ist die deutlich zu hoch, weil die Kosten für die Herstellung dieser Ausfallsicherheit die vermiedenen Kosten von Ausfällen deutlich übersteigen dürften; unsere öffentliche Stromversorgung ist eindeutig überzüchtet und auch daher zu teuer).
Das ist aber das kleinere Promlem: die Trosse muß sowieso ausgebracht werden, wenn geschleppt wird.
Das war mir allerdings nicht klar, daß Schwimmkörper sowas wie "absolute Bremsen" sind. Ich hatte natürlich angenommen, daß ein "dicker Pott" so ein Bötchen auch "mit Karacho" hinter sich herschleifen könnte, so, wie man mit einem Fahrrad auch mal einen Abhang mit "hundert Sachen" runterbrettern kann.
In einem Seenotfall wäre der "Dicke" aber unabhängig von den (dem Eigner des Havaristen in Rechnung zu stellenden) Kosten auf jeden Fall nach internationalem Seerecht zur Hilfeleistung verpflichtet - wenn mangelnder Strom aber keinen Notfall darstellt, wird er das sowieso nicht tun. Ich sah mal eine Fernsehreportage über eine Knallköpfe-Truppe, die Überführungsfahrten von Privat-Yachten o. ä. machten und dabei irgendwie immer zu wenig Öl bunkerten und gelegentlich dann in schwerer See wegen Maschinenausfall nicht mehr manövrierfähig waren - denen half ein Frachter dadurch aus der Patsche, daß er ein Faß Diesel über Bord gehen ließ, das die dann auffischten und verwendeten.
Äpfel und Birnen: ich betrachte natürlich nur "normale" Betriebszustände, also die Bedürfnisse auf See. "Einmotten" zählt natürlich zu "Pflege und Wartung", da hängt die Batterie irgendwo netzgestützt an Erhaltungsladung. Und für mich war eben die Frage, ob man so gesehen mit wochenlanger Flaute in arktischer Dunkelheit oder Dauersturm rechnen muß, so daß entsprechende Ausfallzeiten einzukalkulieren wären. Da es aber offenbar den Motorgenerator gibt, ist das wohl nicht so, so daß man mit ca. 1 Woche Standzeit trotz Selbstentladung, also einer Selbstentladung von ca. 0,3%/h offenbar zurechtkäme - die Batterien sind aber um Längen besser.
Na, das ist doch dann die anzunehmende Ausfallzeit.
Diese Erklärung finde ich nicht stimmig, weil der lazy-battery-Effekt dann trotzdem auftreten müßte. Außerdem wäre die Batterie massiv überdimensioniert, wenn sie nur 30% der nominalen Kapazität verwenden. Da muß noch mehr dahinterstecken.
Am Fri, 14 Jan 2005 10:25:36 +0100 hat Ralf Kusmierz geschrieben:
Besser als die Folgen der Privatisierung in Kalifornien, wo zwar die Ausfallsicherheit deutlich gesunken ist, die Kosten aber nicht. Man sollte den Nutzen der Unterbrechungslosen Verfügbarkeit auch nicht nur im Geldwert sehen.
Am Fri, 14 Jan 2005 13:17:02 +0100 hat Ralf Kusmierz geschrieben:
Ich weis schon, weil die Konzerne nur nach "Shareholders Value" agiert haben. Und ihnen die Versorgungssicherheit eben nichts wert war. Da funktioniert der Wettbewerb ja auch nicht wirklich. Egal an welchen Anbieter ich das Geld für meinen Strom überweise, es bleibt doch diesselbe Spannung und Frequenz, die eben mehr oder weniger stabil ist und wenn das Netz ausfällt, dann ist beides Null.
Wie bezifferst du den Geldwert davon, das Licht, Computer oder Fernseher abends nicht dunkel bleiben? Du kannst natürlich mit den Anschaffungskosten eines Aggregates und des nötigen Sprits argumentieren - wie bezifferst du dann den Geldwert der Tatsache, das man sowas üblicherwiese nicht im Wohnzimmer betreiben will?
Am Thu, 13 Jan 2005 12:19:55 +0100 schrieb Martin Lenz:
Gerne. Wie sagt ein Herr aus Celle immer? "Einfach ist genial". Und "einfach" ist meine Erfindung durchaus.
Die sparsamste Entsalzung geschieht heute mit Umkehrosmose an einem Molekularsieb. Dazu trennt das Sieb (eine Membran, die Wasser durchlässt, Salzionen aber nicht) Süsswasser von Salzwasser. Dabei ergibt sich ein osmotischer Druck, beim Meerwasser ist das aufgrund des Salzgehalts ein Druck von 27 bar, mit dem Süsswasser durch die Membran auf die Salzwasserseite drückt. Wenn man nun auf der Salzwasserseite einen Druck aufbaut, der höher als der osmotische Druck ist, dann kehrt sich die Fliessrichtung um - Wasser dringt von der salzigen Seite durch die Membran auf die Süsswasserseite. So entsalzt man Wasser.
Der Haken ist nun, dass man natürlich nicht Salzwasser in die eine Kammer einfüllt, drauf drückt, und dann nach einiger Zeit alles Wasser auf die Süsswasserseite gedrückt hat und auf der Salzseite die übrig gebliebenen trockenen Salzkristalle aufkehrt, sondern dass man, je nach aufgebrachtem Druck, nur einen bestimmten Teil des Salzwassers als Süsswasser gewinnt. Typischerweise arbeiten diese Entsalzungsanlagen mit Drücken von 40 bis 60 bar, und sie haben eine Ausbeute von vielleicht 10 bis 20%.
Da man aber natürlich den Druck auf das volle Volumen von 100% Salzwasser aufschlagen muss, wovon bei sparsamen Anlagen (je niedriger der Druck, desto sparsamer, aber desto langsamer) 90% als leicht aufkonzentrierte Sole wieder abfliessen, würde man 90% der in die Druckaufschlagung gesteckten Energie verlieren. Dennoch arbeiten auch heute noch viele großindustrielle Anlagen mit dieser Verschwendung.
Es gibt nun eine ganze Reihe von Patenten, die es ermöglichen, den aus der druckbelastet abfliessenden Sole den Druck zurück zu lenken. Das geht natürlich nur mit einem begrenzten Wirkungsgrad.
In meinem System dagegen fliesst die Sole gar nicht erst unter Druck ab, sondern das System arbeitet zyklisch. In der einen Phase wird die Salzwasserseite drucklos befüllt. In der zweiten wird Druck mittels Druckluft aufgeschlagen, während das Salzwasser drucklos (genauer: isobar) umgewälzt wird, bis die gewünschte Ausbeute erreicht ist. Dann wird wieder Phase 1 durchgeführt - der Druckluftbehälter wird abgesperrt, das Seewasserventil geöffnet, und dieselbe Pumpe, die vorher das Salzwasser in einem Kreislauf umgewälzt hat, pumpt jetzt wieder isobar die Sole raus und gleichzeitig frisches Seewasser ein.
Ich verbrauche also exakt so viel Energie, wie in der unter Arbeitsdruck stehenden Druckluft gebunden ist, die das selbe Volumen wie das gewonnene Süsswasser hat. Aus dieser Druckluft aber kann ich sogar wieder Energie zurück gewinnen, am einfachsten aber verwende ich sie als Antrieb für die Umwälzpumpe.
Der Druck liesse sich natürlich auch anders als durch Druckluft erzeugen, aber das bei weitem teuerste und maßgeblich preisbildende Teil der herkömmlichen Entsalzungsanlagen sind die seewasserbeständigen Hochdruckpumpen, auf die ich nun völlig verzichten kann. Mir genügt eine einfache Umwälzpumpe, wie sie für Aquarianer billig angeboten wird, und ein einfacher Luftkompressor. Eine nach meinem System aufgebaute kleine Entsalzungsanlage für ein Boot kostet in der Herstellung um die 300 Euro, eine herkömmliche mindestens 1.000 Euro - das wesentliche Argument ist also nicht der niedrigere Energieverbrauch, sondern sind die niedrigeren Anschaffungskosten.
Mein System eigenet sich u.a. auch deshalb so gut für den Einsatz an Bord einer Segelyacht, weil viele Segler auch Taucher sind und sowieso Druckluft in Taucherflaschen mitführen. Eine Taucherflasche reicht für die Gewinnung von 100 bis 150 Litern Süsswasser aus, Taucherflaschen bekommt man überall befüllt, wo man mit Booten hinkommt, so dass man noch nicht mal einen eigenen Kompressor benötigt. Und natürlich haben heute viele Segelyachten nicht nur deshalb Entsalzungsanlagen an Bord, weil das Wasser in den Häfen dieser Welt meistens von sehr zweifelhafter Qualität ist (das mittels Umkehrosmose entsalzte Meerwasser dagegen erfüllt unsere Trinkwasserverordnung), sondern auch aufgrund der Gewichtseinsparung. Bei einer Atlantiküberquerung hat ein Boot mit zwei Personen vielleicht 400 Liter Trinkwasser in den Tanks. Mit einer Entsalzungsanlage genügt ein minimaler Notvorrat von vielleicht 100 oder 150 Litern.
Bei Rennyachten wie der im weiter oben beschrieben Yacht von Ellen McArthur befinden sich sogar zwei Entsalzungsanlagen an Bord, womit der Notvorrat noch weiter verringert werden kann. Da kommt es eben auf jedes kg an, das man einsparen kann. Gruß Tom Berger
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