Re: Buerstenlosen Generator berechnen - welche Parameter?

X-No-Archive: Yes
begin quoting, "Ulrich G. Kliegis" schrieb:
für einen pro- oder repellergetriebenen Generator, der z.B. wie ein
> umgekehrter Elektro-Außenborder am Heck eines Segelbootes montiert
> werden soll, um den Strombedarf auf längeren Reisen zu decken,
Ich frage mich gerade, wie sinnvoll das ist. Die (eine) Alternative
wäre nämlich, den Wasserstrom an Deck zu bringen und dort eine
Maschine hinzustellen. Der Staudruck beträgt geschwindigkeitsabhängig
p(v) = 132 Pa * v^2
(mit v: Geschwindigkeit durch das Wasser in Knoten),
mit einem Eintrittsquerschnitt von A ergibt sich aus dem aufgenommenen
Wasserstrom daraus eine Leistung von
P(v) = 0,68 W * A * v^3
v: Geschwindigkeit durch das Wasser in Knoten
A: Querschnittsfläche in (dm)^2
Bei einem Eintrittsquerschnitt von 100 cm^2 (1 dm^2) und einer
Geschwindigkeit von 5 kn wären das beispielsweise 85 W.
Davon sind mit vernünftigem Aufwand ca. 60-80 % nutzbar, also im
Beispiel ca. 60 W (entsprechend andere Zahlenwerte bei anderen
Geschwindigkeiten oder Anströmquerschnitten).
Die Durchflußmenge ist natürlich v*A, also im Beispiel bei 5 kn 1,55
m^3/min - das ist schon ziemlich fett viel Wasser, wenn man sich mal
überlegt, daß aus einem normalan Wasserhahn gerade mal 5 l/min, also
1/300 der erforderlichen Durchflußmenge, herauskommt. (Da die
auftretenden Drucke gering sind, könnte mn dafür allerdings
dünnwandige Plastikrohre verwenden.)
Angebracht werden müßte die ganze Geschichte natürlich außerhalb der
dichten Schiffshülle, also z. B. auf Deck, damit sich das Boot bei
einem Leck nicht mit der entsprechenden Zulaufmenge in ein U-Boot
verwandelt, wobei das Risiko allerdings klein ist: Selbst bei 20 kn
wäre der Staudruck gerade mal 53 kPa entsprechend 530 mm WS, weswegen
an Deckshöhe Unterdruck herrscht (und entsprechend ein Saugrohr zurück
ins Wasser für den Fortwasserstrom erforderlich ist, mit deutlich
größerem Querschnitt, weil das abströmende Wasser eine sehr viel
kleinere Geschwindigkeit hat als das zulaufende). Als Arbeitsmaschinen
gäbe es dann verschiedene Möglichkeiten: Rotations- oder Hubkolben,
oder angepaßte Durchströmungsmaschinen:
.
Insgeamt kommt es mir suspekt vor: Erst wird mit einem riesenhaften
technischen Aufwand aus Wind Vortriebskraft erzeugt, und dann will man
eine Bremse ins Wasser hängen, mit der man davon wieder etwas
wegfrißt.
Da würde es sich doch anbieten, etwas Segelfläche durch eine WEA zu
ersetzen, wie schon mehrfach vorgeschlagen. Wobei so gesehen
Segelantrieb ohnehin eine Museumstechnik ist: Wenn man den Wind
optimal nutzen wollte, dann müßte man das Bettzeug daheim lassen, an
Deck WEA aufstellen und mit dem erzeugten Strom einen Elektromotor
antreiben, der dann den Vortriebspropeller dreht. Man wäre dann bei
der Kurswahl weitgehend unabhängig von der Windrichtung, und die
Höchstgeschwindigkeit könnte man so bei Gegenwind erreichen - am
miesesten geht es dann ironischerweise bei achterlichem Wind voran,
aber immer noch flotter als mit Segeln entsprechender Fläche. (Und
noch flotter ginge es mit einem angeleinten Flugdrachen, der die WEA
trägt.)
Aber moderne Technik wollt Ihr Segler ja nicht...
Kann man auf dem Meer eigentlich nicht Wellenenergie nutzen? So ein
Sportboot ist gegenüber der Wellenlänge vergleichsweise klein und wird
daher "am Stück" und weitgehend unverbogen von den Wellen auf und ab
bewegt - das soll auch so. Wenn ich mir jetzt mal vorstelle, daß man
an den Seiten an langen Auslegern Schwimmkörper anbringt (wie bei
einem Trimaran), dann wird die See die auf- und abbewegen wollen -
diese Bewegung könnte man mit "Stoßdämpfern" in Fluiddruck umsetzen
und damit dann Energie erzeugen. Da diese Leistung nicht aus dem
Fahrwiderstand stammt, würde sie die Fahrleistung auch nicht
reduzieren. Etwas abgespeckt, könnte man dafür auch die wechselnden
Wasserdrucke am Schiff verwenden, die sich ergeben, weil das Schiff
wegen seiner Massenträgheit der Wellenbewegung nicht instantan,
sondern nur verzögert folgt.
Also so: Ein Rohr ragt ins Wasser und ist komplett mit Wasser gefüllt.
Am Rohr ist ein Zylinder angeschlossen, der darin befindliche Kolben
wird durch den veränderlichen Wasserdruck bewegt (das sind bei 1 m
Wellenhöhe ca. 0,1 bar), und dieser Kolben bewegt wiederum den Kolben
einer hydraulischen Pumpe mit wesentlich geringerem Querschnitt (z. B.
1/10 Durchmesser), die dann die Druckschwankungen auf entsprechend
höhere Drucke (ca. 10 bar) übersetzt. Diese Druckspitzen werden dann
mit Ventilen gesammelt und einem Windkessel abgepuffert, und mit dem
anstehenden konstanten Druck wird ein Generator angetrieben. Der
sekundäre hydraulische Kreislauf ist geschlossen und kann deswegen mit
verträglichen Substanzen (normales Hydrauliköl) befüllt werden.
Etwas weiter gedacht müßte man bei entsprechend großer Dimensionierung
sogar Schiffsantriebe mit Wellenenergie realisieren können: Leichte
Schwimmkörper sind miteinander mit einer möglichst starren
Leichtbaukonstruktion (so ähnlich wie ein Hallendachtragegerüst) über
eine relativ große Meeresfläche (groß im Verhältnis zur Wellenlänge)
miteinander verbunden und können sich gegen eine Arbeitsmaschine (z.
B. Hydraulikkolben) vertikal bewegen. Die so eingesammelte Leistung
treibt dann die Schiffsmaschine an. Die Nutzlast und die Maschinen
sind starr an der Tragekonstruktion befestigt und erzeugen so die
träge Masse. (Statische Kräfte werden nicht übertragen: Die werden vom
Auftrieb des Bootskörpers aufgenommen, der möglichst kompakt sein und
möglichst weit unter der Wasseroberfläche liegen sollte, um selbst
nicht von der Wellenbewegung beeinflußt zu werden.)
Das "Schiff" könnte dann ungefähr so aussehen:
Zwei ca. 200 m lange zylindrische Bootskörper mit 15-20 m Durchmesser
sind im Abstand von ca. 100 m fest miteinander verbunden und liegen in
ca. 50 m Wassertiefe. Sie tragen Maschinen und Nutzlast, ein
Überwasserschiff im herkömmlichen Sinn gibt es praktisch nicht. Auf
diesen Unterwasserkörpern sind Turmkonstruktionen ähnlich schwimmenden
Bohrinseln angebracht, die oberhalb der Wasseroberfläche eine
großflächige Tragekonstruktion (400 m lang, 300 m breit) tragen. Auf
der befinden sich Windenergieanlagen, unter ihr sind über die ganze
Fläche leichte Schwimmkörper (so ca. containergroß) verteilt, die die
Pumpkolben bewegen, außerdem noch eine "Brücke" als Fahrstand für die
Nautiker.
Das wäre dann ein moderner "Öko-Großtransporter" der ULCS-Klasse. Das
Blöde an der Sache ist natürlich, daß der durch keinen
Schiffahrtskanal paßt und entsprechende Tiefwasserhäfen benötigt.
(Eine Lösung wäre vielleicht, daß sich der Frachtträger des
Tauchbootteils von der ganzen Konstruktion lösen kann, ein paar Meilen
von der Reede aus in einen normalen Hafen fährt bzw. geschleppt und
dort dann gelöscht wird, während ein anderer bereits beladener
Frachtträger an die Konstruktion andockt und dann auf die Reise geht.)
Äh, ja, x-post nach de.sci.ing.misc.
Gruß aus Bremen
Ralf
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Ralf . K u s m i e r z
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X-No-Archive: Yes
begin quoting, "Ralf . K u s m i e r z" schrieb:
Upps, die Idee hatte schon jemand anders: .
Mal so als Potentialabschätzung: Wenn man eine Linie durchs Meer zieht, dann liegt die Wellenleistung in der Gegend von 10 kW/m. Wenn man die mit einem 1000 m langen mobilen Wellenkraftwerk aberntet, dann kann man damit ungefähr 10 MW abgreifen (und hinterläßt dann hinter dem Öko-Schiff einen entsprechend breiten glatten Streifen Meeresoberfläche ohne Wellen). Ein ULCS-Schiff braucht aber ungefähr 100 MW Antriebsleistung. Das reicht also nicht.
Gruß aus Bremen Ralf
Reply to
Ralf . K u s m i e r z

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