Frage von Mercubor, 254

Könnte man meine Idee (neuer Energiespeicher) so umsetzen (bitte lesen!)?

Also, gerade bei den erneuerrbaren Energien (Windkraft, Wasserkraft, Solar etz.) gibt es ja das Problem der bis heute mangelhaften Speicherfähigkeit des sehr unstetigen Stroms.

Daher hatte ich folgende Eingebung: Könnte man nicht allen elektrischen Überschuss dazu gebrauchen um riesige und hochmassive magnetische Zylinder, die mithilfe starker Dauermagneten (bestehend aus Neodym) in der Schwebe gehalten werden, in Rotation zu versetzen, um die Energie (dank des dauerhaften Drehimpulses ohne Reibung) auf diese Weise solange zu speichern, bis eben wieder eine Sonnen-Wind-Wasser-"Flaute" einsetzt, die man mithilfe der Energie-Rückgewinnung dieses kinetischen Energiespeichers überbrücken könnte um so Engpässe zu vermeiden.

Wäre soetwas denn realisierbar und womöglich eine Lösung des Energiespeicher-Problems?

Vielen Dank für jede FACHKUNDIGE Antwort! :-)

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Peppie85, Community-Experte für Elektrotechnik, Energie, Strom, 67

schwungmassenspeicher an sich sind nichts neues... von deinen frictioncars (so zoom zoom spielzeugautos) über den Golf II Ecomatik, oder den Porsche 917 hybrid, der bei 24 stundenrennen schon eroflgreich eingesezt wird, die gyrobusse, die in Prag mal in den 1960er und 1970er jahren fuhren bis hin zu großen notstromanlagen, bei denen schwungmassen die zeitspanne vom Netzausfall bis zum Anlaufen der generatoren überbrücken bzw. die dafür nötige energie bereit stellen gibt es eine menge anwendungen...

was "neu" ist, hier bist du leider auch nicht der erste, sind die magnetischen lager. leider haben auch magnetische lager einen enormen reibungswiederstand, da das feld nicht homogen genug ist...

was vielleicht ginge wäre ein gigantischer zylindischer supraleiter... bleiben nur noch 3 probleme zu lösen: das eine wäre der luftwiederstand. das kann man aber lösen, in dem man die anlage in einem vakuum aufbaut... die anderen beiden sind etwas kniffeliger...

wie treibt man das gerät an, und wie bremst man es wieder ab, also holt die energie wieder heraus?

denn spätestens in dem moment, wo du über das magnetfeld eingereifen würdest, würde das ding zu taumeln beginnen und die hülle zu klump zu knüppeln...

lg, Anna

Antwort
von JutenMorgen, 158

Fachkundige Antworten gibt es um diese Uhrzeit nicht mehr :p

Ich denke eher nicht, da du zu dieser Form der Speicherung entweder eine extrem hohe Masse oder aber eine extrem hohe Geschwindigkeit brauchst, was schon aus der Formel der kinetischen Energie heraus zu lesen ist.

Einfache Physik meines Erachtens.

Also theoretisch ja, praktisch bzw. wirtschaftlich aber nein.

Keine FACHKUNDIGE Antwort:

Liebe Grüße, JutenMorgen!

Kommentar von Mercubor ,

Große Masse jenseits der 10 Tonnen + schnelle Rotation nahe der Belastungsgrenze dachte ich!

Antwort
von BananenXD, 138

zu teuer und zu uneffizient
pumpkraftwerke tuen es dafür auch

oder warum nicht von der energie wasser aufspalten und in der flaute das wasserstoff mit dem sauerstoff reagieren lassen?

Kommentar von Mercubor ,

Auch super, ein chemischer Speicher!

Kommentar von Kopanosa ,

Das ist aus meiner fachkundige Expertenmeinung das Beste.

Das Power2Gas ist schon praktischer und wird sogar eingesetzt. Der Dauermagnet muss zu den obigen Punkten noch abgeschirmt werden. Stellt dir mal vor, eine Person mit einem Herzschrittmacher geht vorbei oder jemand führt den Hund gassi. Das macht nochmal Metalle (Eisen) bei Magneten?

Antwort
von CyrilFiggis, 119

Also direkt unmöglich ist es nicht, aber, wie du dir sicher schon denken konntest, nicht praktikabel.

1) Strömungswiderstand der Luft: Die Luftreibung kannst du nur im Vakuum umgehen. Da dies nicht erreichbar ist, kannst du sie nur sehr sehr klein machen.

2) Wie den Zylinder in Bewegung versetzen? mechanisch? magnetisch? funktioniert alles nur beschränkt. In der nähe deiner Anlage wird auch keine Turbine arbeiten befürchte ich gerade.

3) Kosten. Selbsterklärend.

4) Stell dir mal vor wie riesig dei Dinger sein müssten und wie schnell die sich drehen müssten. Das ist schon fast ein Platzproblem. Eine r=2m h=10m Walze könnte vielleicht gerade für ne halbe stunde fernsehen reichen (disclaimer: geschätzt/hängt auch von Geschwindigkeit ab)

5) Die Magneten nutzen sich ab. Als würdest du einen Nagel magnetisieren, nur anders herum.

6) Korrigiert mich wenn ich gerade einen Denkfehler habe: Aber auch in den mageneten sollten Wirbelströme durch Induktion auftreten, die langsam aber sicher bremsen.

Fazit: Pumpspeicherwerke sind weniger Sci-Fi fähig, aber effektiver.

Kommentar von Mercubor ,

Den Zylinder eher breit als hoch!  Außen wird mehr Energie gespeichert als innen, daher 1 meter hoch, 10 meter breit oder so.  dann bis nahe der Belastungsgrenze (mit Sicherheitspuffer) in Rotation versetzen, das wären bei Neodym über 500 Tonnen Masse, die bei einer Rotation von mehr als eine Umdrehung pro Sekunde enorme Energien "lagert".

Kommentar von CyrilFiggis ,

Ok ja hatte mich schon gewundert wieso du nicht scheiben verwendest, und vergessen, dass diese ja theoretisch auch zylinder sind :) mmh naja meine meisten Punkte stehen noch, und stell dir deine scheibe mal vor, die könntest du immernoch fast von hand anschieben, nach einem gewissen wirkungsgrad ist davon nicht mehr viel übrig. Außerdem verstärkst du das Wirbelstrom-Ptoblem damit auch noch mehr ( Wobei ich grad ernsthafte Zweifel habe, ob das überhaupt ien Problem ist, da sich die Feldliniendichte in den Scheiben jeweils ja garnicht ändert wenn die rund sind und konstant daherschweben und zentrierte magnetfelder haben - ich hätte schwören können bei einem gedrehten Magneten auf einer metallenen Oberfläche treten Wirbelströme auf aber grad KA) Jedenfalls glaube ich immernoch nicht an die Effizienz des Verfahrens, tut mir Leid.

Kommentar von Mercubor ,

oh ich habe gerade einen interessanten link gefunden (runterscrollen)!  Warum bin ich mit meinen Ideen immer zu spät dran? (gab da schon mehr - wovon ich aber auch zuvor nie etwas gehört hatte!) ^^

http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_10_05_e_speichern_schwungmassen.htm

Kommentar von CyrilFiggis ,

Na das ist doch schonmal ziemlich dicht dran. Hab es nur überflogen, aber es scheint, als ob es besonders für nahtlosen übergang zum notstrom tatsächlich vorteile hätte. Geringe Speicherzeiten und Kapazitäten scheinen aber nach wie vor ein Problem zu sein. Bzw man muss es eben nur für kleiner Netzwerke verwenden, die es dringend brauchen. Die Quelle scheint auch verlässlich zu sein. Danke.

Antwort
von Mustermu, 64

Deine Idee ist nicht schlecht. Porsche hat sie beispielsweise aufgegriffen und überschüssige Energie bei ihren Fahrzeugen mit Schwungscheiben an Stelle von Batterien gespeichert, da diese etwas leichter sind.

Ansonsten ist deine Idee für größere Maßstäbe zu schwer zu realisieren. Pumpspeicherkraftwerke funktionieren hervorragend.

Antwort
von Tastenheld, 13

Hallo Mercubor,
eine tolle Idee, es gibt bereits mechanische Schwungradspeicher aus Carbon mit sehr hohen Massen und Drehzahlen, die in Vakuum sehr reibungslos gelagert werden, als Kurzzeit Energiespeicher zum Beispiel für Straßenbahnen http://www.rosseta.de/texte/bahnsr.pdf oder wie im Video als Unterstützung von Diesel-Elektrischen Kränen http://www.ccm.nl/en/ccm/vliegwiel-technologie/flywheel-technology.html.
Die Technik wird schon seit den Anfangstagen der Industrie benutzt und ist für Kurzzeit - Speicherung von großen Mengen Energie besser als Batterien. Die hohen Fliehkräfte verlangen aber Materialien, die robust sind und hohe kinetische Massen haben. Für die Speicherung von Solar und Windenergie braucht man also riesige Drehzylinder in Vakuumkavernen. Um dafür einen Investor zu erwärmen, müsste der Strompreisunterschied zwischen Angebot von Solarenergie zum Niedrigpreis und Nachfrage zu hohen Preisen recht hoch sein. Dann kannst du an der Strombörse Geld damit verdienen.
Bisher nutzt man es mehr zu Verbesserung des Lastenausgleich, bei Straßenbahnen, weil es die Netto Stromaufnahme verringert und Blindleistung abbaut und damit die Energierechnung schont.
Viele Grüße
Tastenheld

Antwort
von TitanAlpha, 57

Derzeit ist so ziemlich jede Art der Energiespeicherung unwirtschaftlich, da keinen engpass an Energie gibt. Auch bei einer flaute gibt es keinen Energieengpass.

Wichtiger als neue Speichertechnologien ist es, die Energie von dort wo sie erzeugt wird, dorthin zu bringen wo sie benötigt wird (Windenergie aus der Nordsee in Industriegebiese im Süden beispielweise). 

Zu deiner Speichermethode:
Bewegte Massen sind immer problematisch, der Aufwand eine Masse > 10T mit einem Dauermagneten in schwebe zu versetzen (sollte es überhaupt umsetzbar sein) ist enorm.
Speicherung mit einem Pumpspeicherkraftwerk ist Technisch einfacher realisierbar und wesentlich leichter zu regeln. Wird deine Masse zur Energieerzeugung genutz nimmt von diesem Moment an die Drehzahl ab (auch wenn dies aufgrund der großen Masse langsam passieren wird). Die Drehzahl ist aber Maßgeblich für die Netzqualität (Frequenz). Ein Pumpspeicherkraftwerk lässt sich mit der Wassermenge relativ leicht regeln.
Des weiteren lässt sich keine Leistung regeln. Wird z.B. die Last im Netz größer, wie kann man mit deinem Energiespeicher auf den leistungsanstieg reagieren?

Rotierende Energiespeicher werden derzeit als Rotierende USV Anlagen verwendet, die Überbrückungszeit dauert allerdings vom Netzausfall nur so lange, bis ein Notstromdiesel anläuft (in der Regel wenige Sekunden).

Antwort
von Tastenheld, 13

Hallo Mercubor,

eine tolle Idee, es gibt bereits mechanische Schwungradspeicher aus Carbon mit sehr hohen Massen und Drehzahlen, die in Vakuum sehr reibungslos gelagert werden, als Kurzzeit Energiespeicher zum Beispiel für Straßenbahnen http://www.rosseta.de/texte/bahnsr.pdf oder wie im Video als Unterstützung von Diesel-Elektrischen Kränen 

Antwort
von weckmannu, 29

Die von dir beschriebene 'mangelhafte Speicherung ' ist deshalb mangelhaft, weil die bisher erfundenen zu teuer sind.

Dein riesiger Neodym-Magnet ist deshalb teuer, weil Neodym zu den seltenen Erden gehört.

Die Menschheit sucht nach Speichern mit niedrigeren Kosten pro kWh.

Antwort
von Kopanosa, 7

Aus überschüssiger (elektrischer) Energie einfach Wasserstoff und Sauerstoff produzieren. 

Das Power2Gas ist schon praktischer und wird sogar eingesetzt.

Antwort
von ctest, 88

Das hat schon jemand erfunden ... ein bischen anderst, aber es liegen die gleichen Ideen dahinter ...

 suche mal nach Schwungradspeicherung in einer Suchmaschine ...  ich weiss von einem Erfinder, der baut damit Motoren für Fahrräder ..

Kommentar von Mercubor ,

ja das mit dem Schwungrad ist ja schon sehr alt, jedoch nicht sehr effizient bzw. verliert es leider schnell an Rotationsenergie, doch ein Zylinder ist ja massiv und könnte magnetisch gelagert nur durch die Luftreibung Energie "verlieren" -  gibt es sowas denn schon (hatte auch an riesige massive Kugeln gedacht)??

Kommentar von ctest ,

Das gibt es eben bei der Schwungradtechnik .. man hängt das "Schwungrad" in einen luftleeren Raum und
"lagert" es in einem Magnetfeld  (das mit der fetten Schrift hier ist ein Programmfehler .. man kann sie nicht abstellen.)

Antwort
von agrioviolett, 23

en gespeichert werden und zu welchen Kosten ? utopisch!

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