Wie berechne ich die Leistung des Auftriebes von HHO Gas?
Da die Elektrolyse im tiefen Wasser relativ gleich effizient abläuft also gleich viel Watt je erzeugter Gasmenge benötigt wie an der Oberfläche habe ich mir gedacht. Warum nicht einen HHO Gasgenerator am unteren Ende einer Röhre aufstellen und ihn mit dem Gas eine Schaufelkette unter Wasser antreiben lassen. Ab einer bestimmten Wassertiefe müsste sich doch ein positiver Wert ergeben. Also eigentlich kein Perpetuum mobile aber ein Energiegenerator welcher die Energie aus dem Wasserdruck generiert gewisser maßen. Hier eine Skizze von dem Aufbau eines möglichen Experimentes.
Nun zu meiner Frage...
Wie berechne ich die mögliche Energiemenge die ein solches System theoretisch unter folgenden Vorraussetzungen produziert und sind meine Annahmen korrekt?
Widerstandskräfte werden außer acht gelassen.
Annahmen:
1kg = circa 10 Newton
1 W=F . s = 1 Joule = 1 Wattsekunde
1L Volumen des Gases entspricht 1kg Auftrieb
Wassertiefe bzw. Auftriebsweg 10m
Auf den 10 Metern sind insgesamt 10 Dosen mit je 1 Liter Fassungsvermögen.
Der Braungasgenerator produziert 6 Liter Gas je Minute.
Es sind also 10kg Auftrieb die Ihre Kraft auf das Zahnrad ausüben und sich mit 0,1m/s bewegen.
Da sich das Gas auf 10 Metern tiefe im doppelten Normaldruck befindet also 1 Bar wird es auf die halbe Größe komprimiert und hat somit auch die halbe Auftriebskraft. Der durchschnittliche Auftrieb einer Schaufel die mit 1 L Gas befüllt wird und sich von 10m Tiefe auf 0m Tiefe bewegt ist also ~ 0,75 kg, das Mittel von 0,5 kg ganz unten und 1 kg ganz oben.
1 N ist die Kraft die benötigt wird um ein Objekt mit 1kg um 1 Meter zu bewegen ganz herabgebrochen.
Mit einer mit Gas gefüllten Schaufelkette könnte ich 7,5 kg (75N) mit 0,1 Metern pro Sekunde innerhalb von 1Minute und 40 Sekunden über eine Strecke von 10 Metern bewegen.
Arbeit W=75.0,1/s²=7,5 Joule=7,5Ws
das entspricht 27000 Ws in der Stunde also 0,0075 KwH womit ich ein Gerät betreiben könnte was 7,5 Watt benötigt.
Damit wäre das Experiment sinnlos da erst bei einer Wassertiefe von sagen wir 4000 Metern ein sinnvoller Effekt eintreten würde.
W=20000.0,1/s²=2000Ws=7200000J/h=2kWh
Mit 2kW würde der 6LPM Gasgenerator vielleicht betrieben werden können wenn alles optimal läuft und so würden pro Stunde 360 Liter HHO Gas verwerten werden können. Das bringt dann theoretisch bis zu 60% von 2kWh also bekommst du bei der Anlage im besten Fall 1,2kWh heraus.
Keine Ahnung ob man das so rechnen kann aber das wäre mein erster Versuch. Wenn das nur ungefähr stimmt wäre das Experiment sinnlos!
Bitte kann sich wer die Mühe machen und das korrigieren oder verbessern weil ich bin kein Mathematiker oder Physiker und habe keine Ahnung ob ich auch nur im geringsten am richtigen Weg bin.
Quelle für die Annahme, dass HHO unter hohem Druck gleich effizient porduziert wird wie an der Oberfläche.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bbpc.19340401009
https://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Themenhefte/th2004/th2004_03.pdf
3 Antworten
Dass das perpetuum mobile so nicht funktioniert: Siehe ThomasJNewton plus Kommentare. Deine explizite Frage lässt sich einfach beantworten.
> Wie berechne ich die Leistung des Auftriebes
Aus Kraft mal Geschwindigkeit (so wie Du es vorgerechnet hast) oder aus Arbeit durch Zeit. Also die Arbeit, die 1 Liter (bei 1 bar gemessen) während seines Aufstiegs verrichtet, geteilt durch die Zeit, in der 1 Liter Gas entsteht.
Die Arbeit bekommst Du hinreichend genau, indem Du den Weg in z.B. vier Teilstrecken zu je 1 km zerlegst und den Auftrieb in der Mitte dieser Strecke mit der Streckenlänge multiplizierst.
Wie kommst Du darauf, dass das eine gute Idee wäre? Der spezifische Energiebedarf zur Erzeugung eines Nm^3 Wasserstoffs liegt bei 4,1-4,5 kWh. Es wäre energetisch zum Betrieb dieser Kette viel sinnvoller (aber immer noch Quatsch, weil Energievernichtungsmaschine) einfach Luft zu verdichten und unten ausströmen zu lassen.
Wenn man die Elektrolyse gegen Druck laufen lässt, dann gibt es deutlich sinnvollere Arten diesen Druck zu nutzen.
Erstmals heißt das Braunsgas, aus der englischen Übersetzung. Das ist aber eine seltsame Bezeichnung für das Knallgas-Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff. Mit zunehmenden Druck muss auch mehr Energie aufgewendet werden um die Grenzfläche zwischen Wasser und Gas zu schaffen. Daher steigt der Energieaufwand umso tiefer man geht.
Es ist damit nicht möglich auf eine positive Energiebilanz zu kommen. Das verbieten die Hauptsätze der Thermodynamik. Denn umso tiefer du gehst umso mehr Energie muss aufgewendet werden und diese zusätzliche Druckenergie kann durch deine Schaufelkette nicht vollständig rekuperiert werden.
Ich habe deine Rechnung nur überflogen, aber du scheinst ja selbst schon zu zeigen dass in deiner Serviettenrechnung das erst ab 4000 m Wassertiefe zu funktionieren scheint. Jetzt reduziere den Wirkungsgrad der Elektrolyse für alle 1000 m noch um 5 % und deine Rechnung zeigt, dass es keinen Punkt mehr gibt an dem das funktionieren kann.
Du sprichst davon, dass mit zunehmendem Druck mehr Energie aufgewendet werden muss um gleich viel Gas je Watt zu produzieren. Da lese ich aber was anderes wie bspw. unter folgenden Links.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bbpc.19340401009
Auch hier wird das beschrieben.
https://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Themenhefte/th2004/th2004_03.pdf
Auf Seite 6 findest du einen Hochdruck HHO Generator und kurze Erläuterungen dazu.
Schon klar Braunsgas von Brown´s Gas was eine seltsame Bezeichnung ist für ein Knallgasgemisch... Tolle Info!! Ich bleibe aber bei der eingedeutschten Bezeichnung Braungas bzw. der Bezeichnung Knallgas.
Wo liest Du das denn in dem Themenheft raus? Und wo soll da ein HHO Generator sein? Das sind alles klassische Elektrolyseure, die kein Knallgas produzieren sondern bei denen Wasserstoff und Sauerstoff getrennt abgeführt wird.
Hier https://www.now-gmbh.de/wp-content/uploads/2020/09/now-studie-wasserelektrolyse-2011.pdf auf Seite 11 kannst Du nachlesen, dass für die elektrochemische Kompression auf höhere Drücke Energie zusätzlich anfällt. Mit steigender Anlagengröße nähert sich dieser Energiebetrag dem idealen Wert, der sich aus der Nernst-Gleichung ergibt an. Bezahlt werden muss die Energie aber trotzdem. Hier wird die Elektrolyse aber nur bei 30 bar, also 300 m, betrieben.
Dir ist aber schon klar, dass die Zerlegung von Wasser Energie erfordert? Nicht zu knapp! Dies zu vernachlässigen scheinen auch die Menschen in den Videos, die mit "HHO", im Übrigen schon ein Garant für Geschwurbel, den Motor tunen. Da ist dann ein riesiger Elektrolyseapparat im Kofferaum und kein HInweis, wo der Saft herkommt.
Mit den aktuell besten Geräten schafft man 60% Effizienz also 100% Strom fließen in den HHO Generator und 60% Strom kannst du dann wieder zurückgewinnen wenn du das HHO Gas in einem HHObetriebenen Stromgenerator verbrennst. 40% müssten dann durch den Druckunterschied hergestellt werden den man eventuell so nutzen könnte da auf 100 Meter Tiefe in etwa gleich viel HHO Gas je Watt produziert wird wie an der Oberfläche. Aber in meinem Beispiel geht es sich ja erst ab 4000 Meter aus, dass eine positive Bilanz entsteht. Die Frage ist ob die Rechnung richtig ist und wenn ja, was geht sich mit maximaler Effizienz aus also wie schnell kann das Gas die Dose mit wieviel Nm "antreiben" so weiß ich welcher HHO Generator der effizienteste ist. Ich will eine Idee prüfen. Die Logik wirkt schlagend auf den ersten Blick aber ich denke ich übersehe irgendwas. Ich versuche eigentlich die Idee zu widerlegen aber ohne Mathematische Beweise werd ich das nicht schaffen. Das Ergebnis ist also noch offen und ich würde das gerne abschließen.
Ein pm ist so oder so unmöglich. Es ist selten erquickend, den Denkfehler zu suchen, v.a. dann, wenn jemand ignoriert, dass es zwingend einen geben muss.
Da ich mal davon ausgehe dass du mit Reaktionsenergie, Reaktionsenthalpie und dem Unterschied nicht viel anfangen kannst, spare ich mir die Mühe. Zumal du für den Generator einen Wirkungsgrad von 100 % ansetzt, was Träumerei ist.
Schön dass du die die Mühe machst mir zu schreiben, dass du dir keine Mühe machen wirst. Ich gebe nur aktuelle Forschungsergebnisse wieder die von 60% Effizienz sprechen wenn du HHO Gas herstellst und wieder zu Strom umwandelst. Du verstehst die Frage nicht und deine Beiträge helfen nicht. Wenns dir zu kompliziert ist, alles gut! Ich werd schon jemanden finden der sich die Mühe machen möchte und dem das Spaß macht.
> Du verstehst die Frage nicht
Was ist so schwer zu verstehen? Mal wieder glaubt jemand, einen Weg zum perpetuum mobile gefunden zu haben. Und mal wieder hat jemand genz entscheidendes übersehen. In diesem Fall: Wenn bei einer Reaktion ein Gas entsteht, dann ist die freiwerdende/reinzusteckende Energie vom Umgebungsdruck abhängig. Bei erhöhtem Druck brauchst Du höhere Spannung zur Elektrolyse von Wasser.
Da lese ich aber was anderes in entsprechenden Publikationen usw.
https://www.fvee.de/fileadmin/publikationen/Themenhefte/th2004/th2004_03.pdf (Seite6)
Hier nur die eine Seite des Dokumentes welches ich im ganzen nicht mehr als ganzes finde aber ich dachte, das sei ganz normales Wissen heutzutage, dass HHO Gas Erzeugung unter Druck sogar noch an Effizienz gewinnt.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bbpc.19340401009
Wäre toll wenn du mir hier andere Publikationen nennen könntest wo beschrieben wird, dass die Elektrolyse unter hohem Druck weniger HHO/Watt produziert als unter normalen Druck.
Ja danke, dass du mir die Kompetenz absprichst. Es ist aber so, dass du völligen Unsinn schreibst, aus dem kaum jemand schlau wird. Und du bist der, der nicht in der Lage ist, die Wirkunsgrade korrekt aufzuschreiben. Wenn die Elektrolyse einen Wirkungsgrad hat und die Gesamtreaktion auch, dann muss der Wirkungsgrad des 2. Schrittes 100 % sein.
Es hat im Übrigens keinen Wert, irgendwelche Papers zu lesen, wenn du die Grundlagen nicht kennst. Für den geringeren Wirkungsgrad der Wasserspaltung bei hohem Druck braucht man keine Publikationen, man muss nur die Nerst-Gleichung kennen, absoluter Anfängerstoff für Chemiker.
Also werde ich in Zukunft zweimal nachdenken, bevor ich wieder mal einem Oberschlauberger antworte, der es besser weiß als die gesamte Fachwelt, selbst wenn er angeblich nach dem Denkfehler sucht.
Hat es eigentlich einen Grund, dass Du hier immer von HHO redest? Nachdem Du ja einige Fachzeitschriften gelesen hast, in denen niemand HHO redet.
> HHO Gas Erzeugung unter Druck sogar noch an Effizienz gewinnt.
Ja - das bestreite ich auch nicht. Denn Effizienz heißt "wieviel Prozent dessen, was theoretisch möglich wäre, bekommen wir". Die Verluste bei der Wasser-Elektrolyse (durch Überspannung an den Elektroden und durch Stromfluss gegen den elektrischen Widerstand des Elektrolyten) betragen einige zig Prozent, und diese Verluste sinken bei höherem Druck.
Da ging ich einfach mal davon aus, dass Du diese Verluste schon minimiert hast - und dann geht es nur noch um die Frage, ob bei 400 bar dieselbe Ausbeute theoretisch möglich wäre wie bei 1 bar. Und dem ist nicht so, weil zwar die gleiche Ladung, aber eine höhere Spannung für die Elektrolyse erforderlich ist.
Theoretischer Hintergrund ist die Nernst'sche Gleichung, so ähnlich wie hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Nernst-Gleichung#Konzentrationselemente_mit_verschiedenen_Elementen
Die Aktivität des Gases (H₂ bzw. O₂) ist beim reinen Gas gleich dem Druck, während die des Wassers nahezu unabhängig vom Druck ist. Diese Aktivität geht logarithmisch in die Gleichung ein, mit dem Ergebnis, dass ganz grob und unter Außerachtlassung der Feinheiten bei Verzehnfachung des Drucks 60 mV höhere Elektrolysespannung erforderlich ist. Was exakt den Energiegewinn aufzehrt, den Du aus dem Auftrieb der Gasblase im Idealfall hättest.
Danke für den Hinweis den ich gesucht habe!
Nun kann ich ganz getrost die Idee fallen lassen.
Schön zu sehen, dass es auch freundliche und sachliche Menschen in diesem Forum gibt!
Danke für den Hinweis (Nerst-Gleichung) den ich gesucht habe! Nun kann ich getrost die Idee fallen lassen. Deine fachliche Kompetenz habe ich nirgends angesprochen und wenn dann würde ich eher deine Kompetenz, mir eine sachliche Antwort auf eine scheinbar komplizierte Frage zu geben. Naja, am Ende hast es ja noch geschafft ohne komplett ausfallend zu werden bis auf "Oberschlauberger" was ich gerne verzeihe. Ich wollte dich nicht frustrieren und lediglich einen Beweis für den Fehler in der Gleichung und der besteht eindeutig in der Nerst-Gleichung.
Es wird Braungas erzeugt und so weit ich recherchiert habe kannst du einen HHO Generator und ein Stromagregat welches mit HHO läuft maximal mit 60% Effizienz betreiben. 40% müsste mit dieser Schaufelkette erzeugt werden und da Wasserstoff auf 100 Meter Tiefe in etwa gleich viel Gas je Watt produziert müsste es ab einer Gewissen Tiefe eine positive Bilanz geben. Ich hoffe das Prizip auf welches die Idee fußt ist nun verständlicher.