Stromerzeugung, Umwandlungsverlust von Schwerlastkraftwerk ?
Hallo,
eine Last von 75 Kg 1Meter in einer Sekunde hochziehen ist 1 Ps. das gleiche mit 100 kg ist in etwa 1 Kw. Frage: Wenn ich demnach, um 1 Tonne hochzuziehen, pro Meter 10 Kw aufwenden muss wie hoch ist dann der Umwandlungsverlust wenn ich mit diesen Gewicht (mittels Schwerkraft) einen Generator antreibe,? Wieviel kann man von den aufgewendeten 10 Kw als Strom wieder zurück gewinnen
danke im Vorraus J.H.
2 Antworten
".... pro Meter 10 Kw aufwenden muss ...."
ist schon grob missverständlich. Leistungen werden erbracht oder aufgenommen. Energie wird aufgebracht oder aufgewendet. Leistung = Energie pro Zeit. Ob nun beim Anheben einer Last eine Leistung von 0,001 kW oder 100 kW zustande kommt, ist eine Frage der Zeit: Bei 1 Tonne und 1 m Höhe sind das bei 1 Sekunde Hebezeit rund 10 kW. Bei einer Stunde Hebezeit sind das rund 0,0028 kW.
Das alles hat ziemlich wenig zu tun mit der Größe der Lageenergie und hat überhaupt nichts zu tun mit dem Wirkungsgrad von Maschinen.
Die Lageenergie (potentielle Energie) eines Körpers ist gleich Masse mal Ortsfaktor (9,81 auf der Erde) mal Höhe. Die Energie kannst Du z.B. in kWh (Kilowattstunden) angeben.
Die Frage "Wieviel kann man von den aufgewendeten 10 Kw als Strom wieder zurück gewinnen?"
ist somit etwas missverständlich gestellt. Von der eingesetzten Energie geht bei der Umwandlung ein Teil der zugeführten Energie als ungenutzte Wärme an die Umgebung. Wirkungsgrad = Nutzenergie durch zugeführte Energie.
Bei Elektromaschinen (Elektrogenerator oder Elektromotor) bewegt sich der Wirkungsgrad je nach Baugröße zwischen 0,7 und 0,99. Die 99% können z.B. bei riesigen Kraftwerksgeneratoren im Megawattbereich erzielt werden. Bei der anzunehmenden Baugröße für das von Dir angedachte Gedankenexperiment würde ich eher von einem Wirkungsgrad von 0,8 ausgehen.
Bei Deinem Gedankenexperiment käme es zunächst darauf an, in welcher Weise die Lageenergie mechanisch in die Rotationsenergie einer Maschinenwelle übersetzt wird, z.B. über Riementrieb oder Zahnradstangen-Übersetzung. Auch dabei geht ja Energie durch Reibung verloren.
Nehmen wir für die mechanische Übersetzung einen Wirkungsgrad von 0,9 an und für den Generator von 0,8, dann kämen wir auf einen Gesamtwirkungsgrad von 0,9 mal 0,8 = 0,72. Damit gingen 28% der Energie verloren. Diese Annahmen basieren natürlich nur auf ganz groben Schätzungen. In der Praxis kommt es auf die konkrete technische Ausführung an. Dazu gehört u.a. auch die Art der Lagerschmierungen.
Du kannst den Wirkungsgrad natürlich auch auf die Leistung (Energie pro Zeit, bzw. Nutzleistung durch aufgenommener Leistung) beziehen: Bei einem Wirkungsgrad von 0,72 blieben von den 10 kW dann 7,2 kW als Nutzleistung übrig.
Du hast einen Hebewirkungsgrad von etwa 0,9 (Direktantrieb oder Planetengetriebe) und einen Generatorwirkungsgrad von etwa 0,9
Der Gesamtwirkungsgrad 0,9*0,9=0,81
Du solltest also von etwa 20% Umwandlungsverlusten ausgehen. Allerdings geht die gespeicherte Energie auch bei langfristiger Speicherung nicht verloren!