Stromerzeuger II - Wasserkraft

[userc23]

Hallo!

Ich moechte das Thema Stromerzeugung nochmal aufgreifen. Diesmal ohne Brennstoff.

Unlaengst gab es im TV eine Doku, wo ueber kleine bzw. Kleinstwasserkraftwerke fuer Doerfer in Indiens Hinterland berichtet wurde. Frueher bei den Pfadfindern haben wir mit Wasserraedern Licht fuer unsere Zelte erzeugt. Damals kamen Fahrraddynamos (9-12V?) zur Anwendung. So ein Wasserrad ist ja schnell gezimmert, aber sicher nicht gross genug fuer zB. eine Kochplatte, Warmwasser im kleinen Rahmen, Licht etc.

Folgenden Link hab ich im Netz gefunden (in englischer Sprache):

http://www.microhydropower.net/zw/svinurayi/index.php

Da sieht man das Prinzip und eine winzige Peltonturbine (Bilder ganz unten) . Ich schaetze mal, dass man um Grabungsarbeiten nicht herumkommen wird, um so eine Turbine durchgehend betreiben zu koennen (Fallhohe, Wassermenge). Vielleicht hat jemdand Ideen wie man so ein Projekt einfacher umsetzen kann. Das wichtigste wird wohl ein entsprechender Generator sein. Vielleicht kann man den sogar bei ausreichend Wasser mit einem Holzlaufrad antreiben? Auf die Dauer wird wohl ein Propeller aus Metall notwendig sein (Propeller einer alten Pumpe?).

Offene Fragen:

Woher bekommt man die Teile? (Alte Maschinen, eventuelle Hersteller,...)

Braucht man einen Transformator oder waere der normalerweise beim Generator(system) dabei?

Kann man die Wasserkraft mit so einem System eventuell anderweitig nutzen? Wenn ja, wie?

(im Link ist ein Hammer und eine Getreidemuehle erwaehnt; spontan faellt mir noch eine Saege ein)

Wie weit kann man den Strom im Kabel uebertragen? Welche Kabel sind passend?

Hat das vielleicht schon jemand probiert?

Freu mich auf Eure Gedanken, Ideen & Erfahrungen!

[357er]

Dein Engagement ehrt Dich, aber

mal so ganz unverbindlich aus dem Bauch heraus: vergiss es und versuche es mit Windkraft (-Bausätzen).

Deine Fragen lassen vermuten, dass Dein Vorhaben einige Nummern zu gross für Dich ist.

Da ich besser einschätzen kann was ich kann: ich würde davon auch die Finger lassen.

Falls Dich mein Pessimismus anspornt, nur zu, wir freuen uns über Deine Erfolgsmeldungen. Dann mal und viel Erfolg!

[piffpaff]

Ein paar pessimistische Infos und einige Links:

http://www.wer-weiss-was.de/theme54/article3303494.html

[Fyodor]

Die erzeugbare Energie hängt nicht von der Größe des Propellers ab, sondern von der inneren Energie des Wassers, das Du anzapfst. Du brauchst daher möglichst viel Wasser, das möglichst schnell eine möglichst große Höhe nach unten fällt.

Und um ein Haus mit Energie zu versorgen benötigst Du da schon ganz schön viel Wasser...

[Der SID]

Wie Fyodor schon schrieb hängt die erzielbare Leistung als erstes von der "Wasserenergie" ab.

Welcher Wasserzulauf steht zur Verfügung?

Konkret: Liter pro Sekunde, Fallhöhe, ...

In Deutschland spielt die Bürokratie auch ein nicht zu vernachlässigende Rolle -> "Wasserrecht"

-> nicht jeder darf sich einfach sein eigenes "Wasserkraftwerk" bauen.

Am Wochenende war ich in einer Ferienwohnung, wo der Besitzer ein eben solchen Generator betreibt

--> aus ~30 Liter/sec und 9m Fallhöhe kommen ~4,5 kW

Falls Du wirklich über sowas nachdenkst, schick mir eine PN

2km von mir entfernt gibts eine Firma die Wasserkraftwerke plant, baut und instandsetzt.

Der Besitzer betreibt selbst zwei unterschiedliche Turbinen in einer alten Mühle (~60km entfernt)

Ich geb Dir die Kontatkdaten gerne weiter - dort erfährst Du alles wissenswerte.

Grüße von der Frankenhöhe

SID

[Gast]

Die Peltonräder sind schnell im Anlauf und werden daher für Spitzen benötigt, haben aber für eine konstante Stromerzeugung auch Nachteile. So ist die Drehzahl abhängig von der Wasserhöhe und die Leistungsabgabe ist nicht variabel . Normale Wasserkraftwerke nutzen daher eine Schraube als Turbinenantrieb. Die Schraube entspricht dabei in etwa einer Schiffsschraube. Diese hat 3 Vorteile 1.) die Fallhöhe ist geringer 2.) hier zählt der Durchfluss d.h. die Wassermenge 3.) Durch Verstellung der Blätter kann die Drehzahl konstant gehalten werden. Weniger Wasser heisst also weniger Leistung aber keine geringere Drehzahl = Netzfrequenz. So etwas könnte man in Verbindung mit einem Drehzahlregler (Fliehkraftregler) ohne elektronische Komponenten bauen und betreiben.

Für die Übertragung gilt, max. Übertragungsbereich 1 Sinus (bei 50Hz ca. 2000km)

[Gast]

Mit der Stromerzeugung alleine kommst du nicht weit. Bei deinen Beispielen gehst du nicht von Netzeinspeisung aus. Scheinbar willst du ein autarkes oder teilautarkes System. Dazu gibt es vom Hersteller solcher Systeme für Yachten eine interessante Brochüre Victron - Immer Strom, die unabhängig von der Nutzung ihrer Systeme einige wesentliche Problematiken betrachtet. Bei dir kommen noch wasserrechtliche, umweltschutzrechtliche und natürlich technische Aspekte der Wasserkraftnutzung hinzu.

[ratneck]

Für die Übertragung gilt, max. Übertragungsbereich 1 Sinus (bei 50Hz ca. 2000km)

[Gast]

Schlecht ohne Zeichung zu erklären, und sehr elektrisch. Stark Vereinfachtes Modell zur Erklärung-> Wechselstrom entsteht aus einer Kreisförmigen Bewegung (des Generators) d.h. er läuft als Sinuswelle durch den Stromleiter. Ist eine volle Bewegung durchlaufen "reflektiert" die Welle im Leiter vollständig d.h ab einer Leitungslänge von etwa 6000km (300000km/s durch 50Hz(1/s)) kann man keine 50 Hz mehr Übertragen. Daher setzt man viel früher Stromrichterbrücken dazwischen. In der Praxis nach spätestens 2000km, also einem Phasenverschiebungswinkel von 120 Grad.

http://de.wikipedia.org/wiki/Wechselstrom

http://www.vde.com/de/fg/ETG/Arbeitsgebiet...ebertragung.pdf

http://www.e-technik.fh-muenchen.de/fb/lab...at/srq-spar.pdf

[ratneck]

Ich glaube kaum, daß userc23 die Vorstellung hat, mit seinem Mini-Wasserkraftwerk eine über 1200 km lange 1 000 kV-Leitung zu betreiben.

Ganz so kompliziert ist das Design eines lokalen Niederspannungsnetzes ja nun auch wieder nicht.

[Gast]

Ich glaube kaum, daß userc23 die Vorstellung hat, mit seinem Mini-Wasserkraftwerk eine über 1200 km lange 1 000 kV-Leitung zu betreiben.

Ganz so kompliziert ist das Design eines lokalen Niederspannungsnetzes ja nun auch wieder nicht.

Ok, man benötigt, hinter dem Generator, einen Trafo, Isolatoren und ein paar Holzpfähle. Jede Menge Kabel und nicht zu vergessen ein wenig Vorstellungskraft. Meine absolute Lieblingsaufgabe, ist schon lange her. (Berechung der Windlast an einem Strommast in Nordkanada)

Wobei ich für ein kleines lokales Netz vermutlich Gleichspannung verwenden würde.

[userc23]

Zunaechst vielen Dank fuer die zahlreichen konstruktiven Antworten!!

Meine Vorstellungen etwas praeziser:

Ich moechte wirklich nur die Grundversorgung eines Haushalts ueber eine autarke Stromversorgung abdecken. Das inkludiert Wasserpumpe, Kuehlschrank, Notbeleuchtung, Warmwasser. Mein Haus kann man mit einem grossen Ofen beheizen.

Fallhoehe & Wassermenge sind sicher ausreichend! Im Fruehjahr ist sogar mit Hochwasser zu rechnen, weswegen die Maschine ueber indirekten (via Speicherbecken) Wasserfluss versorgt werden sollte.

Mittlerweile ist Strom schon so wichtig in unser aller Leben geworden. Sollte also mal irgendetwas nicht funktionieren, lass ich einfach Wasser durch die Turbine.

@357er

Glaub nicht, dass das eine Nr. zu gross ist, wenn man das entsprechende Equipment (Maschinensatz = Turbine & Geno & Nebenanlagen) bekommt. Verfuegbar ist es (siehe Link im Eroeffnungspost). Und die Erd- bzw. Betonarbeiten sind nicht sehr anspruchsvoll.

Windkraft ist eine gute Idee. Leider gibts Wind nicht immer. Hast Du eventuell trotzdem ein paar Links mit Empfehlungen?

@SID

Hoert sich gut an! PN folgt!!

Vielleicht kannst Du aber hier im Forum ein wenig mehr ueber die Maschine der Ferienwohnung erzaehlen? (Dann haben alle was davon :-))

@Ente

Wenn ich mit Gleichstrom fahre, kann ich mir den Trafo sparen? Da brauch ich doch nur so Gleichrichter(?), oder? Die sind kleiner wenn ich mich nicht irre.

Der Bach auf unserem Grundstueck ist ca. 500 - 800m vom Haus entfernt.

Koennte man einen Dieselgenerator mit einer Pelton betreiben? Wuerde die Drehzahl reichen? Was fuer Probleme macht eine Pelton im (Dauer)Betrieb? Materialstress?

Wenn noch jemand andere Gedanken oder Ideen hat, nur immer her damit!

[BBF]

Meine Vorstellungen etwas praeziser:

Ich moechte wirklich nur die Grundversorgung eines Haushalts ueber eine autarke Stromversorgung abdecken. Das inkludiert Wasserpumpe, Kuehlschrank, Notbeleuchtung, Warmwasser. Mein Haus kann man mit einem grossen Ofen beheizen.

Nur so als Info

http://www.uni-siegen.de/fb10/fwu/wb/forsc...ex.html?lang=de

Video

BBF

[userc23]

Nur so als Info

http://www.uni-siegen.de/fb10/fwu/wb/forsc...ex.html?lang=de

Video

BBF

Bingo! Da sieht man endlich ein paar Komponenten. Einfacher Aufbau, jedoch mach ich mir ueber die Dauerhaftigkeit der Konstruktion ein wenig Gedanken.

Ich war auch nicht untaetig und hab folgende Idee gefunden:

GRAVITATIONSWIRBELKRAFTWERK:

Bringt angeblich sogar oekologische Vorteile: Wasserbelueftung, fischschonend.

http://www.zotloeterer.com/unser_unternehm...raftanlagen.php

Hier sogar mit Kostenaufstellung (EUR 60.000):

http://eeg.tuwien.ac.at/events/iewt/iewt20...rbeltechnik.pdf

Was haltet Ihr davon?

[Gast]

Eine Gleichstromversorgung hat in hierzulande den Vorteil, das es alle Komponenten bereits käuflich gibt. Sie sind wesentlich kleiner als bei Wechselspannung und benötigen keinen Trafo. (Denn die Komponenten bei Solar und Wind/Wasserkraft sind die Gleichen.) Wenn dein Wasserrad eine konstante Leistung liefert, kannst Du ja die Batterien kleiner wählen, mit denen dann Leistungsspitzen abgepuffert werden. Ich könnte mir vorstellen, das man einen Windgenerator einfach an ein Wasserrad ankoppeln kann. Wenn es keine fertigen Wasserräder damit gibt.

@userc23 Koennte man einen Dieselgenerator mit einer Pelton betreiben? Wuerde die Drehzahl reichen? Was fuer Probleme macht eine Pelton im (Dauer)Betrieb? Materialstress...

Wozu den das? Möchtest Du ein Pumpspeicherwerk bauen? Dazu nimmt man normale Pumpen, ein Pelton läuft nur in eine Richtung. Für echte Materialprobleme läuft eine normales Wasserrad zu langsam. Solange Wasser da ist läuft es. Hast Du den Generator als Backup, speist der immer die Batterien.

[userc23]

Wozu den das? Möchtest Du ein Pumpspeicherwerk bauen? Dazu nimmt man normale Pumpen, ein Pelton läuft nur in eine Richtung. Für echte Materialprobleme läuft eine normales Wasserrad zu langsam. Solange Wasser da ist läuft es. Hast Du den Generator als Backup, speist der immer die Batterien.

Eigentlich nicht :-) Aber irgendwie gefaellt mir die Idee und wer weiss.. Wenns rentabel ist, setz ichs auf meine Liste "Projekte mit 50+".

Wie gefaellt der Ente der Gravitationswirbel??

Nachtrag zum Gravitationswirbel:

http://www.zotloeterer.com/unser_unternehm...elkraftwerk.php

http://video.google.de/videosearch?q=zotloeterer#

[Waffen Tom]

Zum einen

hast du das Einspeisegesetz. Die Ideen sind ja echt alternativ

Zum anderen hast du die Mechanik/ Physik, also die Menge x Fallhöhe macht deine Leistung.

Wenn dann noch die Maschinerie dazukommt, also Turbine/ Wasserrad mit mechanischem Abgriff/ Generator, dann hört sich das alles ja noch interessanter an...

Aus den persönlichen Umfeld:

Im fränkischen Erbermannstadt läuft bei den Stadtwerken eine Francis im 24h Betrieb. Das Überlaufwehr wird durch die Turbine gebypasst und liefert so ~ 30kW elektrisch. Die Abwärme von dem Winkelgetriebe muss im Sommer gegengekühlt werden, im Winter versorgt sie zu 100% die Heizungen von Fuhrpark, Büro und Werkstatt.

In Kenia läuft ein 'Wasserrad', aufgebaut wie ein Quergebläse in einem Heizlüfter. Der war mit ~ 3 kW berechnet und liefert aktuell 5kW, 24h

Es ist eher net möglich, einen Diesel mit Wasser anzutereiben, eher solltest Du den Generator nehmen. Sonst läuft der Tank über

Schon die Ooooopis konnten Wasserkraft nutzen. ok, sie waren net geil auf Wirkungsgrad, Megawatt und son modernes Zeuch, aber es hat wunderbar geklappt. Ein Kumpel von mir betreibt eine Kugelmühle am Bach, funzt auch supi..

Wenn das meine Anlage wäre...

Wasserrad, Edelstahl, Riemengetriebe und 12V Drehstromgenerator aus dem Auto, evtl 2,3, ganz viele. Alternativ nen Drehstrommotor, parallel zum Netz, dann hast Du konstant 50 Hz. Dann eine Batterie direkt dabei, für Steuerung und zum nahen Speichern. Lustig wäre ein E- Mobil, welches über den Acker gescheucht wird, um die geladene Bat gegen die entladene zu tauschen.

Weiter ein 4- 10mm² Kabel zum Haus, dort entweder Batts laden, oder als 400V über einen Wechselrichter ins Netz speisen. Ist evtl jemand näher als die 500m am Strom? Was auch noch ginge wäre der Betrieb einer Pumpe, eine Kompressors direkt mit der Mechanik. Dann hättest Du Pressluft ( Leitung als Speicher/ Kessel vor Ort) und Wasser für Nöppes.

Nu so ein paar Gedanken...

Zum Strom:

Liebe Ente, imho ist die 2000km Betrachtung die der Funker. Die Power- Heinis rechnen da eher mit Pv= I*Rleitung² heißt für unseren Threadstarter also 230/ 400V erzeugen, evtl auf 1kV hochspannen, soviel halten ja die echten Kabel, also NYY aus und mit möglichst dickem Querschnitt übertragen, Kostenfrage... Wäre dem so, wie Du, Ente oben beschrieben hast, wären die Trafo überflüssig, ebenso die 380kV und wir hätten alle die AKW's neben der Tür...

Fazit:

Im Prinzip möglich, von den Gesetzten her auch gedeckt. Unterhalte Dich mit den Behörden und Herstellern

(Und halt uns hier plz auf dem Laufendem..)

Greetz, Tom

[Gast]

Zum Strom:

Liebe Ente, imho ist die 2000km Betrachtung die der Funker. Die Power- Heinis rechnen da eher mit Pv= I*Rleitung² heißt für unseren Threadstarter also 230/ 400V erzeugen, evtl auf 1kV hochspannen, soviel halten ja die echten Kabel, also NYY aus und mit möglichst dickem Querschnitt übertragen, Kostenfrage... Wäre dem so, wie Du, Ente oben beschrieben hast, wären die Trafo überflüssig, ebenso die 380kV und wir hätten alle die AKW's neben der Tür...

Mitnichten http://www.vde.com/de/fg/ETG/Arbeitsgebiet...ebertragung.pdf das was Du beschreibst und ich meine sind 2 paar Stiefel. Letztendlich dreht es sich aber anschliessend, um ein Gleichstromnetz mit einer Übertragungslänge von unter 1000m. Das ergibt bei einer 16mm² Aluleitung einen Widerstand von 1,11 Ohm also einen maximalen Spannungsabfall von 10V bei einem Strom von 9A. Er muss also 121V DC mit 9A einspeisen, um auf einen Übertragungsleistung von 1KW zu kommen. (Oder Anders ausgedrückt, verliert er die Leistung einer Glühbirne auf 1km)

zum Spielen http://www.kfz-tech.de/Formelsammlung/Leitungswiderstand.htm

Den Graviationswirbel finde ich nett, immer mal was Neues.

[Waffen Tom]

Hallo Ente,

wie meinst Du das?

Dass Du die 500m hin und zurück genommen hast, zeigt mir, dass Du auch Freak bist. Zum Glück will er ja net über das Dorf zum Haus, somit hat sich die Problematik mit den 2 Mm (Mega metern... ) erledigt

Mit DC die Leistung zu übertragen, halte ich net für gut. Wie Du ja selber schon oben gerechnet hat, müsste dies mit 121V stattfinden. Dazu wären entweder nicht übliche Batterien, oder eine komplikatückische Elektronik nötig. Mit einem Wechselrichter könnte man entsprechend das 1 kW bei 230V /~ 4,5A übertragen, somit wäre der Spannungsabfall ja auch nur die Hälfte. An 400V Drehstrom wären mit den 5A ja nochmal 1,8x mehr drin (überschlagsweise, Wurzel3, aufgerundeter Strom..) Auch diese Technik ist handeslüblich, oder? Bei 12, oder 24V würde ich im kleinrahmen, also 1kW für die Stelle direkt bei der Turbine, max 300W für die lange Strecke kalkulieren. Max 300W hören sich jetzt wenig an, wenn man dies aber zur Ladung der 'Hausakkus' nutzt, und dass mal mit LED's, Öko Kühlschrank und kleinem LCD-TV durchrechnet, sieht es wieder viel interessanter aus...

@all:

In der Praxis würde ich einen 1500rpm, oder 750rpm Motor besorgen. Leistung 5- 7,5 kW.

Dann mit einer Synchronschaltung netzparallel fahren, anschließend auf Leistung gehen. Die ist aktuelle Technik, im Schiffbau/ bei den Generatorfirmen gut zu bekommen.

Den Gravistrudel und das Selbstbauwasserrad aus den Links finde ich persönlich auch am Besten.

Ist ne interessante Technik und nicht nur Spielerei...

Greetz, Tom

@ Ente:

[Waffen Tom]

Nur mal so zur Info:

http://www.dagego.de/info_asynsyn.html

Greetz, Tom

[userc23]

Nur mal so zur Info:

http://www.dagego.de/info_asynsyn.html

Greetz, Tom

Danke! Sehr hilfreich!

[userc23]

Hallo an alle Interessenten!

Die technische Seite haben wir ja ziemlich gut erlaeutert. Einzig Quellen fuer (vernuenftige) Laufraeder fehlen noch. Alles anderen (Generator, Uebertragung) fuer mich jetzt klarer vorstellbar. Ich bekomme in den naechsten paar Wochen Fachzeitschriften von einem Bekannten. Vielleicht geben die noch was Neues her...

Nun zum rechtlichen Teil:

Fuer alle Oesterreicher gibt es zumindest von der Gesetzeslage her eine guenstige Situation: Seit Anfang des Jahres ist eine Oekostromgesetz-Novelle. Da gibt es eine Investitionsfoerderung fuer Anlagen bis 500kW mit bis zu 30% bzw. EUR 1.500/kW, bei 2MW 20%, bei 10MW 10%. Auch der Genehmigungsprozess soll damit erleichtert werden. Desweiteren habe ich von einem Verein fuer Kleinwasserkraftwerke der gerne unterstuetzt.

[Waffen Tom]

Prima!!

Tom