Pumpspeicher

[permafreak]

Hat jemand Erfahrung mit einer kleinen Pumpspeicher Anlage?
Ich besitze ein Hang Grundstück mit einem Höhenunterschied von ca 20 Metern. Ein Teich mit ca 100m³ Fassungsvermögen wäre schon vorhanden. Wenn ich einen zweiten Teich am oberen Hangende anlegen würde und das Wasser mit einer Savonius Rotor betriebenen Wasserpumpe hochpumpen würde, Wie groß müsste der Rotor ungefähr sein um 20 Meter Höhenunterschied zu schaffen und wie viel Wasser-Reserve bräuchte ich, um bei Windstille 24 Stunden lang 500 Watt erzeugen zu können.
2. Welche Art von Turbine wäre für so eine geringe Stromproduktion am besten geeignet? oder wäre da vielleicht ein kleiner Savonius, der quer im Wasser läuft gut geeignet?
3. Könnte man bei dieser Art der Stromproduktion auf eine Kfz Lichtmaschine als Generator zurückgreifen, da ja relativ hohe und konstante Drehzahlen zu erreichen sind?
Einen zweiten Teich will ich ohnehin als Klärteich für meinen Schwimmteich anlegen, dadurch hätte ich für den Teich also keine zusätzlichen Kosten.
Mein Gedank wäre folgender: Wenn ich dann noch einen zusätzlichen Batteriepuffer von ca 5 Kw einbaue bin ich auch für Spitzenlast, zB Waschmaschine, Kochen gerüstet und bräuchte Strom aus dem Netz nur bei länger anhaltender Flaute, was in meiner Region allerdings äußerst selten vorkommt.
Bin für jeden Tipp dankbar.

[jb79]

Also die potentielle Energie, die ein Körper (in dem Fall Wasser) hat ist: E=m.g.h, mit z.B. 100m³ Wasser und 20m Höhenunterschied ergibt das: W=100*1000kg*9,81m/s²*20m=19,62MJ. Das ist die Arbeit, die im Speicher enthalten ist.
Wenn man diese Arbeit in Leistung umsetzt kommt der Zeitfaktor mit rein.
P=W/t, wenn du also eine bestimmte Leistung haben willst, dann kommt da W=P*t raus.
24h lang 500W => 86400s lang 500W (elektrische Leistung: =>12kWh, also schon ne ganze Menge) W=500W*86400s=43,2 MJ, das würde sich also nicht ausgehen und der Speicher wäre nach knapp nem halben Tag leer. In der Rechnung berücksichtigt sind noch keinerlei Wirkungsgrade.
Mit 75% Wirkungsgrad brauchst du für die 500W über 24h brauchst du dann 43,2/19,62*0,75=2,94mal so viel Speicherkapazität, also knapp 300m³ Wasserspeicher. Damit das System funktioniert muß der untere Wasserspeicher aber auch solche Mengen aufnehmen können. Damit müßtest du auf deinem Grundstück 600m² Wasser speichern können, was entsprechenden Platz notwendig macht.

Als Turbine kommen ne Francis und ne Peltonturbine in Frage, die Kaplan Turbine hingegen ist eher nur für große Durchflüsse (Laufkraftwerke) gedacht.
Bei so einem Speicher könntest du auch mit ner Lichtmaschine arbeiten weil die Drehzahlen hoch genug sein müßten.

Würde den oberen Speicher so großflächig (und seicht) wie möglich anlegen, damit hast du bei starken Regenfällen (wie z.B. im Sommer) schnell den Speicher voll bzw. kannst das Wasser schon während des Regens nutzen. Außerdem bleibt bei flachem Speicher mehr Fallhöhe übrig.

Ein Windrad zum Pumpen? Da brauchst schon ein halbwegs großes. Kannst ja mal das Berechnungstool anwerfen und bei der Betz'schen Konstante 0,2 eingeben, das ist etwa das was ein durchstömter Flügel real leistet. Für ein 2x2m Windrad würde ich dann bei knapp 14m/s Wind auf etwa 1000W kommen (500W Leistung für was auch immer und 500W zum Raufpumpen des Wassers).

[Flo Celle]

Also Dem von jb79 (jürgen) ist nichts hinzu zufügen ! ! ich denke das er wircklich so ziemlich alles berücksichtigt hat !

Doch ich finde solche sachen sehr Gut !! weiter so und vileicht würdest du wenn es soweit ist einen "kleinen" bericht hier mit reinschreiben ! NATÜRLICH MIT FOTOS ????

Gruß Flo

[jb79]

Also wenn das in Realisierung geht sind Photos Pflicht, ich glaub ein Speicherkraftwerk im Garten ist weltweit einzigartig.
Auch wenn du es nicht für die vollen 500W (bzw. für 24h Laufzeit) bauen kannst: bitte realisier das Projekt, schau aber daß du auch genug Frösche "installierst", die die Gelsen im Sommer fressen.

Die Leistungsabgabe dürfte sehr konstant werden, weil die einzigen Schwankungen die bei gleichmäßiger Entnahme auftreten der sinkende Pegel im oberen Becken ist. Je größer das Verhältnis Fallhöhe/Beckentiefe, desto gleichmäßiger ist die zur Verfügung stehende Leistung zwischen vollem und leerem Becken.
btw: Hast du schon realisiert, daß du unten schon 2 Bar Wasserdruck hast?

Was mir da gerade kommt: Im Sommer könnte man das obere Becken auch für die Bewässerung nutzen und beim Gießen nebenbei noch etwas Strom erzeugen.
Überhaupt könnte man Wasser, das man zum Gartengießen nehmen will erstmal durch die Turbine leiten, das hat nämlich ordentlich Druck und damit Energie, geht eben der Rasensprenger statt 10m nur noch 5m weit.

[Bernd]

Oh super Sache und sehr spannend hier, finde ich klasse !
Jürgen hat das ja schon hervorragend erklärt und vorgerechnet.
Ein Traum so ein "ökologischer Energiespeicher" den ich auch gerne hätte.
Bei den angestrebten Werten würde es aber ein Riesenwindrad werden.
500 Watt Dauerleistung ist aber auch ne Menge, vielleicht kommst du auch mit weniger aus ?
500 Watt mal dauerhaft auf ein Jahr gerechnet, das wären 4380 kW/h und somit in etwa
der Energiebedarf eines kompletten Einfamilienhauses. Das ist wirklich ne Menge.

Grüsse

Bernd

[permafreak]

Danke erst mal für die schnellen Antworten und Berechnungen. Der Savonius zum raufpumpen ist momentan mit 2m Höhe und 1,6m Durchmesser geplant. Würde diese Größe ausreichen um die 20m Höhenunterschied zu überwinden?
2.Kennt sich jemand mit Teslaturbinen aus? die sollen relativ leicht zu bauen sein.
3. könnte man vielleicht bei 10m Fallhöhe schon eine Teslaturbine und dann bei 20m eine zweite installieren oder nimmt die erste dann soviel Energie weg, dass die zweite dann nur noch halbe leistung bringt?
Geplant ist das Ganze für Frühling nächsten Jahres.
Selbstverständlich gibt es dann einen Bericht mit Fotos.
Wie steht es bei einem derartigem System mit Ladeelektronik aus?
Der relativ hohe Stromverbrauch entsteht eigentlich nur im Winter, da ich im Gewächshaus eine elektrisch beheizte Anzuchtfläche habe, die alleine schon mehr als 500 Watt/h braucht. Das allerdings nur über max. 3 Monate.
Im Sommer habe ich einen Verbrauch von 4-6Kw/Tag
Die 24 Std Reserve ist auch nicht unbedingt nötig, da wir an 250 - 300 Tagen im Jahr ausreichend Wind haben um den oberen Teich immer voll zu haben.
Und ein wenig Strom soll die EON ja auch noch verkaufen dürfen.
Was denkt Ihr über den zusätzlichen Batteriepuffer?

[jb79]

Klar reicht der Savonius um das Wasser auch wieder raufpumpen zu können, auch 100m sind kein Problem - AAAAAABER: es kommt natürlich auf die Wassermenge und die Zeit beim Pumpvorgang an. Eine bestimmte Leistung reicht reichen z.B. um 1l Wasser in 1s 10m hoch zu pumpen, willst du das in der halben Zeit machen oder mehr Wasser bzw. eine größere Höhe, so steigt die benötigte Leistung. Es ist also auch immer von der Zeit abhängig, in der man eine bestimmt Arbeit erreichen will.

Von der Teslaturbine hab ich bisher noch nie gehört, schaut interessant aus, aber der angeblich so hohe Wirkungsgrad als Turbine und der niedrige Wirkungsgrad im Pumpbereich machen mich da eher skeptisch. Setz lieber auf was Bewährtes (wie schon oben erwähnt). Es reicht eigentlich unten eine Turbine einzubauen, die die entsprechende Leistung bringt, 2 Turbinen sind nur mehr Arbeit beim Bau und bringen nicht mehr Leistung.

Ladeelektronik: Was willst du laden? Welcher Akkutyp, welche Spannung, usw.

Die Heizung über Batterie zu puffern halte ich für sinnlos, die benötigte Batterie wäre einfach zu groß. Eine Batterie mit sagen wir mal 100 oder 200Ah (bei 12V) kann für eine begrenzte Zeit (denke mal so 2-3h) dann ausreichend Energie für die Heizung liefern, allerdings würde ich die Batterie eher nur als Puffer einsetzen, der Hauptstrom sollte vom Generator deines "Wasserkraftwerkes" kommen.

Dein Projekt ist richtig fesselnd, da gibts so viel was man probieren kann und erweiterbar ist es sicher auch (Photovoltaik,...)

[permafreak]

Nun ich dachte wenn ich eine Kfz Lichtmaschine benutze wäre es doch sinnvoll damit erstmal eine Batterie zu laden und daraus dann den Strom zu entnehmen. Die Heizung der Anzuchtfläche ist auf Wechselstrom ausgelegt. Außerdem möchte ich mit dem Wechselstrom, den ich dann aus den Batterien umwandle direkt in mein Hausnetz einspeisen und in der Zeit, in der ich selbst ausreichend Strom produziere die Sicherungen zum Eon Netz ausschalten, so dass ich das öffentliche Stromnetz nur für längere Windlose Zeiten benötige. Von der dafür nötigen Technik habe ich bis jetzt noch keine Ahnung, ich komme aus der Lebensmittelbranche und alles was ich hier vorbringe ist erst mal eine Überlegung von der ich noch nicht weis, ob sie überhaupt so durchführbar ist. Deshalb hab ich auch keine Ahnung wie man Leistung und Bedarf berechnet und muß so viele Fragen stellen. Mit der Wassermenge, die hochzupumpen ist : nun da ist es im Prinzip ganz einfach. Wenn die Turbine in 24 Stunden 300.000 Liter braucht um kontinuierlich 500 Watt/h zu erzeugen, so sollte meine Pumpe in der Lage sein bei 12m/s Windgeschwindigkeit in 18 Stunden diese Menge Wasser 20 Meter hochzupumpen. Das entspräche ca. 4,7 Liter pro Sekunde. So langsam glaube ich das ganze ist doch nur ein schöner Traum.

[miniwindi]

Hallo,
wie oft hast Du 12m/s pro Tag, pro Woche, pro Monat, pro Jahr?

Wenn Du 4380 kW/h über das Jahr "ernten" willst, brauchst Du ca. 29 große Photovoltaik Module hier in der Gegend (Hannover/Braunschweig) bei guter Ausrichtung zur Sonne (Praxis Ertrag 2007 hochgerechnet).

Vielleicht hast Du ja die Möglichkeit mit Photovoltaik Deinen Strom zu erzeugen und in die Teiche Fische einzusetzten. Mit den verkauften Fischen kann man ja evt. den Kredit für die Photovoltaik bezahlen. Wäre mal durchzurechnen. Ist nur so eine Idee.

Vielleicht kannst Du einfach mal ein Foto Deines Geländes machen, wo Du das geplant hast, vielleicht hat der eine oder andere noch Ideen.

Viele Grüße und ein schönes Wochenende
Herbert

[miniwindi]

Hab gerade noch einen Geistesblitz:
Gewächshausfläche 60cm ausheben. Styrophor ringsherum zu Isolierung gegen Erdreich. 15cm Erde wieder einfüllen. Fußbodenheizungsrohr (oder ähnliches) großflächig verlegen. Rest Erde wieder einfüllen. So sind oben 30cm zum Graben/Pflanzen, 15cm Schutz zum Rohr. Dann das Gewächshaus noch ein wenig isolieren mit Luftpolsterfolie (habe ich nördlich Celle gesehen bei einer Gärtnerei). Neben dem Gewächshaus stellts Du ein/mehrere Röhrenkollektoren. Damit beheizt Du Dein Gewächshaus. Ein wenig bei g o o g l e suchen. Bin früher auch schon mal durch Zufall auf gebastelte Kollektoren für Warmwasser gestoßen. Vielleicht ist das die bessere Lösung für Dich.
Wenn dann noch ein paar Watt fehlen, heizt Du dazu.
Gruß Herbert
(PS: Ich hoffe Bernd ist nicht sauer, das das dann ohne Wind funktioniert )