Den Energieverlust durch Wärmerückgewinnung mindern

Guten Tag,
dieses Forum hat mir vor vielen Jahren ein Kommilitone empfohlen
und den Link habe ich natürlich gespeichert. Ich bin, wie men Name
schon sagt, ausgebildeter Fototograf und habe mit dem Thema absolut
nichts zu tun. Trotzdem beschäftige ich mich die letzten Monate intensiv
mit der Thematik.

Meine Freizeit und wohl teilweise auch meine Arbeitszeit, verbringe
ich damit mich mit Themen der Ingenieurtechnik zu befassen.

Heute, auf der Arbeit, habe ich angefangen etwas herum zu kritzeln
und wollte mal wissen, was ihr davon haltet.
Original anzeigen (0,2 MB)

Ob es konzeptionell funktioniert.
Vielleicht habt ihr Verbesserungsvorschläge.

Die Zahlen sind etwas heruntergebrochen, aber sie sind für mich anwendbar.
Es fing damit an, dass ich mich mit Klimageräten befassen musste und so habe
ich mich in Kompressoren, Verdunstern und Kondensatoren eingelesen. Dabei
bin ich auf die Kühlungsmöglichkeiten von Stirlingmotoren gestoßen und wie man
mit einem Generator aus Wärme Energie rückgewinnen kann. Letzen Endes habe
ich mich entschlossen selber Hand an zu legen und mir sowas zusammen zu basteln
und sei es auch nur aus purer Neugier. Das Thema hat mich wirklich gefesselt.

Ich komme ganz neu in das Thema herein und kann in der Steckdose die Farben der
Kabel ablesen, aber komme kaum darüber hinaus. Es wäre super wenn ihr mir bei der
konzeptionierung der Idee helfen könntet. Manchmal brauche ich auch nur die richtigen
Begriffe, um nachlesen zu können.

@keinIngenieur

Soviel ich weiss haben Stirlingmotoren einen relativ schlechten Wirkungsgrad (1:6). Sie werden ja beispielsweise in kleinen Blockheizkraftwerken eingesetzt weil sie leise sind, Verbrennungsmotoren haben aber einen deutlich höheren Wirkungsgrad (1:2,5).

Dein Problem wird wohl der Wirkungsgrad sein. In deinem Schema sehe ich ausserdem 800°C dafür einen Stirling motor zu bauen ist scheinbar teuer da temperaturfestes Material verwendet werden muss.

Der tatsächlich realisierte Kreisprozess erreicht nicht das theoretische Maximum. Außerdem werden die Motoren selten auf eine obere Prozesstemperatur über 800 Kelvin (527 °C) ausgelegt, weil hochtemperaturfestes Material sehr teuer ist. Das Arbeitsgas im kalten Raum wiederum kann kaum unter 400 Kelvin (127 °C) gekühlt werden. Befeuerte Stirlingmotoren ohne Luftvorwärmung haben einen noch weit niedrigeren Wirkungsgrad, da der größere Teil der Wärmemenge vom Brennstoff nicht auf das Arbeitsgas übertragen werden kann. Mit einem Abgas-Wärmetauscher kann diese Wärme jedoch zur Vorwärmung der Verbrennungsluft genutzt und damit die Verluste verringert werden.

Wikipedia: Stirlingmotor#Wirkungsgrad

keinIngenieur schrieb:Vielleicht habt ihr Verbesserungsvorschläge.

es gibt überall sehr viel abwärme, es ist eher eine mindewertige energieart. wenn man sie aber als wärme nutzt, kann man hohe wirkungsgrade erreichen. im großen z.b. fernwärme oder im kleinen z.b. wäremrückgewinnung bei der belüftung von gebäuden oder z.b. wärmetauscher im duschabfluß, der den kaltwasserzulauf vorwärmt.

es ist wohl sehr wichtig abwärme zu nutzen, weil laut dr. h.p. dürr unser energieverbrauch eine für den planeten verträgliche obergrenze hat, selbst wenn es sich um erneuerbare energie handelt. das war für mich eine überraschung, ich hatte gedacht wir dürfen soviel sonnen- und windenergie verwenden wie wir wollen.

keinIngenieur schrieb:Letzen Endes habe
ich mich entschlossen selber Hand an zu legen und mir sowas zusammen zu basteln

Moin moin, und Willkommen im Forum.

Also zunächst einmal verstehe ich zwar grundsätzlich was du versuchst, aber vieles ist mir auch noch unklar. Eine kurze verbale Beschreibung der Anlage und deren Zweck incl. grober Energiebilanz wäre da vielleicht hilfreich.

Wie der Name "Wärmerückgewinnung" schon sagt, wird dabei eh schon anfallende Verlustwärme energetisch genutzt. Deine Skizze macht auf mich den Eindruck, dass diese Wärme kein Abfallprodukt ist, sondern erst aufwendig über Kompressoren erzeugt wird, um mit ihr (über eine Wärmekraftmaschine) einen Generator anzutreiben, der wiederum einen Bruchteil der elektrischen Energie liefert, der zuvor verpulvert wurde.

Aber wie gesagt, ist nur mein Eindruck, da mir nähere Informationen fehlen. Zunächt einmal solltest du klarstellen, ob es hier um einen konkreten Fall geht, bei der anfallende Abwärme genutzt werden soll, oder ob dieser Aufbau nur deiner "persönlichen Grundlagenforschung" dient, um das Prinzip zu verstehen, dann wäre zumindest mir schon mal weiter geholfen.

thomasneemann schrieb:es ist wohl sehr wichtig abwärme zu nutzen, weil laut dr. h.p. dürr unser energieverbrauch eine für den planeten verträgliche obergrenze hat, selbst wenn es sich um erneuerbare energie handelt. das war für mich eine überraschung, ich hatte gedacht wir dürfen soviel sonnen- und windenergie verwenden wie wir wollen.

Was spricht da dagegen? Wenn jede Energie aus Wind oder Sonne gewonnen werden würde, was würde sich ändern außer das wir die Ressourcen der Erde schonen?

behind_eyes schrieb:Was spricht da dagegen?

ja das habe ich auch gedacht, es ist aber wohl so, daß wir den abstand der erde zu sonne vergrößern müssten, wenn wir beliebig viel energie "verbrauchen" und das können wir (noch) nicht.

Auf den allerersten Blick frage ich mich was wohl die PWT vor dem Generatoren bezwecken sollen.

Es erscheint mir energetisch weitaus sinnvoller den Generator an den Beginn des Rekuperationkreises zu stellen, da der Input an dieser Stelle noch am größten ist, denn man möchte den Gen möglich (aus)nutzen und nicht mit "Abfällen abspeisen. (Frage der Effektivität und Effizienz)
PTWs kämen dann danach.

thomasneemann schrieb:ja das habe ich auch gedacht, es ist aber wohl so, daß wir den abstand der erde zu sonne vergrößern müssten, wenn wir beliebig viel energie "verbrauchen" und das können wir (noch) nicht.

Das verstehe ich nicht. Wieso wäre das notwendig?

behind_eyes schrieb:Wieso wäre das notwendig?

es geht darum, daß bei jedem "energieverbrauch" abwärme entsteht, die den planten erwärmt. der planet kann eine bestimmte menge vertragen, aber irgendwann kippt das system.

@thomasneemann

Naja, wenn wir aber nur Sonnenenergie (letztlich is Windenergie auch nur Sonnenenergie) dann nutzt man ja nur Energie, die ohnehin hier von der Sonn ankommt. Gut, wenn man jetz hellere Flächen mit Solarpanelen zustellt, würde erstmal mehr absorbiert, Nachts würde aber auch mehr abgestrahlt werden.
In jedem Fall is dies aber besser als das Verbrennen fossiler Energieträger, denn deren Abwärme kommt zur Einstrahlung komplett oben drauf, vom Treibhauseffekt der Verbrennungsrückstände ganz zu schweigen.

mfg
kuno

kuno7 schrieb:In jedem Fall is dies aber besser als das Verbrennen fossiler Energieträger

ja ganz genau, ich würde vorschlagen verbrennung komplett zu vermeiden, weil es unsere atemluft vergifftet.
ab ca 1000 grad entsteht immer stickoxid. wenn wir sonnen und windenerie soweit überdimensionieren, das der überschuß in wasserstoff umgeandelt für mobilität ausreicht, könnten wir fahren ohne verbrennung. heizen geht sowiso ohne verbrennung. auch mit katalytischen h2 heizungen. (gibt es schon)

thomasneemann schrieb:es geht darum, daß bei jedem "energieverbrauch" abwärme entsteht, die den planten erwärmt. der planet kann eine bestimmte menge vertragen, aber irgendwann kippt das system.

Verstehe ich immer noch nicht. Wenn ich ein Solarpanel habe wird während der Energiegewinnung einem Akku die Energie zugeführt, nicht der Erde. Wird diese gespeicherte Energie verwendet, z.bsp. in einem Telefon, ist ein Bruchteil davon Wärmeenergie. Für mein dafürhalten erreicht die Erde mit Nutzung von Sonnenkollektoren u.ä. sogar weniger Wärmeenergie als ohne.
Bitte berichtige mich falls ich was nicht verstanden hab.

behind_eyes schrieb:Wird diese gespeicherte Energie verwendet, z.bsp. in einem Telefon, ist ein Bruchteil davon Wärmeenergie.

Das is ein Trugschluss! Letztlich endet jede Form von Energie bei Wärme, das lässt sich nich vermeiden.

behind_eyes schrieb:Für mein dafürhalten erreicht die Erde mit Nutzung von Sonnenkollektoren u.ä. sogar weniger Wärmeenergie als ohne.

Auch das stimmt nich. Es erreicht uns immer genauso viel Energie von der Sonne, egal ob mit oder ohne, mit Solaranlagen kann aber ggf. mehr Energie absorbiert werden.

mfg
kuno

behind_eyes schrieb:ist ein Bruchteil davon Wärmeenergie

es ist wohl deutlich weniger als bei fossiler energie, aber es werden elektroyseure warm. habe selber einen gebaut, ca 50% ist abwärme. brennstoffzellen haben wieder ca 50% abwärme. tesla muß alles kühlen, beim laden und beim fahren.

kuno7 schrieb:Auch das stimmt nich. Es erreicht uns immer genauso viel Energie von der Sonne, egal ob mit oder ohne, mit Solaranlagen kann aber ggf. mehr Energie absorbiert werden.

Ok, also wird durch Sonnenkollektoren nicht MEHR Wärme der Erde zugeführt als so schön.

thomasneemann schrieb:es ist wohl deutlich weniger als bei fossiler energie, aber es werden elektroyseure warm. habe selber einen gebaut, ca 50% ist abwärme. brennstoffzellen haben wieder ca 50% abbwärme. tesla muß alles kühlen, beim laden und beim fahren.

Dennoch ist es Energie die es vorher schon gab. Es ist nicht *mehr*.

behind_eyes schrieb:Ok, also wird durch Sonnenkollektoren nicht MEHR Wärme der Erde zugeführt als so schön.

ich denke es ist so, daß ein großer teil reflektiert wäre, jetzt wird sie aber absorbiert.

behind_eyes schrieb:Ok, also wird durch Sonnenkollektoren nicht MEHR Wärme der Erde zugeführt als so schön.

Stimmt, aber je nach Oberfläche kann es sein, das ohne Solaranlagen stärker reflektiert wird und somit die Temperatur der Erde mit Solaranlagen steigen kann.

mfg
kuno

thomasneemann schrieb: denke es ist, so daß ein grßer teil reflektiert wäre, jetzt wird sie aber absorbiert.

..und erreicht somit, für den Moment erstmal nicht die Erde (die Erdfläche, alles was es braucht um Wärme in die Erde zu führen).

kuno7 schrieb:Stimmt, aber je nach Oberfläche kann es sein, das ohne Solaranlagen stärker reflektiert wird und somit die Temperatur der Erde mit Solaranlagen steigen kann.

Dass setzt ja vorraus das die Erde einen niedrigeren Emissionsgrad hat als die Oberfläche von Sonnenkollektoren - unwahrscheinlich