ich hab ja im Physikunterricht nie richtig aufgepaßt, aber vielleicht kann mir da Jemand auf die Sprünge helfen:
Wenn ich einen Betonklotz mit 1t Masse 5m in die Höhe hebe, wie viel kWh Energie sind dann gespeichert, wenn er wieder abgesenkt wird?
Nur als Beispielrechnung.
Hintergrund sind die Berichte über die Schwerkraftspeicher mit riesigen Kränen und Blöcken, die mit Sicherheit wieder eine echte optische Bereicherung in der Landschaft darstellen würden
Konkret: Ich habe einen alten, voll mit 1m50 Ringen gefassten Brunnen (aus dem ich noch Wasser für den Garten ziehe), der ist ungefähr 8m tief. Meine Idee wäre, den Schacht mittels eines Gewichts auch als Energiespeicher zu nutzen, ohne irgend was optisch zu verschandeln.
Würde sich der Aufwand lohnen, da weiter drüber nachzudenken?
Da hilft uns die alte Gleichung auf dem Physik Unterricht:
Nm gleich Ws.
Oder in Deutsch: Nm sind Watt-Sekunden.
Mit der Gewicht zu Kraft Analogie und mit einem Fehler von 3 % sind 10N das was ein kg ( Kilogramm) als Gewichtskraft hat.
Also sind eine Tonne gleich 1000 kg gleich 10000 N mal 1 m Höhe, um die man hochhebt, 10000 N Mal 1 m gleich 10000 Ws, also 10000 Wattsekunden.
Auf Stunden umgerechnet, sind das 10000 Ws durch 3600 gleich etwa 3 Wh.
( Achtung, Wh nicht kWh ! )
Wieviel Gewicht und Höhe bringst du denn unter?
Und man versteht dann auch, dass ich die Betonklotz Idee ( nicht die des OP, sondern die, die das als Möglichkeit publizieren...) in der gleichen Kategorie einordne wie die berühmte Glaskugel aufm Dach als PV.
Es gilt: Die notwendige Energie W = m * g * h = 2400kg * 10m/s^2 * 1m = 24000kg*m^2/s^2 = 24000Joule = 24000WattSekunden = 24000Ws = 24000/3600Wh = 6,66Wh = 0,00666kWh.
Bei 5m sind dies W = 5 * 0,00666kWh = 0,0333kWh
Oder weitergerechnet: 1kWh / 0.0333kWh = 30 was bedeutet, dass die Masse oder die Höhe um den Faktor 30 größer werden müsste, um 1 kWh zu speichern.
Sorry, die Rechnung wurde für eine Dichte von 2,4 (statt 2,7) erneut durchgeführt.
Noch eine Korrektur: habe gerade gelesen:" mit 1t Masse 5m in die Höhe", hatte auf die Schnelle 1m^3 gedacht. Aber das Ergebnis kann man leicht durch 2,4 teilen.
Ich habe mir angewöhnt, beim Radwechsel den alten Scherenwagenheber einfach mit einer Akkubohrmaschine hochzudrehen. Laden muss man bei zwei Autos nicht.
Das sollte einem, bezüglich der Energiemenge, auch schon zu denken geben...
Etwas mehr geht schon. Macht man das Gewicht z.B aus Uran, 1m dick, dann speicher dessen 33to Masse bei 7m Hubhöhe immerhin schon 0,64kWh (bei völlig unrealistischen 100% Wirkungsgrad). Das ist dann ja doch schon fast so viel wie eine einzelne EVE 280Ah-Zelle
Rein theoretisch sehe ich in einem runden Brunnenschacht eher Schwungradspeicher. Hab aber keine Ahnung, wie da momentan der Entwicklungs- bzw. Kostenstand ist.
Rein praktisch ist der Schwungradspeicher zu gefährlich, da man um nennenswert Energie zu speichern große Drehzahlen + Masse braucht und damit ein erhebliches Unfallpotential hat. Nur ein Beispiele, betreibt man in Deutschland eine Zentrifuge um Dreck aus Abwasser abzuscheiden, muss 1x im Jahr der TÜV das Ding prüfen, da es sich ja in seine Einzelteile zerlegen könnte und man dem Betreiber grundsätzlich für zu blöde dafür hält das selber hinzukriegen. Fazit, schöne Idee -> wurde aus Kostengründen abgebaut, Dreck fließt jetzt wieder in die Kanalisation.
Energiespeicherung durch Gravitation (potentielle Energie) ist unsinnig da viel zu aufwändig und uneffektiv.
Newton: potentielle Energie (Energie durch Gewichtskraft) gilt E p o t = m ⋅ g ⋅ h
1kg x 9,81m/sec2 x 1m = 9,81 W
==> fällt 1kg Masse um 1 Meter werden 9,81 Watt frei. Bei 1000 Kg sind das dann 9,8 KW
Der Aufwand wäre also sehr hoch und das "Gerät" äußerst "unhandlich".
Daher ist ein Kreisel definitiv die bessere Variante wenn man Energie mechanisch speichern will, da hier neben der Masse auch ihre Bewegungsenergie über die Drehzahl eingeht welche fast beliebig erhöht werden kann.
Wenn schon mechanisch, dann also über rotierende physische Masse (Schwungrad, Kreisel))
"Teuer, aber alternativlos, wenn die Energiewende trotz der Schwankungen bei Wind- und Sonnenenergie gelingen soll, sagt Ingenieur Chacón: "Wenn wir viele von diesen Anlagen einsetzen wollen, brauchen wir mehr Pumpspeicherkraftwerke, die Energie erzeugen können, wenn sie gebraucht wird. Und diese dann auch speichern, wenn es einen Überschuss an Erneuerbarer Energie gibt, die man nicht steuern kann."
Ich hab mal irgendwo die Idee gesehen, dass die Speicher in Form von Betongewichten in die Windkraftanlagen integriert werden könnte. Da hier bereits ordentliche Höhen vorliegen und die Mehrkosten für den stabileren Mast vermutlich überschaubar sind, fand ich das gar nicht so abwegig. Scheint aber doch nicht so leicht umsetzbar zu sein, zumindest habe ich nichts mehr davon gehört. Ich hab mich damals nur gefragt, was die machen wenn mal so richtig Wind geht. Genau dann sollte der Speicher ja arbeiten und nicht aus Sicherheitsgründen am Boden stehen.
