sciencetalk

Hallo,

Ik heb een ogenschijnlijk simpele vraag. Namelijk, ik ga over een paar jaar vrijwel zelfvoorzienend van eigen tuin leven in Duitsland, maar qua energievoorziening zit ik nog met een probleem. Ik wil namelijk de grootste energiefreters niet elektronisch doen. Zo ga ik bijvoorbeeld een oude fiets aan mijn wasmachine-trommel hangen, en een half uurtje fietsen in plaats van een was draaien.

De grootste energiefreter is echter de waterkoker. Voor koffie, thee, koken en de was, zal ik soms water moeten koken. Maar hoe doe je dat zonder electriciteit of hout of zon? Kan dat mechanisch?

Het liefst kan ik er ook nog eens wat op koken, kortom de oplossing hoeft niet eens specifiek voor water te zijn, maar een oppervlak warm maken kan ook. Alleen water koken is op zich ook al goed.

Maar hoe doe ik dat het beste? Iets met ijzeren oppervlaktes over elkaar schuren?

Bedankt!

Niels

Je kan misschien onderzoeken of je ergens een magneetveld kan genereren zodat je water kan koken dmv inductie. Dat lijkt me 1 van de efficientste manieren op het eerste zicht.

Dus eigenlijk gewoon een inductiekookplaat waarbij het magneetveld mechanisch aangedreven wordt.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Inductiekookplaat

Hier is al wat meer info over het principe te vinden.

Ik vind wel nergens een indicatie over de courante grootte van het magneetveld.

Wel kan je op deze wiki-pagina vinden dat het vermogen (=warmte) afhangt van deze grootte.

Daarna kan je met http://en.wikipedia.org/wiki/Inductor een aantal berekeningen testen om te zien wat voor spoel je dan nodig hebt. Het opwekken van het veld in de spoel zou ik dan bvb met een dynamo doen oid.

Maar hoe doe ik dat het beste?

Je moet best eens uitrekenen hoeveel mechanische energie je moet leveren om water op te warmen. Ik wil wel eens een indicatie geven:

90% van de energie die het gloeilampje op je fiets krijgt, wordt omgezet in warmte. Dus bijna alle energie van het harde trappen wordt omgezet in warmte. Nu kun je zelf wel schatten hoe lang het duurt voor je met dat gloeilampje een liter water hebt opgewarmd? (Hint: heel erg lang)

Kortom, mechanische warmte: niet aan beginnen. Ik zou toch kijken naar hout of zon...

Inderdaad. Er is geen reden dat je geen weerstand aan een dynamo kunt koppelen, die onderdompelen en daarmee het water koken, afgezien van dat het ontiegelijk veel fietswerk zou vereisen. Natuurlijk zou het rendement beter zijn als je direct wrijving veroorzaakt aan bijv de onderkant van een pan - maar dat komt feitelijk neer op een ei zo hard klutsen dat het roerei wordt zonder in de pan te moeten.

Om een beetje een idee te krijgen van de orde van het probleem: Water heeft een warmtecapaciteit van pakweg 4 j/K per gram. Als je 1 liter water hebt dat je van 10 naar 100 graden wilt verwarmen komt dat neer op 90x4x1000 joule, ofwel 360 kJ. Met een waterkoker van 1 kilowatt (1 kJ/sec) duurt dat al 6 minuten.

Een mens kan niet meer dan een paar honderd watt aan energie leveren gedurende langer dan een minuut oid, en dat is nog flink zweten. Zelfs zonder enige verliezen kun je er gerust op rekenen dat je je minimaal een half uur in het zweet moet werken om met lichaamskracht een liter water aan de kook te krijgen.

Uiteraard zou je de energie kunnen opslaan van solar in bijvoorbeeld accu's. Een auto-accu heeft de capaciteit om ongeveer 4 liter water te koken voor deze leeg is, al zou een dergelijke diepe ontlading de accu wel fataal worden. Een equivalent aan bijv li-ion accu's zou wel in te zetten zijn, maar dat is een prijzig stukje hardware om alleen water te koken. Ik denk eerlijkgezegd dat je voor de kosten van de accu en diens levensduur beter af bent als je gewoon houtskool, diesel of gas koopt om mee te stoken.

Hallo,

Hartelijk dank voor alle antwoorden. Ik weet dat het gruwelijk tijd gaat kosten, maar ja, water koken is dan ook een van de meest energiefretende dingen die we als normaal beschouwen. Geen probleem als ik een half uur me rot moet fietsen (bijvoorbeeld) om water te koken. Beter dat dan voor een baas werken de rest van mijn leven

Uiteraard kan ik ook eens kijken hoeveel liter water ik kan koken gewoon vanuit de 220V die uit mijn (toekomstige) accu's met zonnepanelen komt na een zonnige dag (ik heb toch een 12V->220V omzetter voor kleinspul nodig), maar ik denk dat dat niet bijzonder effectief wordt.

Een mechanisch aangedreven inductieplaat klinkt als een goed idee. Hoe zou ik zoiets moeten bouwen?

Nielsbaloe schreef: ↑do 28 jun 2012, 18:16
Geen probleem als ik een half uur me rot moet fietsen (bijvoorbeeld) om water te koken.

Je bent te optimistisch, BenM gaf al in zijn voorbeeld aan dat het een ideale situatie betrof.

Misschien wat realistischer: Een toerfietser levert 150 Watt/uur. Met een dure installatie haal je misschien een rendement van 80%, maar met een gewoon fietsje en wat dynamo's mag je blij zijn als je 60% rendement haalt. Laten we stellen dat je 90 Watt per uur levert, dat is tenminste nog vol te houden, dan betekent dit een uur fietsen, om 1 litertje water van 20 graden naar 100 graden te brengen, en het water moet dan wel in een thermoskan zitten, anders komt er weer het nodige trapwerk bij om het warmteverlies te compenseren.

>> Een mechanisch aangedreven inductieplaat <<

Pff.. die dingen vreten zó 2 tot 3 kilowatt, daar tegenaan fietsen kan je vergeten. En in een uurtje trek je daar pakweg 5 normale auto-accu's mee leeg.

Duitsland .. kolen? Zit veel energie in. Samen met een vrachtje zonnepanelen, een batterij accu's en heel slim gebruik zou je er kunnen komen. Of je schaft een generator op diesel aan. Wordt wel een aardige investering.

Dat halve uur was inderdaad een verliesvrije aanname. Ik denk dat praktische rendementen nog veel lager liggen.

Een mogelijkheid met relatief goed rendement is via een set tandwielen een schuurschijf laten draaien tegen de onderkant van een pan, zodat je direct mechanische energie in warmte omzet. Uiteraard moet je dan ook de pan opwarmen samen met het water erin, en de boel isoleren - doe je dat niet dat kun je tot in de eeuwigheid trappen voordat het kookpunt bereikt is.

Wil je het uit de accu's doen dan hoeft het niet per se via de 220V: er zijn ook dompelaars op 12 volt verkrijgbaar - voor gebruik in de auto/camper neem ik aan. Met zo'n dompelaar kun je nog wel in redelijke tijd een kopje water koken bij een gebruik van 12v/10 ampere (daarop is de sigarettenplug vaak afgezekerd).