energie opwekken met 10 liter water

[ehb.brussel]

hallo,

wij zijn een groep studenten van de Erasmus Hogeschool Brussel, industrieel ingenieurs in opleiding (1ste jaar).

We hebben een project waar we met 10 liter water, op 1 meter hoogte, een zo groot mogelijk electrisch vermogen moeten opwekken.

Het meest logische lijkt een waterrad. Maar we zoeken nog meer informatie (internet, boeken, ...) over wrijving bij tandwielen, versnelling van assen, traagheidsmomenten van assen...

we zijn dus op zoek naar het hoogste rendement van de potentiele energie van het water.

als er nog andere ideeën zijn over hoe dit te realiseren, die zijn altijd welkom. Onze opdracht is zeer vrij, de uitwerking mag op eenders welke manier...

alvast bedankt voor de antwoorden/hulp

[PdeJongh]

Hier vind je meer informatie over traagheidsmomenten

[ehb.brussel]

bedankt, maar we zoeken nog veel meer....

vooral ook hoe we zo weinig mogelijk energie kunnen verliezen mbv een aaneenschakeling van tandwielen. En zo met een zeer traag draaiend rad, verschillende kleinere radjes zeer snel te laten draaien (waaraan we dan een paar dynamo's hangen).

Als iemand al enige ervaring heeft met dit soort dingen, gelieve iets te laten weten.

het ehb team.

[Jan van de Velde]

Zou het niet slimmer zijn je emmer water te laten zakken aan een ketting om de as van een vliegwiel (zo ongeveer als de gewichten van een ouderwetse klok?) Dan heb je in elk geval al weer geen stromingsverliezen en een berg met weerstandsverliezen minder. Een veel directere omzetting van hoogte in beweging. [rr]

[Bart]

vooral ook hoe we zo weinig mogelijk energie kunnen verliezen mbv een aaneenschakeling van tandwielen. En zo met een zeer traag draaiend rad, verschillende kleinere radjes zeer snel te laten draaien (waaraan we dan een paar dynamo's hangen).

Een paar dynamo's? In het ideale geval kan je deze situatie net geen 100 Joule opleveren. Dat is niet bepaald veel.

Verder moet je gaan voorkomen dat de energie in draaiende massa gaat zitten.

[GJ_]

Dat betekend dat een 100W lamp bij een rendement van 100% 1 seconde kan branden?

[Brinx]

Ik ben het met Jan's suggestie eens: de meest efficiente manier om energie te winnen uit het hoogteverschil is om geen verliezen kwijt te zijn aan klotserij of wervelingen van het water. Dus: de massa water als geheel naar beneden laten bewegen, en bijvoorbeeld middels een eenvoudige katrol en een lier + dynamo de potentiele energie omzetten in elektrische energie.

[Bart]

Inderdaad.

Indien je iets electrisch wilt doen, zou ik kijken naar het aandrijven van een fietsdynamo en een voorlamp (geen achterlamp, want die kan niet direct aangesloten worden op de dynamo!). Dat is een lampje van 6W en met een beetje mazzel kun je die dan 10 seconden laten branden.

[Jan van de Velde]

Lezen we de vraag eigenlijk wel goed, c.q. is hij goed gesteld:

het gaat om

een zo groot mogelijk elektrisch vermogen

kortom, vermogen, of zoveel mogelijk energie eruit halen.

In het geval van vermogen zou je misschien het water als een blok ijs op een piëzo element kunnen laten vallen??? èén korte felle flits......

[Wouter_Masselink]

Korte felle flits, dat wel. Echter je heb maar een zeer beperkte tijdsduur. Zolang is je vermogen door de beperkte tijdsduur ook zeer beperkt.

De truc is dus ook om het rendement te optimaliseren. Dit kan je het beste doen door zo min mogelijk overbrengingen te gebruiken.

Doordat er wordt gesproken over 10 liter water, moet je zorgen dat de optimale dichtheid wordt bereikt. De temperatuur hiervoor is iig 4^oC.

Je zou verder nog kunnen voorstellen (niet praktisch, maar in theorie mogelijk) om zwaar water te gebruiken. (T₂O)

Als allerlaatste (en minst praktische) oplossing zou je nog 20-30 jaar kunnen wachten en een kernfusie van de zware waterstof, welke je met een ordinair toestel van Hoffman verkrijgt uit water, kunnen gebruiken in kernfusie.

[Jan van de Velde]

Korte felle flits, dat wel. Echter je heb maar een zeer beperkte tijdsduur. Zolang   is je vermogen door de beperkte tijdsduur ook zeer beperkt.

Juist uit die formule blijkt dat bij een beperkte tijdsduur dat vermogen fél op kan lopen.......

[ehb.brussel]

Lezen we de vraag eigenlijk wel goed, c.q. is hij goed gesteld:

het gaat om

een zo groot mogelijk elektrisch vermogen

kortom, vermogen, of zoveel mogelijk energie eruit halen.

In het geval van vermogen zou je misschien het water als een blok ijs op een piëzo element kunnen laten vallen??? èén korte felle flits......

sorry voor de verwarring, maar het doel is om wel degelijk het lampje zo lang mogelijk te laten branden, met een zo hoog mogelijk vermogen...

Het water laten vallen (in een emmer en aan een katrol) behoord tot één van onze mogelijkheden, een andere manier is om het water geleidelijk aan uit de emmer te laten stromen, en zo met een waterrad energie op te wekken (wat misschien veel langer kan duren)...

Maar wat we vooral willen weten hoe je zo weinig mogelijk energie kan verliezen in je opstelling... (gebruikmakend van radjes, een waterrad, dynamo,...)

greetz

het ehb-team

[Brinx]

Zo'n waterrad zou ik dus niet gebruiken, omdat je daarmee al verliezen introduceert: het water komt onder uit te emmer in een straal, plenst tegen een rad aan en spettert makkelijk weg. Dat is allemaal energie die je kwijt bent. Al het water in de emmer laten zitten en de hele emmer via een katrol laten zakken geeft waarschijnlijk de beste resultaten. Welk soort lier en dynamo je precies nodig hebt weet ik niet, dat hangt er vanaf op welke manier je die energie precies moet leveren. Moet je inderdaad een lampje laten branden, of is het gewoon een kwestie van het meten van de gegenereerde stroom vermenigvuldigd met het voltage, en daar dan weer de tijdsintegraal van?

[ehb.brussel]

Het doel is om zo veel mogelijk energie op te wekken. Het lampje is niet noodzakelijk...

[Brinx]

In dat geval maakt het volgens mij niet heel veel uit in welke vorm je dat opgewekte vermogen beschikbaar maakt: laat de dynamo lopen op zijn 'optimale' toerental door de diameter van de lier juist te kiezen, zorg dat je katrol en je lier een lage loopweerstand hebben en laat de energie die de dynamo genereert door een of andere voldoende grote weerstand lopen. Hang er een amperemeter en voltmeter aan en je kunt het gedissipeerde vermogen bepalen. Vervolgens kun je de parameters (diameter van lier bijvoorbeeld) wat varieren en kijken of dat wat meer oplevert.

Heb je eigenlijk wel de mogelijkheid om je opstelling te testen en te veranderen voordat de eigenlijke proef plaatsvindt?