Deutsches Simutransforum

Normale Version: Bessere Nutzung fossiler Brennstoffe
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Hallo

Da hier viele Kapazitäten lesen, wollte ich mal folgendes reale Problem einstellen.
Auf Schiffen wird auch auf Motorschiffen Dampf genutzt. Zum Erwärmen von Schweröl, Warmwasserbereitung für die Dusche, Meerwasserentsalzung.
Erzeugt wird der Dampf im Hafen in einem eigens eingebauten Kessel. Dient gleichzeitig als "Standheizung" für den Hauptmotor.
Auf See werden heirfür die Abgase des Hauptmotors verwendet. Damit wird der Abgaskessel "befeuert"
Mit der Ölkrise in den 1970er Jahren kam die Überlegung auf, statt soviel wie nötig soviel wie möglich Dampf zu produzieren. Und anschließend über Dampfturbinen-Generator verstromen und ins Bordnetz einfügen. Hierzu hatte ich ca. 1980 folgende Überschlagsrechnung gemacht. Der Hauptmotor hat 30.000 kW Nennleistung. Das sind die 40% abgegebene Leistung, welche im zugeführtem Öl stecken. Genauso liefert der Hauptmotor eine "Brenenrleistung" von 30.000 kW. Das wäre die zugeführte Leistung zum Abgaskessel. Würde hiervon 30% "verstromt" ergäbe das 9.000 kW el. Energie. Auf dem Schiff liefen auf See aber nur 2 Dieselgeneratoren mit max. 1.500 kW Leistung. Diese wurde nicht vollständig benötigt. Würden also die Abgase nur zu 10% "verstromt", könnte man die Dieselgeneratoren abschalten. Für den Rest Strom hatte ich damals keine Idee. Kann man ja auf See nicht ins öffentliche Netz einspeisen. Und im Hafen ist der Hauptmotor abgestellt.

Jetzt hat man eine Lösung gefunden. Man speist den überflüssigen Strom in entsprechend dicke Motoren auf die Antriebswelle ein. Und nutzt den somit zum Vortrieb. Entweder indem man schneller fährt. Oder indem man weniger Öl verbraucht, also den mittlerweile auf ca. 100.000 kW angewachsenen Motor nicht voll auslastet.

Gesucht sind nun mal Ideen an Land.
Im Simutrans-Spiel nehme ich eine 3.000 kW Diesellok als "Tender" zu einer 1.000 kW Dampflok. Die Abgase der Diesellok heizen die Dampflok. Und der "Heizer" fährt die Diesellok ferngesteuert....... Würde die Grundidee übersichtlich veranschaulichen....
Zumindest besser als wenn ich mir sage, wenn ich sowieso dieselelektrisch fahre, kann ich auch zusätzlich einen Damfturbinengenerator einbauen. Soll den Fahrmotoren doch egal sein, wo der Strom herkommt.
Dazu würde eigentlich ein Diesel-Akku-Triebwagen passen. Ich weiß was von einen solchen Antrieb, der folgendermaßen ausgelegt war: Während der Einfahrt in den Bahnhof wird gebremst, indem mit den Motoren Strom erzeugt und im Akku gespeichert wird. Während der Abfahrt werden die Motoren aus Dieselgenerator und Akku gespeist, um den Zug zu beschleunigen. Der klassische Diesel-Elektrische Antrieb ist dann ausreichend, um die Höchstgeschwindigkeit von 70 km/h zu halten. Hier ein bischen mehr Akku für die Lastwechsel und die Dieselgenerotor-Dampfgenerator Kombination kann gleichmäßig durchlaufen.
Ich habe keine Ahnung, wie schnell man eine Dampfturbine hoch und runter fahren kann. Und ab welcher Leistung sich der Aufwand überhaupt lohnt.
Brummis sind nur scheinbar ständig unterwegs. Scheinbar deshalb, weil die zumindest in der BRD alle 4 Stunden Pause machen müssen. Hier würde ich weiterhin den Dieselmotor auf die Tandem-Hinterachse wirken lassen. Und zusätzlich die Dampfturbine auf die Vorderachse.

An andere Stelle fand ich als Alternative Biodiesel, Biogas etc. Wenn z.B. für Biogas extra Mais angepflanzt wird, halte ich das für falsch. Biogas aus Gülle ist richtig. Den dort haben die Pflanzen ihren eigentlich Zweck schon einmal erfüllt, nämlich irgendwas zu sättigen. Und wenn bei Karotten nur die Karotte in den Kochtopf und anschließend in den Magen kommt, jedoch das mitgewachsene Grünzeug gleich in die Biogasanlage wandert, bin ich auch noch mit einverstanden. Aber das wars auch schon. Und damit wäre das lokal durchaus eine Alternative. Als es irgednwann einmal in NRW zu großflächigen Stromausfällen kam, lag es daran, das die Überlandleitungen zusammengebrochen waren. Hätten die Großbauern auf ihren Betrieben Biogasanlagen, hätten sie sich erstmal selber versorgen können. Und die Nachbar über das intakte Niederspannungsnetz gleich mit.
Genauso könnte man mit dem "Rapsöl-Motor" gebrauchtes Friteuse-Öl aus der "Frittenbude" verwenden. Aber auch eher unter dem Aspekt der Abfallverwertung. Im Keller steht das Blockheizkraftwerk........ Die Abgase sind heiß genug für die Friteuse. Und anschließend für die Warmwassererwärmung. Und das Kühlwasser des Motors heißt die Fußbodenheizung.

Sowas ist in der BRD natürlich nur im Labor möglich. Außerhalb braucht man für jede 3. Schraube einen anderen Meister und 3 Genehmigungen. Also aus dem Labor nach China. Und dann für fertige Arbeit teuer bezahlen. Zulassungen spielen keine Rolle. Der Zoll kann höchsten jeden 10. Container kontrollieren. Mangels Arbeitskräfte. Die 7 Mio HARTZ IV abhängigen sind ja alle faul. Somit bildunsunfähig und nicht einstellbar........

Ansonsten sollte erstmal Wasserkraft ausgebaut werden. Das Wasser ist mit Sonnenkraft verdunstet. Und anschließend wieder abgeregnet. Hierbei gehen schon ein paar Kilometer ungenutzt verloren, nämlich der Weg von der Wolke bis zum Erdboden. In Flüssen kann man eigentlich nur Grundlast erzeugen. Aber Talsperren liefern auch nach Bedarf.
Z.B. heißt man in Norwegen die Häuser mit Strom......... aus dem nahegelegenem Wasserkraftwerk. Hierzu muß nicht mal auffällig Bauten errichten. Man kann auch diskret einen Tunnel hinter dem Wasserfall bauen. Und eines Tages "versickert" das Wasser kurz vor der Kante. Und kommt unten am Berg wieder zum Vorschein. Norwegen könnte noch viel Strom aus Wasserkraft exportieren. Nur ohne Wasserstofftechnologie nützt es dem Traktor auf dem Acker nichts. Und dem Schiff auf hoher See auch nichts.
Also, wenn ich was zu sagen hätte, alle stationären Anlagen werden an Windkraft, Wasserkraft Sonnenenergie angeschlossen.
Ölpreise wurden stetig und zuverläßig steigen.
Atomernergie wäre eine Alternative, wenn es eine gesicherte Entsorgung gäbe. Naja, Erdöl auch. Bisher hat nur keiner gesagt, auch CO2 ist Abfall. Und ohne Entsorgungskonzept keine Betriebserlaubnis.......

Kann vielleicht einer was draus machen
meint
Hans Dampf
Auch wenn ich nicht vom Fach bin, etwas möchte ich auch noch dazu schreiben:

Thermische Kraftwerke, üblicherweise mit Dampfturbinen, haben einen umso besseren Wirkungsgrad, je heisser sie betrieben werden können, und das ist nur grosstechnisch (einige 100 MW Leistung) gut umsetzbar.

Asubau der Wasserkraft? Dafür, vor allem, wenn es darum geht, bestehende Speicheranlagen zu Pumpspeicherwerken aufzurüsten. Vor allem aus einem Grund: Sonnen-, Wind-, Gezeiten- oder andere alternative Energien speisen Leistung ins Netz, wenn es eben die Natur vorgibt, und nicht, wenn der Mensch sie zur Verfügung haben möchte. Die Pumpspeichertechnik ist momentan die einzige Möglichkeit, grosse Energiemengen relativ verlustfrei und wirklich ökologisch zu speichern. Mir ist zu Ohren gekommen, dass in Deutschland durch den politischen Zwang zur Erzeugung und Einspeisung von "Ökostrom" mittlerweile manches thermische Kraftwerk als Schattenkraftwerk herhalten muss, d.h. das thermische Kraftwerk muss betriebsbereit, also warm gehalten werden, nur um einsatzbereit zu sein, wenn der Wind halt gerade nicht bläst. Thermische Kraftwerke können nämlich erst innerhalb von Stunden oder Tagen von 0 auf 100 kommen -> man kann sie nicht kurzfristig abschalten. Hier wird wirklich Brennstoff für Leerlauf verheizt. Wasserkraftanlagen hingegen sind in ca. 2 Minuten ein- oder ausgeschaltet.

Es gab oder gibt immer noch Lokomotiven mit reinem Gasturbinenantrieb; diese Traktionsform hat sich aber nicht durchgesetzt. Der TGV sollte zuerst auch ein Gasturbinenfahrzeug werden, man hat sich dann angesichts der Ölkrise von 1973 aber doch für die Stromversorgung über den Fahrdraht entschieden.

Zitat:Ich habe keine Ahnung, wie schnell man eine Dampfturbine hoch und runter fahren kann.
Ich vermute, weniger schnell als es in LKWs oder Zügen mit Halt an allen Stationen der Fall sein sollte. Insbesondere muss vorgeheizt werden, und das braucht auch Öl. Schnelle Temparaturänderungen belasten das Turbinen- und Rohrmaterial ebenfalls, es kommt zu Verformungen usw.
Das Problem mit Dampfturbine (bzw. jeglicher Art von Turbinen) sind a) dass sie dauernde Lastwechsel (an/aus) nur sehr schlecht vertragen und b) dass sie Stöße nicht gut vertragen. Das war der Grund warum Trubinen, selbst als "nur" Zusatzpower sich in Lokomotiven nicht durchgesetzt haben. Außerdem müssten dann die Lokomotiven auch a) viel Wasser oder b) einen Kondestender mitführen.

Praktisch heißt dass, das Turbinen nur für quasi ortsfeste Installationen im Dauerbetrieb sinnvoll sind, also genau für große Schiffe und Kraftwerke.

Akkutriebwagen haben übrigens schon fast immer ihre Bremsenergie in den Akku gespeist. Man kann aber nur ca. 30% der Bremsenergie zurückgewinnen. Das führt dann dazu (wie in Berlin) dass die neuen Züge, die auf 100km/h ausgelegt waren und daher 80% mehr Motorleistung installiert aber keinen Freilauf hatten, fast den doppelten Strom der 70 Jahre älteren Züge ohne Bremsrückspeisung aber nur knirsch für die benötigten 80km/h ausgelegten Züge verbrauchten.
Meines Wissens wurden/werden mitlerweile auch bei großen Schiffen die Dampfturbine ausgetauscht.

Dort ist das Negative das eine Turbine schnell dreht, die Schraube/Schraubenwelle aber eher sehr langsam (dafür aber mit Kraft). Das Nötgie Getriebe bedingt aber Wandlerverluste.

Es ist also bei den Containerriesen sinnfoller einen langsamlaufenden Diselmotor (sehrlangsamlaufend) direkt an die Welle anzuschließen als eine Dampfturbine mit Getriebe
Zitat:Original von prissi
Praktisch heißt dass, das Turbinen nur für quasi ortsfeste Installationen im Dauerbetrieb sinnvoll sind, also genau für große Schiffe und Kraftwerke.

Haben nicht einige Hubschrauber Gasturbinen?
Da gibt es keine Alternative, auch die Düsenflugzeuge haben Turbinen, wegen der Leistung. Aberdings sind die nicht gerade sehr sparsam.
Hallo

Einige Zahlen von ca. 1980 spezifische Verbräuche

Gasturbine 440 g/(PS*h)
Dampfturbine 220 g/(PS*h)
Dieselmotor 170 g/(PS*h)
Das spricht also voll für den Dieselmotor, wobei die Schiffsdiesel mittlerweile besser sind. Ich habe leider nicht die zugehörigen Gewichte, denn da schneidet der Dieselmotor schlecht ab.
Hubschrauber und Turboprop haben genauso Düsentriebwerke wie die Düsenflugzeuge selber. Düsentreibwerke haben soviel Turbinenschaufeln wie nötig, um den Kompressor anzutreiben, die anderen haben soviel Turbinenschaufel wie möglich, um den Propeller zu treiben.
Dampfturbinen braucht man, wenn Dieselmotor nicht geht. Z.B. Kernkraftwerk und Kohlekraftwerk.
Das man aus Schiffen Dampfturbinenanlagen ausbaut und Dieselmotor einbaut, liegt wohl daran, das beim Bau des Schiffes entsprechend große Dieselmotore nicht zur Verfügung standen.
Für ein Schiff ist derzeit das Ein-Schrauben-Schiff die ideale Form. Bleibt noch als Grenze der Suezkanal und die Größe der Antriebsanlage.

Folgendes Bild mal zwischendurch.
http://people.bath.ac.uk/ccsshb/12cyl/

Mein eigentliches Thema sollte aber folgendes Neues sein:
Von der zugeführten Energie gehen
40% auf die Kupplung = Nennleistung
40% Abgaswärme.
13% Kühlwassererwärmung.
5% Ölerwärmung.
2% Sonstiges.

Von den Verlusten interessieren mich die 40% Abgaswärme. Hier ist völlig uninteressant, wieviel Öl ein Kesselbrenner verbrauchen würde. Ich nehme das, was mir der Diesel bishierher umsonst liefert. Und daraus will ich jetzt möglichst Strom machen. Kostet mich also Betrieb von Kessel ohne Brenner und den Betrieb des Dampfturbinengenerators. Selbst wenn durch die für einen Brenner niedrige Temperatur der Wirkungsgrad niedrig sein sollte, ist das nicht unbedingt das Ende.
Bei dem Bild wird erwähnt, das andere Motoren nur auf 25%-30% mechanische Leistung = Nennleistung kommen. Was schlecht ist für den Wirkungsgrad, nämlich hohe Abgastemperatur, ist gut für mich als "Abfallverwerter" Macht meine Idee umso interessanter.....

Deshalb in meinem 1. Thread auch für Simutrans die 3.000 kW Diesellok als Hauptantrieb. Und die 1.000 kW Dampflok als "Abfallverwerter". Vorgeheizt wird nicht. Also zu anfang wäre die Dampflok Ballast. Erst wenn die Diesellok richtig "warm" ist, (schnellaufender Diesel bis 800 grd Celsius Abgastemperatur), dann arbeitet die Dampflok mit. Wahrscheinlich nicht mit max. Effizient. Aber lohnt sich vielleicht trotzdem. Aber dieses interessiert im Spiel nicht. Nur bringt es vielleicht einige mehr zum Nachdenken........

meint
Hans Dampf

Edit 1
Absatz nachgeschoben.

The Transporter

Zitat:Hubschrauber und Turboprop haben genauso Düsentriebwerke wie die Düsenflugzeuge selber. Düsentreibwerke haben soviel Turbinenschaufeln wie nötig, um den Kompressor anzutreiben, die anderen haben soviel Turbinenschaufel wie möglich, um den Propeller zu treiben.

Eigentlich ist der Begriff "Düsentriebwerk" falsch, da die Düse nur ein einfaches Teil vom Triebwerk ist. Richtig wäre Strahl- bzw Wellenleistungstriebwerk, aber Düsentriebwerk hat sich eingebürgert.

Strahltriebwerke erzeugen den Vortrieb durch den Abgasstrahl. Sie werden nur bei Flugzeugen verwendet. Die Turbinenstufen entnehmen dem Abgasstrahl nur soviel Energie wie für den Antrieb der verschiedenen Verdichterstufen nötig ist. Der größte Teil der Energie liefert als Abgasstrahl den Schub für das Flugzeug.

Wellenleistungstriebwerke geben den größten Teil ihrer Energie über eine Welle ab, sie werden z.B. in Hubschrauber, Propellerflugzeuge, Schiffe, Kraftwerke, Panzer und als Hilfstriebwerk verwendet. Sie ersetzen sozusagen einen Kolbenmotor. Der Restschub bei diesen Triebwerke ist sehr gering, oder garnicht mehr vorhanden.

Bei beiden Triebwerksarten gibt es 1,2 oder 3 Wellentriebwerke.
http://www.tu-cottbus.de/einrichtungen/f...nnovations
tag/2007/16_Huebner.pdf

1. Problem der Unwirtschaftlichkeit ist, beim Komprimieren erwärmt sich die Luft auf bis zu 700 grd Celsius. [font=Courier New]Bei so heißer Luft muß ich natürlich gleich wieder "Wasser kochen" und mit dem Dampf Strom produzieren......... Diese bei der "normalen" Gasturbine erwünschte Temperatur zum Zünden des Brennstoffes geht im Speicher verloren.
2. Problem der Unwirtschaftlichkeit ist die Gasturbine selber. Deshalb wird im Erdgaskraftwerk Emsland der Gasturbine ein Abgaskessel und Dampfturbine nachgeschaltet. Oder bei einem Dampfturbinenkraftwerk eine Erdgasturbinengenerator als "Kesselbrenner" verwendet. Ansichtssache.....
http://de.wikipedia.org/wiki/Kraftwerk_E...asspeicher
Für zu Hause, fällt der Strom aus, fällt auch die Heizung (Umwälzpumpe, Brennermotor) aus.
Abhilfe: Brenner aufklappen und Notstromaggregat davorstellen. Schon hat man Strom für die Umwälzpumpe und heiße Luft zur Wassererwärmung. Und anschließend kommen die Abgase oben aus dem Schornstein raus. ==> Blockheizkraftwerk.

Zukunft.
Es gibt Bemühungen, den Druckluftspeicher mit Windkraftanlagen zu füllen. Man meint zwar, Strom wird immer gebraucht. Aber leider auch unterschiedlich viel. Genauso wie es unterschiedlich viel Windkraft gibt.
http://www.spiegel.de/wirtschaft/0,1518,506232,00.html
Auch hier ist das Problem, das die Kompressorabwärme zum falschen Zeitpunkt anfällt.
Das auf Huntorf bezogen, sähe folgender maßen aus:
1. Huntorf liegt im flachen Norddeutschland. Und hat somit auch Wind.
2. In Huntorf gibt es für die Erdgasversorgung der BRD auch Speicherkavernen. Und viele Landwirte drumherum. Würde man jetzt eine Kaverne mit Biogas von der Gülle der Landwirte füllen, hätte man das Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf zu 100% "grün". Huntorf ist als "Stromspeicher" ausgelegt, aber vielleicht eine Idee für die Salzkavernen unter der Nordseeküste Schleswig-Holsteins... Offshore Windanlage und hinterm Deich Druckluftspeicherkraftwerk mit Biogasfeuerung.
Mich würde noch interessieren, wie es sich verhält, wenn ich die Windkraft per Drehstrom zum Kompressormotor liefere. Ohne "normales" Netz und den "50-Hz-Zwang". Also bei wenig bis viel Wind drehen 3 benachbarte Windkraftanlagen und 1-3 Kompressoren in der Nähe mit 30-100Hz.

Das "Märchen" der Atomlobby zu dem manchmal wehenden Wind.
Würde man z.B. eine Kette von Windkraftanlagen von Paris bis Warschau bauen, müßte man bei einem durchziehendem Sturmtief einmal Strom von Paris nach Warschau liefern. Und ca. 2 Tage später umgekehrt.
In einem Experiment wurde die Stadt Kassel fiktiv zu 100% mit "grünen" Strom versorgt. Man hat einem Rechner als Verbrauch die entsprechenden Werte eingegeben. Und als Stromerzeuger dienten reale Windkraftanlagen von der Nordsee und dem Schwarzwald. Desweiteren Biogasanlagen und Photovoltaikanlagen.
http://www.muettergegenatomkraft.de/pdf/...gesamt.pdf Seite 8.

Es gibt zwar auch eine riesige Menge an Wärme im Innern der Erde. Aber so hat man über die Fischbestände im Meer auch mal gedacht. Und dabei sind die Fischbestände noch erneuerbar......

Die Sonne hört auch auf zu scheinen. In 5 Mio. Jahren. Kann man irgendwie froh sein, das man nicht unsterblich ist.......

meint
Hans Dampf
Zitat:Original von Hans Dampf

Die Sonne hört auch auf zu scheinen. In 5 Mio. Jahren.

Ein bisschen länger dauert's schon noch. Sind Milliarden, nicht Millionen Jahre. Wink
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