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Mit einem Fahrrad Strom erzeugen - part 2

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  1. Autor dieses Themas

    vampiresilence

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    Ich bin begeisterter Sportfan und jeder kennt sicher das Klischee mit dem Fahrrad im Keller, mit der Glühbirne daneben. Jetzt gehe ich aber noch einen Schritt weiter. Warum nur Fahrräder ?

    Das gleiche müsste doch auch auf Hanteln umsetzbar sein, indem man zum Beispiel Gurte in ein entsprechendes Gerüst einbaut, die dann gezogen über Winden wieder einen (oder mehrere) Dynamos bewegen. Wie die Konstruktion an sich aussehen müsste, weiss ich schon in etwa. Mein Problem liegt jetzt eher im Bereich der Stromerzeugung selbst. Dabei soll später die Zahl der Dynamos den Trainingsgrad bestimmen (denn skalierbare Dynamos gibt es so weit ich weiss nicht).

    1. Welche Art Dynamo bräuchte ich für sowas ?
    2. Wieviel Watt hat eigtl so ein menschlicher Muskel ?
    3. Wie speichere ich die erzeugte Energie dann in..
    4. Welchem Akku ? (Später will ich den Strom ja schließlich auch nutzen)

    Achja und die (Dreh-)Bewegung wird später alternierend sein, daher auch noch:

    5. Kann man spezielle, oder alle Dynamos in beide Drehrichtungen zur Stromgewinnung nutzen ?

    Ich weiss, mal wieder nen ziemlich freakiges Projekt^^ aber in Zeiten von CO2-Ersparnis könnte das vllt mal was taugen.

    Liebe Grüße
    - VampireSilence

    Beitrag zuletzt geändert: 4.6.2011 18:38:54 von vampiresilence
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  3. Zu 1. nimm einen gewöhnlichen Fahraddynamo bei dem du das Reibrad gegen einen Zahnkranz ersetzt. Durch Wechseln dieses Kranzes bzw. des anderen Zahrades kannst du die Übersetzung ändern und somit die Wirkung skalieren.
    zu 2. dass wirst du herausfinden über die Menge des erzegten Stromes.
    zu 3 und 4 habe ich noch keine Vostellungen
  4. vampiresilence schrieb:
    Ich weiss, mal wieder nen ziemlich freakiges Projekt^^ aber in Zeiten von CO2-Ersparnis könnte das vllt mal was taugen.


    Dafür kannst du gut nach oben abschätzen, dann siehst du ob die Idee was taugt.

    Die Energie die du reinsteckst um die Hanteln hochzuheben, ist die Energie du du später maximal in Strom usmetzen kannst. Nehmen wir mal an du gehst Bankdrücken, mit einer 50kg Hantel, welche du 50cm hochstemmst, und das ganze 1000mal in der Stunde. Dann würde bei jeder Kontraktion

    Formel: E = mgh = \unittwo{50}{kg}\cdot\unittwo{9.81}{m/s^2}\cdot\unittwo{0.5}{m} \approx \unittwo{250}{J}

    Formel: P = \frac{\Delta E}{\Delta t} = \frac{1000 \cdot \unittwo{250}{J} }{\unittwo{1}{h}} = \unittwo{250}{kW/h}

    Ist ja schon mal ganz beachtlich, reicht um einen alten Computer im Betrieb zuhalten. Problem ist nur: 1000mal 50kg zu stemmen schafft kein Mensch in der Stunde und der Wirkungsgrad wird nicht 100% sein. Von daher glaube ich nicht das man da etwas lohnenswertes zusammen bekommt. Wahrscheinlichen brauchen die ganzen Komponenten bei der Produktion mehr Ressourcen, als das man hinterher mit der Methode einspart ;)

    Aber um nenn MP3 Player wiederaufzuladen funktioniert das sicher. Man könnte auch statt über Dynamos, einfach die Metallischen Hanteln nutzen und in magnetischen Führungsstangen bewegen. Die Induktionsspannung könnte man dann direkt über eine Regelschaltung nutzen um einen Akku zu laden. Ode rman holt sich eine kleine Solarzelle die das gleiche macht :D

    Was mir gerade noch einfällt: Hanteln sind auch denkbar schlecht geeignet zur Stromerzeugung. Wenn man mechanische Energie in elektrische Umformen will eignen sich immer Drehbewegungen, die haben einen viel höheren Wirkungsgrad. Man müsste daher die Hantelbewegung so umsetzen das sie ein Schwungrad antreibt, das wäre dann viel effektiver. Die Energie die im Schwungrad gespeichert ist, lässt sich dann wesentlich effektive rin elektrische Energie umwandeln, über einen einzigen Dynamo mit passender Übersetzung.

    Gruß Tobi

    Beitrag zuletzt geändert: 3.6.2011 0:48:16 von ttobsen
  5. Autor dieses Themas

    vampiresilence

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    @ttobsen
    Na toll, ich fand meine Idee echt gut. Du musst aber auch Bedenken, dass ich damit jetzt nicht zum Stromkonzern aufsteigen will, sondern das einfach nur mal ausprobieren möchte. :P

    @autobert
    Ich habe auch zuerst daran gedacht eine Art "Gangschaltung" einzusetzen, aber ich war mir nicht sicher, ob Dynamos in beliebigen Rotationsgeschwindigkeiten einsetzbar sind, ohne dass sie nach oben hin vllt irgendwann Schaden nehmen. Daher auch meine Frage, wieviel Watt so ein Muskel erzeugt, aber da hat ttobsen ja schon Klarheit gebracht.

    @Topic
    Mechanisch sollte das also nun funktionieren. Bleiben aber noch Fragen 3 & 4.

    Liebe Grüße
    - VampireSilence

    Beitrag zuletzt geändert: 4.6.2011 18:39:04 von vampiresilence
  6. Ein normaler Dynamo erzeugt Wechselstrom, d.h. es ist egal, ob die die Hantel hebst, oder senkst. Solltest du aber eigentlich nicht nur beim Senken Energie abnehmen?

    Um die Drehzahlen musst du dir keine Sorgen machen, überlege doch mal, wie schnell sich das winzige Rädchen dreht, wenn man Fahrrad fährt :wink:.
  7. Autor dieses Themas

    vampiresilence

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    drafed-map schrieb:
    Ein normaler Dynamo erzeugt Wechselstrom, d.h. es ist egal, ob die die Hantel hebst, oder senkst. Solltest du aber eigentlich nicht nur beim Senken Energie abnehmen?

    Nein, denn das Gerät beinhaltet keine Hantel, sondern soll eine Simulation der Hantelbewegung werden. Dafür sind ja dann die Gurte da (daran bewegt man dann auch letztlich den Dynamo). Die erste Bewegung ist den Gurte nach oben zu ziehen (Bizeps oder Brachialis, je nach Anwendung), dieses könnte man (weil in einem geschlossenen Kreis eingespannt) quasi unendlich lang tun und dabei den Gurt eben immer im Kreis ziehen. Die zweite Bewegung ist dann aber das entgegengesetzte herunterziehen des Gurtes (Trizeps), da a) der Gurt dann nicht losgelassen werden muss (=> kontinuirliche Bewegung) und b) der Gurt von alleine nicht in seine Ursprungslage zurückkehren würde.

    Wenn ich das nämlich erreichen wollte, müsste ich Gegengewichte einsetzen und dann könnte ich auch gleich wieder eine Hantel nehmen. Denn die Gegenkraft soll nicht aus der Erzeugung von potenzieller Energie stammen, sondern direkt in den Dynamo fließen. Somit erspare ich mir einen Umwandlungsschritt, dessen Wirkungsgrad garantiert nicht 100% betragen würde (Gleitreibungskoeffizient der Gurte > 0, etc...).

    drafed-map schrieb:
    Um die Drehzahlen musst du dir keine Sorgen machen, überlege doch mal, wie schnell sich das winzige Rädchen dreht, wenn man Fahrrad fährt :wink:.

    Ok stimmt, da hatte ich schon garnicht mehr dran gedacht.

    Liebe Grüße
    - VampireSilence

    Beitrag zuletzt geändert: 4.6.2011 18:39:13 von vampiresilence
  8. Ok, dann habe ich mir das wohl anders vorgestellt. So, wie ich es mir vorgestellt habe, ist die Sache aber einfacher zu bauen, erzeugt mehr Strom und die Hantel kann man auch außerhalb einer Führungslinie bewegen. Deswegen sage ich dir mal, wie ich mir das vorgestellt habe:

    An der Decke ist deine Dynamokonstruktion. In den Händen hält man richtige Hanteln (ob eine kleine Hanteln in jeder Hand, oder eine Langhantel, ist nach dem Prinzip egal). Dann holst du dir ein altes Fahrrad vom Schrott. Funktionieren muss nur noch die Vorrichtung, die dafür sorgt, dass die Pedale stehen können, während sich das Hinterrad vorwärts bewegt. Das kombinierst du mit einer Drehfeder (ist in jedem Maßband zum Aufrollen), so dass sich das Seil, das du verwendest, dann, wenn du die Hantel(n) hebst, aufrollt. Senkst du sie wieder ab, läuft das Fahrrad rückwärts. Dann bewegen sich die Pedale. Hier sind aber keine Pedale und kein Fahrrad vorhanden. Die Pedale sind dein Dynamo. Somit hast du eine Drehbewegung, die du auch einfach hoch transformieren kannst, um eine schnellere Drehbewegung zu haben, aus der sich noch mehr Strom gewinnen lässt. Bei der Stromerzeugung durch Generatoren immer eine hohe Drehzahl verwenden, da einem ein großes Drehmoment bei niedriger Drehzahl nicht viel bringt.
  9. Hanteln sind per se nicht so günstig, da diese ja nicht nur beschleunigt (kinetische Energie) werden, was in Höhe (potentielle Energie) umgesetzt wird, sondern auch wieder heruntergelassen und dann manuell abgebremst werden. Dieses Abremsen kostet zum einen Kraft (und damit Energie), die nicht genutzt werden kann, es heißt auch, dass nicht die ganze Hebe-Energie im Dynamo gelandet ist. Nur wenn der Dynamo das Abbremsen komplett übernimmt, gilt ttobsens Rechnung weiter oben, abzüglich der größenteils unvermeidlichen Reibungsverluste an Aufhängungen etc. Von daher tatsächlich die Kreisbewegung auch von mit als Empfehlung: Zum Beispiel eine Art Mühlrad, dass du fortwährend nach oben drückst.
  10. Letztens erst irgendwo bei ARTE, 3Sat oder Phoenix gesehen. Gibt ein Entwicklungsprojekt von Studenten wo man aus der Durchzugsluft in U-Bahnstationen Strom erzeugen will. Das geschieht einfach mit Propellern die angetrieben werden von den abfahrenden U-Bahnen und am Propeller ist ne kl. Generator angeschlossen und bei dem kl. experimentellen Projekt erstmal nur ein Accu zum aufladen *lol*.

    Zum Thema Fahrrad und im speziellen Nabendynamo - der ja immer mitläuft, auch wenn kein Verbraucher dran ist, fallen mir auch noch einige Ideen zur sinnvollen Nutzung der produzierten Leerlaufenergie ein. Nur an der Umsetzung hapert es und ob es sich überhaupt lohnt. Hat sich darüber schon mal wer Gedanken gemacht?

    Yogi :cool:

    Beitrag zuletzt geändert: 22.6.2011 17:50:05 von cuf-world
  11. cuf-world schrieb:
    Zum Thema Fahrrad und im speziellen Nabendynamo - der ja immer mitläuft, auch wenn kein Verbraucher dran ist, fallen mir auch noch einige Ideen zur sinnvollen Nutzung der produzierten Leerlaufenergie ein. Nur an der Umsetzung hapert es und ob es sich überhaupt lohnt. Hat sich darüber schon mal wer Gedanken gemacht?

    Yogi :cool:


    Jupp. Aber bringt nix: :-(
    Nabendynamos sind so konstruiert, dass sie ohne angeschlossenen Verbraucher einen möglichst geringen Laufwiderstand erzeugen: Eine Rad mit Nabendynamo ohne angeschossenen Verbraucher dreht fast so lange und leicht wie ohne Nabendynamo. Schaltet man eine Last dazu, z.B. die Fahrradbeleuchtung, erhöht sich sofort der Energieaufwand, um das Rad in Bewegung zu halten. Die zu verrichtende Arbeit entspricht also der Menge Energie, die man entnimmt (natürlich muss man da noch den Wirkungsgrad usw. berücksichtigen). Die "Leerlaufenergie", die der Dynamo erzeugt, geht demnach gegen Null..

    Gruß, PePa
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