Effizienz Generator

deafmax · 3. August 2005 um 14:26

Hallo, Leute,
ich bin in der Fachgebiet Elektrotechnik nur mit Grundlagen vertraut und kann offen gestanden mir als Laie bezeichnen.
Ich versuche seit Monaten Literatur zu finden wie Generatoren, speziell für Stromerzeugung aufgebaut ist und wo der Effizienz für optimale Stromerzeugung liegt. Es wird immer davon geschrieben, dass Elektromotoren bei Stromzufuhr als Antriebsmotor und bei mechanische Energie zu Generator als Stromerzeuger funktioniert. Aber ich bin nicht überzeugt, dass sie gleiche Leistung erbringen. Es muss etwas geben, dass einen Generator für seinen Gebiet optimiert ist.
Dass ich hier schreibe ist nur, dass ich nach Literatur speziell über Generatoren suche. Oder Internetlinks - ich kann mir als google- und altavistasuchprofi bezeichnen, jedoch auf der Suche nach Generator bzw. diesem Umfeld fand ich keine brauchbare Information.

Warum mich das interessiert?

Ich habe vor paar Monaten gelesen, dass man mit einem Heimtrainer zur Testzwecke für Interessierte (bei einer Energiemesse glaube ich) als Stromproduzenten anbot. Man gab mit dieser Deomonstration zu zeigen, wie viel mechanische Energie vonnöten ist um für mehrere Glühbirne (glaube 2x 100W Glühbirne) Strom zu erzeugen.
Ich frage mich, welche Widerstandsfaktoren da existieren (ausser dem Getriebe um die richtigen -min.- Drehzahl für Stromerzeugung zu bekommen)?
Bei einem Fahrraddynamo kann man bei Drehbewegung die Widerstand fühlen, das meiner Vermutung nach der geringe nutanzahl der Stator bzw. widerstand der permanete Magnet. Wieso beispielerweise dagegen ist die Lichtmaschine (eines 60er Fiat) kaum widerstandskraft ausser Wohl die Gewicht des Materials? Ich weiss nicht ob das so ist, dass die Widerstand der Magnet erst einsetzt wenn mit der drehbewegung auch durch den erreger den Magnetfeld erzeugt und damit Stromproduktion ermöglicht.

Im Internet wird ein Generator mit 90% Wirkungsgrad (Permanetmagnet) angegeben, bei einem anderen 70% (Bosch Lichtmaschine) und „konventionelle“ Lichtmaschinen sollen Wirkungsgrade von weniger als 50% haben. Daher meine Interesse Literatur zu finden, warum das so ist. Ich hoffe, man kann mir hier helfen.
(Ich habe auch die Suchmaschine hier genutzt, zwar nichts gefunden, aber bekam das Gefühl mit der Frage ein ziemlicher Laie zu sein. Elektrotechnik war in meiner Schulzeit nur Nebenfach.)

LG deafmax

achs_f7d634 · 3. August 2005 um 16:04

Hallo deafmax

gute links kenne ich auch nicht (wikipedia ausgenommen)

Ich habe vor paar Monaten gelesen, dass man mit einem
Heimtrainer zur Testzwecke für Interessierte (bei einer
Energiemesse glaube ich) als Stromproduzenten anbot. Man gab
mit dieser Deomonstration zu zeigen, wie viel mechanische
Energie vonnöten ist um für mehrere Glühbirne (glaube 2x 100W
Glühbirne) Strom zu erzeugen.

Jan Ulrich soll dauerhaft etwa 600W in die Pedale bringen, Ich schaffe etwa die Hälfte für 30 Minuten, und ein untrainierter hat mit 200W schon ziemlich zu knapsen. Dies ohne jeden Verlust in Pedalen / Generator.

Ich frage mich, welche Widerstandsfaktoren da existieren
(ausser dem Getriebe um die richtigen -min.- Drehzahl für
Stromerzeugung zu bekommen)?

Das ist einfach so schwer, mehr gibt der Mensch nicht einfach her.

Bei einem Fahrraddynamo kann man bei Drehbewegung die
Widerstand fühlen, das meiner Vermutung nach der geringe
nutanzahl der Stator bzw. widerstand der permanete Magnet.

richtig, auch wenn das z.B. beim SON-Nabendynamo, wenn er einmal rundläuft, kaum ins gewicht fällt.

Wieso beispielerweise dagegen ist die Lichtmaschine (eines
60er Fiat) kaum widerstandskraft ausser Wohl die Gewicht des
Materials?

richtig, der Fiat hat (hoffenltich?) keinen Permanentmagneten, sondern erzeugt das Magnetfeld per Batterie, bzw. hat eine Drehstromichtmaschine, die das Magnetfeld selbst erzeugt.

Im Internet wird ein Generator mit 90% Wirkungsgrad
(Permanetmagnet) angegeben, bei einem anderen 70% (Bosch
Lichtmaschine) und „konventionelle“ Lichtmaschinen sollen
Wirkungsgrade von weniger als 50% haben. Daher meine Interesse
Literatur zu finden, warum das so ist. Ich hoffe, man kann mir
hier helfen.

An jedem Punkt eines Generators kann ein Verlust entstehen. Meist kann man das einfach mit dem Preis begründen, da auch dann niemand ein Gerät aus einem Diamant ausfräßt, nur weil es dann 98% statt 90% Wirkungsgrad hat.

Ein Generator kann prinzipiell schon weit über 90% gebaut werden, aber dann müssen abstriche an Preis, Baugröße, Gewicht … gemacht werden.

P.S.: kleine Annektote aus dem Solar-bereich. Auch Wechselrichter-Halbleiter müssen gelegentlich gekühlt werden. Um aber dann den Wirkungsgrad bei teurem Solarstroms nicht zu gefährden, werden hier statt eines kleinen Lüfter riesige Kühlkörper eingebaut.

Moriarty_3ffffd · 3. August 2005 um 19:04

Hallo,

a) nicht jeder Motor kann als Generator benutzt werden.
b) Verluste gibt es durch mechanische Reibung, elektrischen Widerstand der Spulen, und durch Hin- und Hermagnetisieren des Magnetkerns, sowie Wirbelströme, die durch die wechselnden Magnetfelder in Metallen im Generator entstehen.
c) Die FIAT Lichtmaschine hast Du wahrscheinlich angetrieben, als kein Stromverbraucher angeschlossen war. In dem Moment, wo man einen Stromverbraucher anschließt, läßt sich der Generator umso schwerer antreiben, je mehr Energie verbraucht wird - es gilt der Energieerhaltungssatz.

Kennst Du diese kleinen Solar-Motoren für Spiele mit Solarzellen? Der läßt sich ganz leicht antreiben, aber nur solange Du die beiden Anschlußkabel nicht zusammenzwirbelst (kurzschließt).

Gruß
Moriarty

deafmax · 4. August 2005 um 07:20

Hallo,Moriarty,

Hallo,

a) nicht jeder Motor kann als Generator benutzt werden.

Ja das weiss ich auch, aber mich interessiert die Gründe.

b) Verluste gibt es durch mechanische Reibung, elektrischen
Widerstand der Spulen, und durch Hin- und Hermagnetisieren
des Magnetkerns, sowie Wirbelströme, die durch die wechselnden
Magnetfelder in Metallen im Generator entstehen.

Aha. Das bestätigt mir, dass das Thema Generator schon umfangreich ist und daher eine eigene Literatur wert ist. In der Zeit wo alle nach alternative Energien suchen, funktioniert die Stromerzeugung ausser Solar immer mit Generatoren. Daher versteh ich nicht warum ich keine Literatur speziell für Generatoren finde.

c) Die FIAT Lichtmaschine hast Du wahrscheinlich angetrieben,
als kein Stromverbraucher angeschlossen war. In dem Moment, wo
man einen Stromverbraucher anschließt, läßt sich der Generator
umso schwerer antreiben, je mehr Energie verbraucht wird - es
gilt der Energieerhaltungssatz.

Danke für den Stichwort „Energieerhaltungssatz“
Da wirft mir die Frage auf, wie es bei Batterieaufladung aussieht: Ist die Batterie Leer ist die Widerstand höher als wenn die Batterie fast voll ist?
Und wie schaut es aus, wenn die Batterie durch ein Stromabnehmer entladen wird und zugleich der Generator für Stromzufuhr sorgt, gilt es auch hier dass die Widerstand hoch ist?

Kennst Du diese kleinen Solar-Motoren für Spiele mit
Solarzellen? Der läßt sich ganz leicht antreiben, aber nur
solange Du die beiden Anschlußkabel nicht zusammenzwirbelst
(kurzschließt).

Ich habe nicht dran gedacht, aber ich kann nachvollziehen dass diese Kurzschluß heftige Widerstand beim Solarstrom-Generator leistet.

Gruß
Moriarty

danke für deine Antworten.
LGruß
deafmax

deafmax · 4. August 2005 um 07:43

Hallo, Achim,

Hallo deafmax

gute links kenne ich auch nicht (wikipedia ausgenommen)

Wikipedia enthält nicht alle Informationen über Generator. Dort war ich schon. Wie im Antwort vom anderen geschrieben, verstehe ich nicht, warum es so wenig Literatur gibt, obwohl alternative Energie bedeutende Thema ist und da größtenteils mit Generatoren Strom produziert wird.

Zu 1)

Jan Ulrich soll dauerhaft etwa 600W in die Pedale bringen, Ich
schaffe etwa die Hälfte für 30 Minuten, und ein untrainierter
hat mit 200W schon ziemlich zu knapsen. Dies ohne jeden
Verlust in Pedalen / Generator.
Das ist einfach so schwer, mehr gibt der Mensch nicht einfach
her.

Diese Information ist mir auch bekannt, aber ich suche nach dem Warum. Wo liegt der Grund dieser Widerstand? Wenn ich 5x100W Glübirne mit einem Hometrainer-Generator zum leuchten bringen will, was hat es in sich, dass es gehörig Kraft -wie du beschreibst- in den Beinen braucht?

Zu Frage 2) mit Fahrraddynamo

richtig, auch wenn das z.B. beim SON-Nabendynamo, wenn er
einmal rundläuft, kaum ins gewicht fällt.

Mein Kollege hat sowas an seinem Fahrrad, und mir fällt kaum widerstand auf, ich vermute dass dieser höhere Nutanzahl beim Stator hat. Auch hier ist es für mich interessant: Wo liegt der Effizienz zwischen einer gering nutzählige Stator (Dynamo am Reifenrand), welches hohe Drehzahlen erreicht, und einer höher nutzählige Stator mit dagegen geringere Drehzahl?

Zu Frage 2) Fiat Lichtmaschine

richtig, der Fiat hat (hoffenltich?) keinen Permanentmagneten,
sondern erzeugt das Magnetfeld per Batterie, bzw. hat eine
Drehstromichtmaschine, die das Magnetfeld selbst erzeugt.

…und dazu im anderen Antwort heisst es, dass der Widerstand höher wird, sobald man auch Stromabnehmer hat. Wenn ich den Fiat-Lichtmaschine z.B. mit dem Hometrainer und entsprechende Übersetzung antreibe ( würde ich mit 4x45-Watt Autoradio, diverse Beleuchtungen und eventuell kleinen Ventilator als Alternative zum ganzen Motorelektronik doch schwer tun. Soviel verstehe ich nun die Energieerhaltunssatz.
Mir würde auch Literatur interessieren, welche Unterschiede und Effizienz permanente Magnete und Strombetriebene Magnet(felder) in Generatoren haben.

Zu Frage bzgl. Generator-Wirkungsgrad

Ein Generator kann prinzipiell schon weit über 90% gebaut
werden, aber dann müssen abstriche an Preis, Baugröße, Gewicht
… gemacht werden.

P.S.: kleine Annektote aus dem Solar-bereich. Auch
Wechselrichter-Halbleiter müssen gelegentlich gekühlt werden.
Um aber dann den Wirkungsgrad bei teurem Solarstroms nicht zu
gefährden, werden hier statt eines kleinen Lüfter riesige
Kühlkörper eingebaut.

Interessant dass es kommerzielle Gründen hat. Ich dachte, man legt höhere Wert auf Effizienz. Z.B. der Straflomatrix (www.hydromatrix.com) hat in Agonitz (Österreich) 350% höhere Leistung als der alte Kraftwerkausführung erreicht. Einen Generator das höhere Wirkungsgrad hat, hat bei langfristige Nutzung höhere Vorteil. Das wäre für das Geschäft auch eher von Vorteil, als es zu drücken.
Oder verstehe ich dein Vergleich mit 98% statt 90% falsch?

Danke für deine Antworten.
LGruß
deafmax

drambeldier · 4. August 2005 um 07:51

Hi deafmax,

Aha. Das bestätigt mir, dass das Thema Generator schon umfangreich ist und daher eine
eigene Literatur wert ist.

ja und nein. Das Prinzip findest Du in jedem guten Physikbuch beschrieben, in manchen Büchern mehr, in anderen weniger ausführlich. Da alle Generatoren nach dem gleichen Prinzip arbeiten, gibt es darüber hinaus nur die Herstellerangaben mit den technischen Daten. Oder denkst, dass für jeden Fahrraddynamo ein wissenschaftliches Werk geschrieben werden sollte?

Im Web gibt es Infos zuhauf, such mal einfach nach „Wechselstromgenerator“.

Gruß Ralf

deafmax · 4. August 2005 um 08:01

Hallo, ralf,

Hi deafmax,

Aha. Das bestätigt mir, dass das Thema Generator schon umfangreich ist und daher eine
eigene Literatur wert ist.

ja und nein. Das Prinzip findest Du in jedem guten Physikbuch
beschrieben, in manchen Büchern mehr, in anderen weniger
ausführlich. Da alle Generatoren nach dem gleichen Prinzip
arbeiten, gibt es darüber hinaus nur die Herstellerangaben mit
den technischen Daten. Oder denkst, dass für jeden
Fahrraddynamo ein wissenschaftliches Werk geschrieben werden
sollte?

Natürlich nicht. Stromerzeugung mit mechanische Energie hat mir schon lange interessiert, ich informierte mich viel über die Möglichkeiten. Aber fand nichts zu Generatoren, ausser meistens dass nach mechanische Antrieb Strom erzeugt wird…
Nicht „jeden“ Fahrraddynamo sondern über jede Generatorart. Ich gehe davon aus, dass diese für die Zukunft interessant wäre.

Im Web gibt es Infos zuhauf, such mal einfach nach
„Wechselstromgenerator“.

DANKE für diese Stichwort, ich bin nicht darauf gekommen!

Gruß Ralf

LG deafmax

Michael_4c3abb · 4. August 2005 um 09:25

Hallo!

Vielleicht solltest du mal in eine nahegelegene Uni-Bibliothek gehen (eine Uni, wo beispielsweise Elektrotechnik angeboten wird). Der Schwerpunkt Energietechnik ist einer der klassischen Fachrichtungen, die sich unter anderem auch mit elektrischen Maschinen beschäftigen. Du kannst auch die Online-Datenbanken der meisten Unis zur Recherche von zu Hause aus nutzen, und dir zumindest ein paar Buchtitel heraussuchen. Unter dem Stichwort „Elektrische Maschinen“ oder „Grundlagen der Energietechnik“ wirst du sicher fündig werden.
Nähere Informationen zu Büchern die du gefunden hast, bekommst du dann möglicherweise über Amazon oder buch.de (für den Fall, dass du keine Bibliothek in der Nähe hast).

Gruß

Michael

achs_f7d634 · 4. August 2005 um 15:36

Hallo deafmax

Diese Information ist mir auch bekannt, aber ich suche nach
dem Warum. Wo liegt der Grund dieser Widerstand? Wenn ich
5x100W Glübirne mit einem Hometrainer-Generator zum leuchten
bringen will, was hat es in sich, dass es gehörig Kraft -wie
du beschreibst- in den Beinen braucht?

Die Energie der Nahrung ist direkt umrechnbar in Strom- oder Arbeits- oder Heizenergie. 1 Ws = 1Joule = 1Nm. Mit der Nahrung nimmt man am Tag 2000kiloKalorien auf, etwa 8000 kilo-Joule = 8.000.000 WattSekunden.
in KiloWattstunden sind dies 8.000.000 / 3.600.000 also etwa 2kWh.

Der Mensch nimmt also am Tag etwa 2kWh Energie auf. Wenn er 4 Stunden je 500Watt noch am Fahrrad vergeudet, dann bringt er mehr Energie auf die Pedale, als er sonst am Tag insgesammt aufnimmt.

Mein Kollege hat sowas an seinem Fahrrad, und mir fällt kaum
widerstand auf, ich vermute dass dieser höhere Nutanzahl beim
Stator hat. Auch hier ist es für mich interessant: Wo liegt
der Effizienz

Bessere Materialien, optimalere Geometrien, Kugellager statt Gleitlager …

Interessant dass es kommerzielle Gründen hat.

fast immer…
Bei z.B. 90% oder 98% ist der zusätzliche Nutzen halt

deafmax · 5. August 2005 um 10:39

Hallo, Michael,
„Energietechnik“ ist wieder ein neue Stichwort wo ich mich bei der Suche in Suchmaschinen nachschlagen kann
Danke auch für den Tipp von Uni-Bibliothek.
lgruß deafmax

deafmax · 5. August 2005 um 10:52

Hallo Achim

Die Energie der Nahrung ist direkt umrechnbar in Strom- oder
Arbeits- oder Heizenergie. 1 Ws = 1Joule = 1Nm. Mit der
Nahrung nimmt man am Tag 2000kiloKalorien auf, etwa 8000
kilo-Joule = 8.000.000 WattSekunden.
in KiloWattstunden sind dies 8.000.000 / 3.600.000 also etwa
2kWh.

Der Mensch nimmt also am Tag etwa 2kWh Energie auf. Wenn er 4
Stunden je 500Watt noch am Fahrrad vergeudet, dann bringt er
mehr Energie auf die Pedale, als er sonst am Tag insgesammt
aufnimmt.

Mann, das ist eine bedeutungsvolle Erklärung. Das Gesetz der Energieerhaltungssatz! Ich bin nämlich immer davon ausgegangen, dass es technisch möglich sein müsste, mehr Ernergie zu bekommen, als man es zuführt (z.B. auf dem Hometrainer 4kWh strom zu produzieren). Da habe ich wohl mächtig geirrt…

Bessere Materialien, optimalere Geometrien, Kugellager statt
Gleitlager …

Aha. Ich dachte auch an der Auslegung bzw. Konstruktion der Stator/Rotor. Müsste selbst mehr darüber lesen, denn bin wie gesagt in Elektrotechnik (geschweige mechanische Energietechnik) nicht fortschritten.

Was nützt es, wenn ich für X Euro mehr einen besseren Generator
kaufe, bei dem ich auf die Gesamtlaufzeit X/2 Euro Brennstoff
spare.

Ich verstehe das ehrlich gesagt nicht ganz. Wenn statt einem
Generator, das 90% Wirkungsgrad hat aber teuerer ist, zugunsten einer der 80% Wirkungsgrad hat aber billiger entschieden wird, bekomme ich bei letztere auf Dauer geringere Ausgangsenergie als bei derjenige mit besserem Wirkungsgrad.
Oder meinst du dass Geräte das höhere Wirkungsgrad auch größere Energiezufuhr benötigt? In dem Fall wenn man von einer Dieselaggregate ausgehst, verstehe ich das. Aber wenn es um alternative Energie, wie Wind, Wasser geht, dann lohnt es sich aber mehr, wenn die Generatoren maximale Wirkungsgrad haben? Oder übersehe ich da etwas?

lieben Gruß
deafmax

achs_f7d634 · 5. August 2005 um 16:25

Hallo deafmax

Was nützt es, wenn ich für X Euro mehr einen besseren Generator
kaufe, bei dem ich auf die Gesamtlaufzeit X/2 Euro Brennstoff
spare.

Aber wenn es um
alternative Energie, wie Wind, Wasser geht, dann lohnt es sich
aber mehr, wenn die Generatoren maximale Wirkungsgrad haben?

Ja und nein.

Wenn ich für eine Stunde Solarstrom 10x soviel geld bekomme wie ich für eine Stunde „Steckdosenstrom“ bezahle, dann hat mein Steckdosengerät X evt. einen billigen Trafo, einen miesen Wirkungsgrad und eine Stromfressende Anzeige, während mein Solar-Wandler vielleicht nichtmal eine LED zur Anzeige seines Zustands hat, und natürlich aus erstklassigen Komponenten besteht. Letztendlich ist Solarstrom aber auch nur strom, und vom ideellen abgesehen nicht „wertvoller“, weil er von der Sonne kommt. Meine Kaffemaschine macht da keinen Unterschied.

Gruß
achim