Hallo, ich möchte mit einer Windkraftanlage , 24 Volt / 1 KWh, einen Wasserbehälter/ Pufferspeicher von 200 Liter Inhalt mit einer Heizpatrone 24 Volt/1 KWh erwärmen. ( Da brauche ich keinen Wechselrichter und kann den produzierten Strom ohne Wandlung verwenden / stelle ich mir so vor ) Damit ich mal ein Gefühl dafür bekomme, wie lange man mit einer solchen Heizpatrone braucht, um das Wasser z. B. auf 50 Grad zu erwärmen sollte mir mal jemand eine Formel anhand geben, mit der man sowas ausrechnen kann. Kann ich einfach davon ausgehen, dass 1/10tel der Voltzahl auch 10 mal soviel Zeit bedeutet. Wie ändert sich das, wenn die Windkraftanlage nur mit halber Leistung läuft ? Oder ist die Leistung von 24 Volt zu niedrig und das dauert viel zu lange ?
Für Hinweise, Tips und Hilfe dankt
husqvarna7
Hallo!
ich möchte mit einer Windkraftanlage , 24 Volt / 1 KWh…
Die WKA hat eine bestimmte Nennleistung, angegeben in kW. W (Watt) bzw. kW ist die Einheit der Leistung, multipliziert mit der Zeit kommt man auf Arbeit bzw. Energie in kWh.
Die Schreibweise K Wh wäre das Produkt aus Temperatur in Kelvin, Leistung in Watt und Zeit in Stunden. Gemeint ist aber das Produkt aus Leistung und Zeit mit dem Präfix k für Kilo als Abkürzung für den Faktor Tausend. Das ist mitnichten etwa Krümelkackerei, sondern Voraussetzung für taugliche Berechnungen.
… einen Wasserbehälter/ Pufferspeicher von 200 Liter Inhalt
mit einer Heizpatrone 24 Volt/1 KWh erwärmen.
Wie bei der WKA wird auch die Nennleistung einer Heizpatrone in der Einheit der Leistung angegeben, also in kW, niemals in kWh, schon gar nicht in KWh.
Damit ich mal ein Gefühl dafür bekomme, wie lange man mit einer solchen
Heizpatrone braucht…
Bei der Frage nach der Zeit kommt Energie/Arbeit mit der Einheit kWh ins Spiel.
… um das Wasser z. B. auf 50 Grad zu erwärmen sollte mir mal jemand eine Formel :anhand geben…
Einfach zu merken: Um 1 Liter Wasser um 1 K (Kelvin) zu erwärmen, braucht man eine Energie von 1 kcal. Kalorien bzw. Kilokalorien sind zwar schon längst keine gesetzlichen Einheiten mehr, aber in diesem Fall zum einfachen Merken praktisch. Genau genommen ist die Kalorie zwar bei der Erwärmung von 22°C auf 23°C definiert, aber solche Feinheiten spielen an dieser Stelle keine Rolle.
Um 1 l Wasser von z. B. 20°C auf 50°C zu erwärmen, also um 30 K (Kelvin), braucht man 30 kcal. 1 kcal = 4,19 kWs. Dividiert man durch 3600, erhält man das Ergebnis in kWh. Die Rechnung ergibt knapp 7 kWh Energie zum Heizen von 200 l Wasser von 20°C auf 50°C… Bei 1 kW Heizleistung kommt man auf 7 Stunden Heizdauer. Das gilt aber nur unter Vernachlässigung von Wärmeverlusten. Der Tank muss also thermisch feinstens isoliert werden. Es wird aber selten Witterungslagen geben, die eine WKA 7 Stunden ihre Nennleistung abgeben lässt. Je nach Wind ist mit längerer Aufheizzeit zu rechnen.
Kann ich einfach davon ausgehen, dass 1/10tel der Voltzahl auch 10 mal soviel Zeit
bedeutet.
Nee, nee … 
Eine Heizpatrone, die bei 230 V mit 1 kW angegeben ist, wird an 23 V (der Einfachheit halber nehme ich ein Zehntel der Nennspannung an) nur ein Hundertstel ihrer Nennleistung leisten. Aber: Eine Heizpatrone für 230 V und Nennleistung 1 kW ist hinsichtlich Leistung mit einer Heizpatrone identisch, die an 24 V 1 kW leistet. Das bedeutet in der Praxis: Eine für 230 V gebaute Heizpatrone kann man an 24 V nicht sinnvoll für Heizzwecke nutzen. Man braucht eine Heizpatrone mit 1 kW Nennleistung an 24 V (geeignet wäre auch eine Heizpatrone 230 V 100 kW. Die würde an 24 V mit etwa 1 kW betrieben. Aber solche Heizpatrone wird man nicht kaufen können).
Die Idee, einen Wandler zu sparen, ist auf den ersten Blick verlockend, weil man meint, Geld sparen zu können. Dafür muss man aber für 24 V deutlich größere Kabelquerschnitte verwenden, denn der Leiterquerschnitt ist vom Strom abhängig und der muss bei 24 V fast 10 Mal so hoch wie bei 230 V sein, wenn man immer mit der gleichen Leistung rechnet. Zehnfacher Leiterquerschnitt bedeutet auch zehnfache Kupferkosten. Mindestens, denn hohen Spannungsabfall kann man sich bei 24 V auf den Leitungen nicht leisten. Bei 1 kW und 24 V fließen immerhin rund 42 A. Über welche Kabellänge geht es zwischen WKA und Wassertank?
Die WKA wird meistens deutlich weniger als ihre Nennleistung abgeben. Dabei ist der Betrieb eines Spannungswandlers u. U. anspruchsvoll. Für den Heimwerker ist es dann tatsächlich einfacher und elektrisch ungefährlicher, auf einen Wandler zu verzichten und die WKA direkt eine Heizpatrone speisen zu lassen. Dabei sollten Nennspannung von WKA und Heizpatrone ungefähr überein stimmen.
Wie ändert sich das, wenn die Windkraftanlage nur
mit halber Leistung läuft ? Oder ist die Leistung von 24 Volt
zu niedrig…
24 V ist die Nennspannung, hat mit Leistung nichts zu tun. Selbstverständlich kann man mit einer 24V-WKA einen Wassertank heizen, wenn die Heizpatrone für 24 V ausgelegt wurde. Liefert die WKA weniger als ihre Nennleistung, was meistens der Fall sein wird, wird auch mit geringerer Leistung geheizt.
Gruß
Wolfgang
berechnung
Hallo
Basis des ganzen die spezifische Wärmekapazität:
Um einen Liter Wasser um 1°C zu erwärmen benötigt man 4,2 kilojoule= 0,0012 kWh
Also sind das bei 200 Liter die um 40°C aufgewärmt werden 9,6 kWh oder ca. 2,50€ Stromkosten.
Also schafft es Deine Windmühle mit 1kWh Maxcimalleistung innerhalb von 24 Stunden bei einer Auslastung von 40% eine Boilerladung zu erhitzen.
Bei einer Spannung von 24V hast Du einen Strom von 41 Ampere, um das zu bewältigen brächtest Du schon Kupferleitungen mit mindestens 5mm² Querschnitt, das macht das ganze ziehmlich teuer.
Die Spannung von 24V ist eindeutig zu niedrig, wenn das ganze wirtschaftllich aufzubauen sein soll.
Um die Begriffe Spannung, Strom, Leistung und Energie auseinanderhalten zu können solltest Du Dich mit dem ohmschen Gesetz befassen.
Anmerkung
Im Prinzip finde ich die Idee genial.
Ein Boiler ist die einfachste Methode, Energie zu speichern, die Umwandlung von Strom in Wärme hat einen Wirkungsgrad von nahezu 100%…
Ich würde vielleicht vorsichtshalber den Boiler etwas kleiner machen und bei viel Wind stärker aufheizen um…
1.) Auch bei Flaute wenigstens eine Boilerfüllmenge heiß werden zu lassen.
2.) den Boiler ruhig mal auf 60 bis zu 80°C aufheizen damit die Legionellen sterben.
Ein kleiner Boiler mit heißem Wasser ist besser als ein großer mit lauwarmen.
Verdünnen kann man zu heißes Wasser immer.
Würde noch ein zweite Heizpatrone einbauen, die das Wasser mit dem Netzstrom wenigstens auf 30°C hält falls es mal tagelang windstill sein sollte.
Hallo,
Wolfgang und Groldi haben es schon auf den Punkt gebracht.
Was die Wärmekapazität von Wasser angeht, kann man auch gut wie folgt rechnen. Aber ohne die Verluste, die sind noch zu berechnen.
Um 1 ltr. Wasser um 1°K zu erwärmen braucht man 1,16 Wh.
Das heist 200ltr benötigen für 30° Erwärmung 6.96kWh
Schönen Gruß
Martin