Ad hoc fallen als Techniken zur Stromerzeugung im Kleinen
Galvanische Zelle, Solarpad und Dynamo ein. Letzterer
lässt sich beispielsweise mit einem Generator verwirklichen, der per Muskel-, Wasser- oder
Windkraft getrieben wird. Wenn man sie denn hat, genügt Muskelkraft einem hohen Anspruch
an Verfügbarkeit:
(https://mightbemoving.de/Dynamo-Lampe).
Das erfüllt schon mal ein wichtiges Kriterium für ein Notlicht.
Dass man die elektrische Energie dann, wenn man sie benötigt, erkurbeln kann,
ist von Vorteil (keine Batterie), dass man sie erst erkurbeln muss, ein Nachteil.
Könnte man die Arbeit mechanisch speichern, dürfte sich die Hauptanforderung an das
Speichersystem auf eine gewisse Rostfreiheit reduzieren. Dann sollte man selbst vor vielen Jahren
gespeicherte Energie wieder zurückerhalten; lediglich eine wie auch immer gestaltete Sperre wäre zu
lösen - interessant für so etwas wie ein fest installiertes Flur-Notlicht.
Klassische Standuhren sind ein Paradebeispiel. Hier liefern Gewichte im Bereich einiger
Kilogramm die Antriebsenergie.
Für das Make Special 2018 "Energie: Grundlagen & Experimente" vom Heise-Verlag habe ich eine
detaillierte Bauanleitung verfasst:
"Hubspeicherkraftwerk - Schwerkraftwerk"
(S.92-95).)
Ein Gewicht fällt, | treibt einen Generator an, | und eine LED Zeile leuchtet |
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Einerseits bedarf es einer genügend hohen Generator-Drehzahl zum Erreichen der benötigten elektrischen Leistung, andererseits sollte der Antrieb möglichst langsam und damit das System möglichst lange laufen - bis das Gewicht letztendlich am Boden aufsetzt. Dies erfordert eine Übersetzung in's Schnelle: ein Getriebe, in dem große Räder kleine antreiben.
Typische Standuhren laufen nach einmaligem Aufziehen mehrere Tage - dort werden jedoch (nur) Zeiger bewegt. Ein Generator, der mehrere LEDs versorgen soll, benötigt mehr Power, daher ist die Laufzeit bei gleichem Antriebsgewicht deutlich geringer.
Während die
Drehzahl von Rad zu Rad zunimmt, geht das Drehmoment herunter. Das Gewicht am
Triebrad sollte natürlich so groß sein, dass das Drehmoment am letzten, dem schnellsten Rad
ausreicht, um das Gewünschte anzutreiben. Die Größe des Gewichtes ist im Wesentlichen von
der Hebetechnik sowie der Stabilität des Systems begrenzt.
Eines Gangreglers (Pendel) bedarf dieses System hier übrigens nicht: Es beschleunigt nur solange, bis das Maximum der vom Antrieb lieferbaren Leistung erreicht ist. Die End-Geschwindigkeit hängt von Generator-Belastung und Reibung ab. Bei Kurzschluss des Generator-Ausgangs beispielsweise läuft das System am langsamsten (~ 20 Minuten/Meter Höhendifferenz).
Beim letzten Rad, welches den Generator antreibt, ist das Drehmoment so gering, dass die material-verstärkte Stoßnaht der Felge zu einem periodisch schwankendem Lauf führt. Diese Unwucht lässt sich mit einem Gewicht von einigen Gramm auf der Gegenseite kompensieren. |
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Literatur