Kann ein Wasserwirbel (Whirlpool) genutzt werden, um Energie effizient zu speichern?

Entweder ein großer, eingeschränkter Wasserzylinder oder ein großes Volumen offenen Wassers (vielleicht im Ozean) könnte dazu gebracht werden, einen Wirbel zu bilden, indem Energie hineingepumpt wird. Der Wasserkörper würde als flüssige Version eines Schwungrads fungieren und Energie speichern .

Wenn man dann die zugeführte Energie entfernt, würde der Wirbel noch eine beträchtliche Zeit andauern oder würde er durch die Erwärmung des Wassers schnell seine gesamte Energie verlieren? Wäre das Speichern von Energie in der kinetischen Rotationsenergie einer Flüssigkeit im Vergleich zur Pumpspeicherung schrecklich ineffizient?

Für mich klingt das nicht sehr anders, als Energie in ein Riesenrad zu pumpen, um sie zu speichern.
@Bzazz Denkst du an ein Schwungrad? Riesenräder sind die großen Fahrgeschäfte der Vergnügungsparks. Ich glaube nicht, dass sie normalerweise zur Energiespeicherung verwendet werden.
Ich meinte Riesenrad.
@Bzazz Wo verwenden sie Riesenräder zur Energiespeicherung?
Sie tun es nicht, das ist der Punkt.
@Bzazz Oh okay. Ich war etwas verwirrt, weil ich denke, dass ein Riesenrad zumindest eine anständige Energierückgewinnung haben könnte. Theoretisch müssen sie nur Widerstand und etwas Reibung überwinden.
Das übliche Design, um Energie im Ozean zu speichern, besteht darin, einen Deich zu bauen und das Wasser herauszupumpen; Energie wird zurückgewonnen, indem man das Wasser durch eine Turbine zurückströmen lässt. (Es ist wahrscheinlich keine Überraschung, dass dies eine niederländische Idee ist. Es ist schwierig, Pumpspeicherkraftwerke zu bauen, wenn Sie keine Berge haben.)
Schwungräder werden zur kurzfristigen Energiespeicherung verwendet, und ich kann mir leicht vorstellen, dass es billiger sein könnte, den Großteil eines aus Wasser statt aus Metall herzustellen.

Antworten (2)

Ja, dies wäre im Vergleich zu einer gepumpten Wasserkraft oder sogar einem normalen Schwungrad schrecklich ineffizient.

Bei einer rotierenden Flüssigkeit gibt es viel Viskosität. Diese Viskosität erzeugt Wärme und verlangsamt die Flüssigkeit. Sie könnten dies etwas ausgleichen, wenn Sie den Behälter für die Flüssigkeit mit der Flüssigkeit selbst in Bewegung halten; aber selbst dann würde es meiner Meinung nach immer noch erhebliche Verluste durch interne viskose Effekte geben. Sie hätten dann auch nur ein mit Flüssigkeit gefülltes Schwungrad. An diesem Punkt müssen Sie sich fragen, warum Sie sich nicht für ein festes Material mit höherer Dichte und wahrscheinlich besserer Festigkeit / Stabilität entschieden haben.

Der Vorteil von gepumpter Wasserkraft gegenüber diesem Wirbelsystem wäre, dass ein gepumptes Wasserkraftsystem keine ständige Bewegung erfordert. Es speichert die Energie als Potenzial, sodass es nur dann Energie an die Viskosität verliert, wenn es die Flüssigkeit zu den Speichertanks befördert. Je weniger Sie die Flüssigkeit bewegen müssen, desto weniger Energie wandeln Sie durch Viskosität in Wärme um.

Es ist eine interessante Idee, aber ich glaube nicht, dass es praktikabel wäre.

„Das könnte man etwas kompensieren, wenn man den Behälter für die Flüssigkeit mit der Flüssigkeit selbst in Bewegung halten würde; aber selbst dann würde es meiner Meinung nach immer noch zu erheblichen Verlusten durch interne viskose Effekte kommen.“ Aber sobald die gesamte Flüssigkeit relativ zum Behälter in Ruhe ist, gibt es keine Verluste mehr durch viskose Effekte, oder? (Angenommen, der Behälter dreht sich weiterhin mit konstanter Geschwindigkeit.)
@TannerSwett Mit diesem Teil hatte ich auf die eine oder andere Weise in meinem Kopf Probleme. Ich verstehe, was Sie sagen; aber ich bin mir nicht sicher, ob das jemals wirklich der Fall sein würde. Die Mitte der Strömung sollte in diesem Fall zurückbleiben, und es würde Verluste geben, um sie mit den Behälterwänden auf dem Laufenden zu halten. Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Krümmung auch viskose Verluste verursachen würde.
Meine Überlegung ist, dass im Bezugssystem des Behälters die kinetische Energie des Wassers gegen Null abklingen muss. Solange sich das Wasser noch bewegt, muss es kinetische Energie verlieren, und es kann keine kinetische Energie gewinnen, da sich der Behälter in diesem Bezugssystem nicht bewegt. Ist meine Argumentation stichhaltig?
Oder wenn Sie Wasser verwenden müssen, warum pumpen Sie das Wasser nicht einfach irgendwo hoch, und wenn Sie dann die Energie zurückgewinnen müssen, verwenden Sie das fallende Wasser, um einige Turbinen anzutreiben.
@Shufflepants Das ist gepumpte Wasserkraft.
Du könntest das Wasser einfrieren. ;)

Wie von anderen Autoren erwähnt, wird die Wasserviskosität jede kinetische Energie schnell in Wärme umwandeln. Eine effiziente Energiespeicherung könnte jedoch mit Supraflüssigkeiten erreichbar sein. Superflüssigkeiten sind mit Bose-Einstein-Kondensaten verwandt. (aber sie sind nicht immer austauschbar) Ihre besondere Eigenschaft besteht darin, dass sie absolut keine Viskosität haben, sodass sich ein Strudel aus Superflüssigkeit unbegrenzt dreht. Das Hauptproblem dabei sind die erforderlichen kryogenen Temperaturen. Helium-4 beispielsweise erfordert Temperaturen unter 2,17 K, um Suprafluidität zu erreichen. Die zum Erzeugen und Aufrechterhalten solcher Temperaturen erforderliche Energie könnte die gespeicherte Energiemenge übersteigen, wodurch das System unbrauchbar wird. Das Ernten der Energie könnte sich als problematisch erweisen. Da es keine Viskosität gibt, würde eine Turbine keinen Luftwiderstand erfahren. (um genau zu sein, sehr wenig Widerstand durch Restviskosität)

Wenn Sie die Energie extrahieren möchten, können Sie sie über die kritische Temperatur gehen lassen. Sehr seltsame Idee, aber lustig!
Interessanter Gedanke, aber das könnte das Problem verschärfen, da jetzt die Flüssigkeit erhitzt und gekühlt werden muss
@DayriusTay Ich gehe davon aus, dass der Heizteil durch Stoppen der Kühlung erreicht werden könnte. Die kritische Temperatur ist so niedrig, dass Sie sich nur Gedanken darüber machen müssten, wie Sie sie atmosphärischeren Bedingungen am besten aussetzen können.
Keine Viskosität bedeutet nicht gerade keinen Luftwiderstand. Eine nicht viskose Flüssigkeit kann eine Turbine immer noch bewegen, weil sie Masse und Trägheit hat und ihre Richtung ändert oder sie stoppt, verursacht eine Reaktion, die zum Extrahieren von Energie verwendet werden kann.
Ich bin mir eigentlich nicht sicher, kann es in einer Supraflüssigkeit einen Whirlpool geben?
@Pere Ich denke nicht, dass das richtig ist: Eine nicht viskose Flüssigkeit bewegt eine Turbine nicht, denn obwohl sie Masse und Trägheit hat, ändert die Turbine nicht ihre Richtung oder stoppt sie nicht. Mein Verständnis ist, dass, wenn ein Strahl aus Supraflüssigkeit auf ein Tragflächenprofil (oder ein beliebiges Objekt) trifft, das in die Supraflüssigkeit eingetaucht ist, der Strahl um ihn herumfließt und mit der gleichen Geschwindigkeit weiterfliegt. Siehe: physical.stackexchange.com/questions/311069/…
Ich bin mir da nicht sicher - zumindest bei einigen Turbinentypen. Wenn keine Tangentialkraft beteiligt ist, kann es funktionieren. Wenn Sie beispielsweise eine vertikale Ebene einfügen, die den Behälter vollständig teilt, ändert die Flüssigkeit ihren Weg und ein gewisser Impuls wird auf die Ebene übertragen. Ich habe jedoch weder die Fähigkeiten noch die Zeit, diese Idee über das Stadium der Vermutungen hinaus zu tragen und sie zu beweisen oder zu widerlegen.
Kann ein Wasserwirbel (Whirlpool) genutzt werden, um Energie effizient zu speichern?
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