Könnte eine beträchtliche Menge Strom aus öffentlichen handbetriebenen Generatoren erzeugt werden?

In einer früheren Inkarnation entwarf ich elektronische Lastregler für in Taiwan hergestellte Trainingsgeräte (Fahrräder, Ellipsentrainer, Rudergeräte, ...).
Ich interessiere mich für die netzunabhängige Energieversorgung in Entwicklungsländern und habe alle denkbaren (für mich :-) ) Energiequellen und einige unvorstellbare untersucht.

Nützlicher Datenpunkt: Bei 25 Cent pro kWh für Netzstrom kosten 40 Wattstunden 1 Cent.

1 Stunde lang bei 40 Watt zu trainieren – was 1 Cent Energie wert ist – ist eine machbare, aber bedeutende Aufgabe für Personen mit mäßiger Fitness.

Ich notiere den Wert verschiedener Aktionen in Cent für eine Stunde Input - wie hier [[3c]] unter der Annahme des obigen Werts pro Wattstunde. Annahmen anpassen.

Supermen können halbkontinuierlich mit vielen hundert Watt betrieben werden. Für die von Menschen angetriebenen Flugmaschinen Gossamer Condor / Gossamer Albatross wurde ein Wert von 1 PS (ca. 750 Watt) angegeben, aber das mittlere Leistungsniveau war viel niedriger.
Mir wurde gesagt, dass einige Leute in Fitnessstudios etwa 500 Watt halbkontinuierlich [[12c]] produzieren können, aber das ist mehr als ich erwartet hätte. An einem Punkt konnte ich unter 10 Sekunden etwa 500 Watt produzieren und brauchte dann eine lange Pause, um mich zu erholen.

Eine fitte Durchschnittsperson kann eine Stunde lang 100 Watt mit Beinkraft produzieren [[2.5c]] und wirklich wissen, dass sie trainiert hat.
Bei 50 Watt über eine Stunde [[1.25c]] ist die Anstrengung immer noch "nervig", aber erträglicher.

Kunststoff-Handkurbel-Dynamolampen sind schlecht verarbeitet und ineffizient und machen rund 1 Watt mit extremer Anstrengung bestenfalls minutenlang von den meisten Menschen aufrechtzuerhalten [[0.025]].

Eine handgekurbelte Lichtmaschine mit Direktantrieb (wie sie aus einem BLDC-Waschmaschinenmotor der Marke „Smart Drive“ der Marke F&P und anderen gleichwertigen Motoren hergestellt werden kann) kann von einem engagierten Benutzer unbegrenzt mit 5 Watt betrieben werden [[0,125 c / h]] - mehr ärgerlich als hart. Der Betrieb mit 10 Watt [[0,25 c/h]] per Hand ist deutlich anspruchsvoller. In meinem mäßig fortgeschrittenen Alter könnte ich wahrscheinlich 10 Watt über 1 Stunde erbringen und mich sehr freuen, damit aufhören zu können.

Ein pedalbetriebenes Lichtmaschinensystem könnte wahrscheinlich in beträchtlichen Mengen zu einem Einzelhandelspreis von unter 500 $ verkauft werden. Viel weniger, wenn es darauf ankam. Wenn dies bei 50 Watt über dem Durchschnitt (siehe unten) bei etwa 1,25 c/h Energie betrieben würde, würde es 500 $/0,0125 $ = 40.000 Stunden Treten erfordern, um allein beim Energiewert die Gewinnschwelle zu erreichen. Wenn die Kosten 100 US-Dollar und die Leistung 100 Watt betragen würden, würde es „nur“ 100 US-Dollar/0,025 US-Dollar = 4000 Stunden dauern, um die Gewinnschwelle allein bei den Energiekosten im Verhältnis zu den Energiekosten des Netzes zu erreichen. In den meisten Fällen wäre der Benutzer selbsterhitzend. Die Kosten für Unterbringung, Instandhaltung, Verwaltung, Sicherheit, Betrieb, .... kommen zu diesen Grundkosten hinzu und dürften dominieren.

Dies deutet darauf hin, dass die Verwendung von selbst erzeugter Energie nicht wirtschaftlich ist, wenn netzbasierter Strom zu normalen Kosten verfügbar ist, außer vielleicht in sehr speziellen Fällen, in denen ein Pool fähiger Benutzer bereit ist, einen erheblichen Energieeintrag über lange Zeiträume kostenlos bereitzustellen. Ein Fitnessstudio könnte ein Beispiel für den letzteren Spezialfall sein.

In Entwicklungsländern, in denen Netzstrom nicht verfügbar ist, sind Variationen dieses Themas potenziell realisierbar. Kinderspielgeräte werden verwendet, um Wasser aus der von Kindern bereitgestellten Spielenergie zu pumpen. Ein System mit hohem Energieeintrag wäre z. B. eine „Fahrt“, bei der ein Benutzer in einen Träger steigt und ihn gegen die Schwerkraft nach unten trägt – entweder vertikal wie ein Aufzug oder halbhorizontal wie ein „Flying Fox“. Die maximal rückgewinnbare Energie liegt in einem guten System wahrscheinlich bei etwa 50 %.

Die verbrauchte Energie beträgt mgh oder etwa 10 Wattsekunden pro Kilogramm Meter.
Wenn also zB ein 25 kg schweres Kind 4 Meter absteigt, dann werden 4 x 25 x 10 = ca. 1000 Wattsekunden Energie aufgewendet. Bei 50 % Erholung würden Sie also 500 Watt.Sekunden erhalten.
1000 Watt für 1 Stunde = 1 kWh = 1 "Einheit", die in typischen westlichen netzbasierten Umgebungen beispielsweise 10 Cent bis 30 Cent kostet. 1000 W x 3600 s = 3,6 MW.s
Die obigen 500 Ws, wenn sie aus Netzquellen zu sagen wir 25c/Einheit bereitgestellt werden, wären also
500W.s / 3,6 MW.sx 25c = 0,0035 Cent Netzstrom wert!

Wenn jedoch die 500 Ws Energie verwendet würden, um eine Beleuchtung mit (vorsichtig) 150 Lumen/Watt bereitzustellen, würden Sie 75.000 Lumensekunden oder etwa 20 Lumenstunden pro Fahrt erhalten. 20 Lumen sind genug Licht, um eine Person zu studieren oder einen kleinen Marktstand zu beleuchten oder Essen zuzubereiten, oder ... .

• 20 Lumen, die einen Quadratmeter (etwa 10 Quadratfuß) beleuchten, ergeben 20 Lumen/Meter^2
  = 20 l/m^2 = 20 Lux, WENN Sie das Licht gleichmäßig verteilen können.
  Sie können nicht, aber Sie kommen nah genug heran, um einen kleinen Tisch sinnvoll zu beleuchten, an dem eine Person Papiere verteilen oder an dem 4 Personen sitzen und lesen oder lernen können (!!!).

• 20 Lux sind 10 bis 20 bis ... weniger als das Niveau, das laut Lehrbüchern zum bequemen Lesen oder Lernen erforderlich ist.
  Die Lehrbücher sind glücklicherweise falsch.

Mit meinen kalibrierten Augen - etwas alt und sicherlich weniger gut als die Augen der meisten 'jungen' Leute - in Verbindung mit 'echter' Instrumentierung habe ich untersucht, welche Lichtverhältnisse und andere Eigenschaften erträglich / akzeptabel / nett / wunderbar ... sind.
Für die meisten Menschen reichen 20 Lux aus, um Bilder in Farbe zu sehen und Zeitungsdrucke in akzeptabler Entfernung zu lesen. Heller wäre schöner. Schon 30 Lux sind sinnvoll besser, 40 Lux sind deutlich besser und 50 / 100 / 200 ... ist nice to have aber meistens unnötig. (Die Oberflächenhelligkeit eines typischen modernen LCD-Bildschirms, der ein reinweißes Bild bei voller Helligkeit anzeigt, beträgt typischerweise etwa 300 Lux.)

EINE Kinderfahrgelegenheit wie oben liefert also genug Energie für eine Stunde nützlicher, wenn auch begrenzter Beleuchtung. Mehr Lumen ist besser.
Willst du eine kostenlose Fahrt machen, Kinder ...?

In westlichen Anwendungen, in denen netzbezogene Energie ohne Weiteres verfügbar ist, wird die Bereitstellung von verbraucherbezogener Energie wahrscheinlich nicht annähernd mit netzbasierter Energie auf einer Energiewertbasis konkurrieren. In Bezug auf Gesundheit, soziale Auswirkungen, Spaß und Interesse kann es sein. An Orten, an denen Netzstrom nicht leicht zugänglich ist, wie z. B. eine Campingplatztoilette, kann
die Verwendung einer vom Benutzer betriebenen Energiequelle mit gutem Wirkungsgrad (wie z. B. eine fußpedalbetriebene Lichtmaschine für die Beleuchtung) einen echten Platz haben .

Eine bedeutende Off-Grid-Anwendung:

A gbarry weist darauf hin, dass „Schiffbrüchiger in einem Rettungsboot“ ein idealer netzunabhängiger Ort ist, um Handkurbelstrom zur Verfügung zu haben.

WW2 Gibson Girl handkurbelbetriebenes Rettungsboot-Funkgerät

Viele Bilder hier

Hervorragende Beschreibung - wie es der Zufall will, bezogen auf eine Probe in meiner Heimatstadt.

GG & Freunde - Informationen zu deutschen Vorgängern und GG.

Namensgebende Inspiration für den Namen hier - wirklich!

Gibson-Mädchen:

Ein wirklich guter Radfahrer erzeugt bei maximaler Leistung etwa 500 Watt. Normale Menschen hätten das Glück, 100 W im Dauerzustand zu bekommen. Handdynamos würden noch weniger geben. Sie können eine 100-Watt-Glühlampe kaufen. Wenn Sie wirklich viele Leute hätten, die sich langweilen und besser in Form kommen müssten, wäre dies eine großartige Möglichkeit, ein bisschen Strom ins Netz zu bringen.

Insgesamt würden sie jedoch mehr Nahrung zu sich nehmen, deren Herstellung mehr Strom verbrauchen würde. Wenn wir nach einer fitteren Gesellschaft mit dem Nebeneffekt von ein bisschen Strom streben, dann ist das eine gute Idee. Wenn Sie eine riesige Menge an erneuerbarer Energie ausgleichen wollen, dann nein, es gibt keine Möglichkeit, dass sie mehr Energie produziert, als die Menschen durch die Produktion von mehr Nahrungsmitteln verbrauchen würden. Tiere sind sehr ineffiziente Maschinen. Pflanzen sind genauso ineffizient. Extrem grobe Beispielzahlen: 5 % effiziente Tiere * 5 % effiziente Pflanzen (umwandeln Sonnenlicht in Nahrung) ergibt insgesamt 0,25 % Effizienz. Sie sind mit einer Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 5-20 % viel besser dran, als wenn Sie versuchen, Menschen dazu zu verwenden, erneuerbare Energien auszugleichen.

Eine andere Sache, die Sie im Auge behalten sollten, sind die Kosten für Konstruktion, Herstellung und Wartung dieser Handdynamos. Es wäre wahrscheinlich nicht einmal kosteneffektiv.

In der westlichen Welt wird in der Landwirtschaft etwa zehnmal so viel fossile Brennstoffenergie verbraucht wie die Nahrungsenergie, die sie produziert, abhängig stark davon, ob der Mensch Fleisch isst oder nicht. Jeder Versuch, menschliche Energie zu nutzen, wenn der Mensch kein vegetarisch lebender Landwirt ist, wird wahrscheinlich die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen erhöhen, anstatt sie zu verringern.

Radfahren ist ein Gewinn, weil es insgesamt viel weniger Energie verbraucht, als weil die Energie nicht hauptsächlich aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird.