Kun je energie winnen als je waterkracht combineert met de opwaartse kracht van helium?

Stel: een heliumballon (aan katrol) van 1000m3 neemt 950 ltr. water 100 meter mee omhoog. Vervolgens laat je dit water door een buis 100 meter vallen op een waterkrachtcentrale.
1) Levert dit genoeg elektriciteit op om de ballon weer naar beneden te krijgen? = energie neutraal
2)Kost dit energie?
3)Of blijft er energie over, nadat je de ballon weer elektrisch naar beneden hebt gehaald?

Weet jij het antwoord?

/2500

Los van de inhoudsmaten en gewichten in het voorbeeld geldt ook bij dit idee helaas weer dat het antwoord duidelijk is aan de hand van de wet van behoud van energie. In dit voorbeeld wordt door de heliumballon een flink gewicht een flink eind omhooggehesen. Daarmee wordt dan een bepaalde hoeveelheid potentiële energie gegenereerd die exact te benoemen is aan de hand van de massa, de hoogte en de zwaartekracht. Als we die potentiële energie voor 100% (dat kan niet) zouden kunnen omzetten in elektrische energie en die elektrische energie vervolgens weer zouden benutten om diezelfde massa weer naar diezelfde hoogte terug te tillen (wederom 100% rendement nodig!) dan zijn we nog niks opgeschoten, de massa is terug waar het al eerder was, op 100 meter hoogte, en we hebben er geen energie aan overgehouden. In dit ideale geval werken we nog even energie neutraal, maar omdat in de parktijk deze 100% rendabele energie-omzettingen niet mogelijk zijn kost deze oefening ons een hoeveelheid energie, gelijk aan de opgetreden verliezen. We kunnen wat dat betreft die 1000 kuub waterstof beter voor wat anders gebruiken dan voor het optillen van een massa water.

In principe werkt waterkracht al zo. Warme vochtige lucht is lichter en stijgt daarom op. Probleem is dat je een bron moet hebben voor het lichte gas. Als je Helium zou kunnen winnen zoals aardgas zou je op die manier wel energie kunnen winnen. Ook aardgas zelf zou geschikt zijn om ballonnen mee te vullen om water mee omhoog te nemen, CH4 en H2O zijn behoorlijk lichter dan O2 en N2. Het systeem waarbij de zon wateroppervlakten verwarmt, en zo water optilt dat in hogere gebieden weer valt is al kant en klaar aanwezig en heeft een enorme schaal, dus het voorgestelde Helium systeem lijkt een beetje 'Spielerij'. Op zich zouden we misschien nog wel meer energie uit waterkracht kunnen halen door zoveel mogelijk regen in berggebieden te laten neerslaan, dat scheelt ook hier in het laagland weer in het aantal droge dagen. Regen die uit de lucht op laaggelegen grond valt is eigenlijk een beetje zonde van de energie. Toegevoegd na 54 seconden: Spielerei Toegevoegd na 9 uur: Je deelvragen heb ik niet beantwoord zie ik. Energie is eigenlijk een nogal vaag begrip, waarvan iedereen nu wel een bepaal idee heeft van wat het ongeveer is. Persoonlijk vind ik arbeid iets duidelijker. Het lijkt me logisch dat de energie weer hetzelfde is als de oorspronkelijke toestand is hersteld. Voor het gemak bekijken we alleen een ballon aan een kabel. De arbeid is kracht maal weg (inproduct van twee vectoren). Door alleen arbeid via het trekken aan de kabel te beschouwen is het duidelijk dat de weg voor de terugweg precies omgekeerd is en de arbeid daardoor van teken wisselt. De spankracht is de opwaartse kracht op elke hoogte. Laat je het water naar beneden vallen dan neemt de spankracht enorm toe en moet je meer arbeid verrichten om de ballon naar beneden te krijgen. Ga je het Helium hoog in de atmosfeer vloeibaar maken dan verandert de situatie weer en zul je daarvoor weer arbeid moeten verrichten. Je ziet het eigenlijk al je kunt allerle slinkse wegen bewandelen (helium afkoelen in de aardschaduw en dan weer capsules laten neerstorten), maar dan heb je op aarde weer energie nodig om het Helium te verwarmen (die is dan wel weer heel goedkoop, maar in wezen zonne-energie).

Wat je eigenlijk vraag is of het mogelijk om een perpetuum mobile te maken. Dat is een apparaat dat eenmaal in beweging, uit zichzelf blijft bewegen en in staat geacht wordt energie op te wekken uit "niets". Eerste Hoofdwet van de thermodynamica stelt dat energie niet verloren kan gaan of uit het niets kan ontstaan. De tweede hoofdwet stelt dat het onmogelijk is een machine te construeren die cyclisch op warmte uit een enkel reservoir werkt en daaruit netto arbeid haalt. Vanwege deze twee wetten is wat je stelt niet mogelijk. Wat onderandere mis gaat is dat er veel energie verloren gaat door bijvoorbeeld wrijving in het systeem en de warmteoverdacht die daardoor in verschillende onderdelen gaat ontstaan. En omdat het onmogelijk is het systeem dat je beschrijft een gesloten systeem te maken, zal deze energie uit het systeem verdwijnen.

Bronnen:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Perpetuum_mobile

Het zou inderdaad mogelijk zijn om dit water omhoog te brengen met een ballon en met dit systeem electriciteit op te wekken. Probleem is dat je de ballon ook naar beneden moet trekken. Dit kost ook energie. Je kunt nooit niet zoveel energie opwekken met dit systeem, als dat er energie nodig is om deze ballon terug naar de aarde te brengen en terug te vullen met water. Robby

Stel zelf een vraag

Ben je op zoek naar het antwoord die ene vraag die je misschien al tijden achtervolgt?

/100