Lavaresistentes Material

[thomas fiischer]

Hallo,
Vulkane schleudern ja bekanntlich lava dieses ist etwa 1000-1300 Grad
heiß.

Gibt es eigentlich ein Material,eine Legierung,welche diese extremen
Bedingungen aushalten kann.

Wenn ja dann könnte man doch damit prima Energie machen,so wiein Costa
Rica. Dort deckt ein solches Kraftwerk bereits 14 % des
Energiebedarfs, aber es arbeitet mit Wasserdampf bei nur 300 Grad
Celsius warum. Es wäre doch wesentlich besser und effizienter bei den
oben genannten 1300 Grad zu arbeiten.

[kai-martin knaak]

Post by thomas fiischer
Hallo,
Vulkane schleudern ja bekanntlich lava dieses ist etwa 1000-1300 Grad
heiß.
Gibt es eigentlich ein Material,eine Legierung,welche diese extremen
Bedingungen aushalten kann.

Ja: Die Metalle Wolfram, Tantal, Rhenium und Osmium schmelzen erst
oberhalb von 3000 °C. Im Zweifel würde man aber Molybdän
(Schmelztemperatur 2600 °C) bevorzugen, weil es leichter zu bearbeiten
ist.

Post by thomas fiischer
Wenn ja dann könnte man doch damit prima Energie machen,so wiein Costa
Rica. Dort deckt ein solches Kraftwerk bereits 14 % des Energiebedarfs,
aber es arbeitet mit Wasserdampf bei nur 300 Grad Celsius warum. Es wäre
doch wesentlich besser und effizienter bei den oben genannten 1300 Grad zu
arbeiten.

Dagegen spricht, dass die Wärmeleitfähigkeit von Lava ziemlich niedrig
ist. Die Wärme, die ein ins Lava eingetauchter Wärmetauscher abführt,
wird nur langsam durch die umliegende Lava ersetzt. Auf Wärmeleitung
durch Konvektion wie bei Luft und Wasser wird man wegen zuhoher
Viskosität verzichten müssen. Mit anderen Worten, der flüssige Stein
wirkt als Wärme-Isolator. Nachdem die unmittelbare Umgebung des
Wärmetauschers abgekühlt ist, kommt die Wärme nur noch tröpfelweise.

Bei der Nutzung von Erdwärme mit Wasser umgeht man dieses Problem indem
man das Wasser durch Ritzen und Klüfte ein großes Gesteins-Volumen abgrasen
lässt. Das System der Zerklüftung ist damit ein großer Wärmetauscher.
Ganz so ideal wie es klingt ist das trotzdem nicht, denn das Wasser
fließt natürlich nicht freiwillig überall vorbei, wo gerade das Gestein
besonders warm ist, sondern es bevorzugt die kurzen, dicken Wege.

Fazit: Für Erdwärmenutzung reicht es leider nicht, ein Loch in
entsprechend heiße Schichten zu bohren.

---<(kaimartin)>---

[Ralf Kusmierz]

X-No-Archive: Yes

Post by kai-martin knaak

Post by thomas fiischer
Vulkane schleudern ja bekanntlich lava dieses ist etwa 1000-1300 Grad
heiß.
Gibt es eigentlich ein Material,eine Legierung,welche diese extremen
Bedingungen aushalten kann.

Ja: Die Metalle Wolfram, Tantal, Rhenium und Osmium schmelzen erst
oberhalb von 3000 °C. Im Zweifel würde man aber Molybdän
(Schmelztemperatur 2600 °C) bevorzugen, weil es leichter zu bearbeiten
ist.

Oder auf Metalle verzichten und Keramiken verwenden. Der genannte
Temperaturbereich wird von (Hoch-)Ofenbauern immerhin sicher
beherrscht, die Temperaturen bei der Stahlerzeugung liegen bei ca.
1500°C.

Post by kai-martin knaak
Dagegen spricht, dass die Wärmeleitfähigkeit von Lava ziemlich niedrig
ist. Die Wärme, die ein ins Lava eingetauchter Wärmetauscher abführt,
wird nur langsam durch die umliegende Lava ersetzt.

Dann muß man das eben anders machen. Gegen die Lavanutzung spricht
wohl eher, daß es in dessen Umgebung geologisch oft reichlich unsicher
und dadurch ziemlich ungemütlich ist.

Post by kai-martin knaak
Fazit: Für Erdwärmenutzung reicht es leider nicht, ein Loch in
entsprechend heiße Schichten zu bohren.

Man könnte aber überlegen, ob es dazu Alternativen gibt. Wenn wirklich
schmelzflüssige Lava zur Verfügung steht, ist die schließlich
transportabel (geschmolzener Stahl wird auch mit Güterwagen per
Eisenbahn transportiert). Einen Dampferzeuger könnte ich mir in etwa
so vorstellen:

In einem "Schmutzigwasserkreislauf" (Primärdampferzeuger) befindet
sich ein vertikales Reaktionsgefäß, in das von oben durch Düsen
flüssige Lava eingeleitet wird, der von unten aus einem Siedesumpf
Wasserdampf entgegenkommt, der ihr die Wärme im Kontakt im Gegenstrom
entzieht. Am Boden des Gefäßes befinden sich Mühlen oder Zerkleinerer,
z. B. ultraschallbasiert, die dort die inzwischen erkaltete und
verfestigte Lava zu würfelzuckergroßen Bröckchen zermahlt, falls
erforderlich, die kontinuierlich aus dem Reaktionsgefäß abgezogen
werden. (Was macht man dann damit?) Oben entweicht Heißdampf mit über
1000°C aus dem Reaktiongefäß und wird in einen Wärmetauscher
(Sekundärdruckdampferzeuger) geleitet, dort kondensiert und dann
wieder in den Siedesumpf zurückgeleitet.

So eine Anlage kann man hinreichend weit entfernt von Vulkanen und
Magmakammern errichten, daß sie selbst nicht vulkan- und
erdbebengefährdet sind, und der Betrieb schiene mir durchaus
erfolgversprechend zu sein. Eine Tonne Lava könnte ca. eine Tonne
Heißdampf (ca. 10MWh thermisch) im Wert von etwa 10 Euro liefern
(stimmt das?) - lohnt sich das? Ob ich mal einen Forschungsantrag
schreibe?


Gruß aus Bremen
Ralf

[kai-martin knaak]

Dann muß man das eben anders machen. Gegen die Lavanutzung spricht wohl
eher, daß es in dessen Umgebung geologisch oft reichlich unsicher und
dadurch ziemlich ungemütlich ist.

Außerdem fließt Lava im allgemeinen nicht so zuverlässig wie die
Rheinquelle. Der Pegel steigt und sinkt abhängig von der
geologischen Aktivität im UNtergrund.

Wenn wirklich schmelzflüssige Lava zur Verfügung steht,

Das ist schonmal eine dicke Einschränkung. Dünnflüssige Lava brodelt
nur an den wenigsten Orten direkt an der Erdoberfläche. Spontan fällt
mir da nur Hawaii ein. Die Lava der meisten anderen Vulkane ist deutlich
zähflüssiger. Das ist auch der Grund dafür dass auf Hawaii der
typische Vulkankegel fehlt. Der Lava dort reicht viel geringeres Gefälle
als zum Beisopeil beim Vesuv, um weiter zu fließen.

ist die schließlich transportabel (geschmolzener Stahl wird auch mit Güterwagen per Eisenbahn
transportiert).

Wenn die Lava nicht von selbst direkt an die Oberfläche kommt, wird die
Förderung zummindest "interessant". Pumpen und Pipelines kann wohl
knicken, also Eimerketten?

[Gegenstrom-Verdampfer]

Netto möchtest Du also den Lava-See abpumpen und in fester Form in eine
Abraumhalde verwandeln.

Am
Boden des Gefäßes befinden sich Mühlen oder Zerkleinerer, z. B.
ultraschallbasiert, die dort die inzwischen erkaltete und verfestigte Lava
zu würfelzuckergroßen Bröckchen zermahlt,

Das sollte nicht nötig sein. Die Lava hat keinen Anlass zu großen
Stücken zu erstarren während sie den Fallturm herabfällt.

die
kontinuierlich aus dem Reaktionsgefäß abgezogen werden. (Was macht man
dann damit?)

Einen Kunst-Vulkan bauen ;-)

So eine Anlage kann man hinreichend weit entfernt von Vulkanen und
Magmakammern errichten, daß sie selbst nicht vulkan- und
erdbebengefährdet sind,

Was aber den Aufwand für den Transport erhöht.

lohnt sich das? Ob ich mal einen Forschungsantrag schreibe?

Wenn Du in Europa ein Reservoir mit dünnflüssiger Lava findest...


---<(kaimartin)>---

[stefan.mueller]

Post by thomas fiischer
Hallo,
Vulkane schleudern ja bekanntlich lava dieses ist etwa 1000-1300 Grad
heiß.
Gibt es eigentlich ein Material,eine Legierung,welche diese extremen
Bedingungen aushalten kann.
Wenn ja dann könnte man doch damit prima Energie machen,so wiein Costa
Rica. Dort deckt ein solches Kraftwerk bereits 14 % des
Energiebedarfs, aber es arbeitet mit Wasserdampf bei nur 300 Grad
Celsius warum. Es wäre doch wesentlich besser und effizienter bei den
oben genannten 1300 Grad zu arbeiten.

Relativ billige Materialien wären SiliziumCarbid und Aluminiumoxid.

[Uwe Hercksen]

Post by thomas fiischer
Hallo,
Vulkane schleudern ja bekanntlich lava dieses ist etwa 1000-1300 Grad
heiß.

Hallo,

lies mal hier:
http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph10/umwelt-technik/13gud/gud.htm
http://www.meschede.fh-swf.de/public/stracke/projekte/gerstein/
http://www.isf.rwth-aachen.de/arbeitsg/sfb_if/sfb561.html

Man kommt mit Dampf schon auf rund 500 °C, den Bereich darüber macht man
mit Gasturbinen. Der Dampfdruck darf auch nicht zu hoch werden, 186 bar
sind bei 530 °C nicht ohne.

Bye