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Gaia-AuKW aus technischer Sicht

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Aus dem Video123

ermittelte Daten:

Generator:

Zahnriemenrad T5 (R1)

Außendurchmesser da: 56,45mm

Wirkdurchmesser d0: 57,30mm

Außenbordscheibe bB: 64mm

Zahnscheibenbreite b1: 21mm

Zähnezahl z: 36

Getriebeausgang:

Zahnriemenrad T5 (R2)

Außendurchmesser dA: 94,65mm

Wirkdurchmesser d0: 95,49mm

Zahnscheibenbreite b1: 21mm

Zähnezahl z: 60

Riemen T5 16-545 (Polyurethan mit Stahlzugstrang)

Breite: 16mm

Länge: 545mm

Zähnezahl: 108

Max. zul. Leistung bei 750U/min: 0,29kW

Getriebeeingang:

Zahnrad (K2)

Kopfkreisdurchmesser da: 77mm

Teilkreisdurchmesser d: 66,37mm

Kettenteilung p: 25,40mm

Teilungswinkel : 45°

Zähnezahl z: 8

Zahnrad (K1)

Kopfkreisdurchmesser da: 205,50mm

Teilkreisdurchmesser d: 194,50mm

Teilungswinkel : 15°

Zähnezahl z: 24

1 http://gaia-energy.org/liveticker-aukw-besichtigungen-30-04-2015/

2 https://youtu.be/3-Lp8Kp3rrI

3 Anhang A, Seite

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Rollenkette nach DIN 8181 ISO 1275-208A

Teilung p: 25,40mm

Rollendurchmesser d1: 7,95mm

Gelenkfläche f: 0,50cm²

Laschenhöhe g: 12,00mm

Bruchkraft FB: 14.100N

Getriebe

Zahnrad (Z1, Z3)

Modul: 1

Werkstoff: C45 (1.0503)

Kopfkreisdurchmesser D: 80mm (82mm)

Teilkreisdurchmesser D1: 78mm (80mm)

Breite B: 15mm

Zähnezahl z: 78 (80)

Eingriffswinkel: 20°

Zahnrad (Z2, Z4)

Modul: 1

Werkstoff: C45 (1.0503)

Kopfkreisdurchmesser D: 22mm

Teilkreisdurchmesser D1: 20mm

Breite B: 30mm

Zähnezahl z: 20

Eingriffswinkel: 20°

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Die Behauptung seitens GAIA/Rosch, das GAIA-AuKW würde

geringe Wartungskosten und minimalen Wartungsaufwand

erfordern, steht (nicht nur) im Widerspruch zum gewählten

Kettentrieb. Die Eignung eines Kettentriebes hängt vom Ver-

wendungszweck ab, und ob er die auftretenden Beanspru-

chungen während eines angenommenen Zeitraums erfüllt.

Bei der Dimensionierung müssen daher alle Einflüsse berück-

sichtigt werden, die in ihrer Gesamtheit die Lebensdauer

einer Kette bestimmen. Einen Eindruck von der Vielseitigkeit,

Größe und Abhängigkeit voneinander, soll durch nachfolgen-

de (unvollständige) Aufzählung vermittelt werden.

Kettenspezifische Wirkfaktoren

Gelenkbewegung, Triebanordnung, Spannung/Führung,

Schmierung, Kettenzugkraft, Fliehkraft, Belastungsstöße,

Polygoneffekt, Einlaufbeanspruchung, Lastwechsel/Frequenz,

Schwellbelastung, Bruchfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Dau-

erfestigkeit, Werkstoff (Art, Qualität, Wärmebehandlung,

Oberflächenbehandlung), und nicht zuletzt die Verarbeitung

und Montagepräzision4. Hier soll aber nur auf die drei we-

sentlichen Faktoren, welche die Gebrauchseigenschaften

einer Kette kennzeichnen, näher eingegangen werden.

Bruchfestigkeit

Steigert man die Belastung einer Kette bis oder über ihrer

Bruchlast hinaus, führt das zu einem Gewaltbruch. Die Bruch-

last FB der, Allerwahrscheinlichkeit nach von Rosch, verwen-

deten Kette liegt bei 14.100N.

Teilung p: 25,40mm

Rollendurchmesser d1: 7,95mm

Gelenkfläche f: 0,50cm²

Laschenhöhe g: 12,00mm

Bruchkraft FB: 14.100N

Würde das Volumen der Auftriebsbehälter (≈5,3 Liter) voll-

ständig genutzt, beträgt die Zugkraft F bei Vernachlässigung

der Fliehkraft:

4 Anhang B, Seite

Das liegt zwar unterhalb der Bruchlast, allerdings auch weit

unterhalb dem durch Auftrieb zu erzeugenden und der Kette

zu übertragenden Wunschleistung von ≈4.8kW. Das zulässige

Drehmoment des Kettentriebes ergibt sich aus:

Die Drehzahl wurde durch Zählen der Kettenglieder anhand

der veröffentlichten Videos5 bestimmt. Insgesamt konnten 56

Kettenglieder in 14,3s beobachtet werden. Daraus folgt für

die maximal übertragbare Leistung des Kettentriebs:

Der Kettentrieb kann folglich nur ≈3% der behaupteten Leis-

tung von 4,8kW übertragen. Die Kettenzugkraft bei voller

Volumennutzung der Auftriebsbehälter entspricht einer Leis-

tung von:

Das sind lediglich ≈1,9% der erforderlichen Leistung, die über-

tragen werden müsste, und das bei erreichen von ≈6,63% der

Bruchlast.

Welche Kettenzugkraft vorliegt, bei einer Leistung des Gene-

rators von 4.8kW, lässt sich wie folgt berechnen:

Dieses Drehmoment müsste an der Welle des ersten Ketten-

rades anliegen. Da gilt, beträgt das

Drehmoment an der Welle des Generators:

5 Video1

Eignung des Kettentriebes

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Daraus folgt für die Kettenzugkraft:

Die Bruchlast der Kette wird folglich um das 3,5-fache

überschritten. Unabhängig davon erfordert diese Kraft, er-

zeugt durch Auftrieb, eine Verdrängung je Auftriebsbehälter

von ≈280 Liter, bzw. insgesamt 5,04m³ Wasser (Säule hat

nur ein Volumen von 2,9m³). Das Raumvolumen eines der 18

Auftriebsbehälter beträgt allerdings nur ≈5,3 Liter, womit

maximal insgesamt ≈81 Liter verdrängt werden können:

Verschleißfestigkeit Kettentrieb

Unter optimalen Verhältnissen beträgt die Lebensdauer einer

Rollenkette ca. 15.000 Betriebsstunden. Bei mangelhaften

Schmierverhältnissen muss eine Kette entsprechend überdi-

mensioniert werden, sofern man sich nicht mit einer geringe-

ren Lebensdauer begnügen möchte. Ebenfalls zu erwähnen,

durch mangelhafte Schmierung sinkt die zulässige Gelenkflä-

chenpressung einer Kette extrem. Die zulässige Gelenkflä-

chenpressung (immer bezogen auf das kleinste Ketten-

rad im System) der Verwendeten Kette beträgt unter optima-

len Verhältnissen 7.700N/cm².

Bei voller Volumenausnutzung der Auftriebsbehälter beträgt

die Gelenkflächenpressung:

Bei Übertragung der behaupteten Leistung von 4,8kW beträgt

die Gelenkflächenpressung:

Damit würde der zulässige Wert für die Gelenkflächenpres-

sung, bei einer optimalen Schmierung, um mehr als das Drei-

fache überschritten. Warum Rosch und GAIA unter diesen

Voraussetzungen von Wartungsarm reden kann, und pro-

blemlosen 24 Std. Betrieb an 365 Tagen zusichert, bleibt wohl

deren ungeklärtes Geheimnis.

Da hier keine Kettenschmierung vorgesehen ist, und auch der

Kettenlängung nicht durch Spannvorrichtungen rechnung

getragen wird, ist mit extrem starken Verschleiß und letzt-

endlich Zerstörung der Kette innerhalb kürzester Zeit auch

dann zu rechnen, wenn keiner der zulässigen Grenzwerte

überschritten wird. Ein weiterer Kritikpunkt in Bezug auf

fehlende Kettenspanner; Die im Rohr sich gegenüberliegen-

den Ketten erfordern einen synchronen Lauf. Durch Ketten-

längung besteht die Gefahr, das früher oder später die Ketten

überspringen, was zu einer Schrägstellung der Auftriebsbe-

hälter, und letztendlich zum Stillstand durch verkeilen führt.

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Z1 Z2 Z3 Z4

Allgemeine Einflussgrößen bei 4,8kW:

Drehmoment je Eingriff: 1.680,00 430,77 430,77 110,45 Nm

Drehzahl: 28,60 111,54 111,60 435,24 U/min

Nennumfangskraft: 42.642 45.842 10.934 11.754 kN

übertragene Wälzleistung: 5,032 5,034 kW

Abschätzung der Geräuschanregung: 31.4 43,2 dB

Wirkungsgrad: 97,48 98,08 %

Verlustleistung: 0,127 0,096 kW

Tragfähigkeit nach ISO 6336

Grübchendauerfestigkeit: 0,11 0,10 0,21 0,20

Drehmomentsicherheit: 0,01 0,01 0,05 0,04

Zahnfuß-Dauerfestigkeit: 0,04 0,05 0,15 0,20

statische Festigkeit: 0,09 0,10 0,34 0,39

Geschätzte Lebensdauer (Zahnfuß): 0,00 h

Eignung des Getriebes

Man muss weder Getriebespezialist sein, noch über Inge-

nieur-Grundwissen verfügen um zu erkennen, das das Ge-

triebe nicht für eine Dauerlauffähigkeit ausgelegt ist. Es ist

offen, verfügt über keinerlei Schmierung, und selbst bei den

Lagern handelt es sich um Standard-Kugellager. Auf einigen

Bildern sind recht deutlich, trotzt der kurzen Betriebszeit,

Grauflecken zu erkennen. Grauflecken sind mikroskopisch

kleine Ausbrüche an der Flankenoberfläche, welche die Zahn-

flanken mattgrau erscheinen lassen. Ursache ist ein ungünsti-

ger Schmierungszustand im Zahnkontakt. Die Graufleckigkeit

führt zu einer Veränderung der Profilform, was sich nicht nur

negativ auf das Geräuschverhalten auswirken kann, sondern

auch die Flankenform negativ verändert. Unter Umständen

können aus der Graufleckigkeit großflächige Ausbrüche ent-

stehen, die das Getriebe zerstören. Da sich eine Tragfähig-

keitsberechnung des Getriebes sehr komplex gestaltet, gebe

ich hier nur die wichtigsten Ergebnisse bekannt. Die komplet-

te Auswertung der Tragfähigkeitsberechnung, inkl. der ver-

wendeten Gleichungen, befinden sich im Anhang C.

Die Welle des ersten Kettenrades müsste bei einer Leistung

von 4,8kW ein Drehmoment von ≈5.040Nm übertragen. Das

anliegende Moment der Eingangswelle W1 des Getriebes,

ergibt sich aus dem Übersetzungsverhältnis der Kettenräder

K1, K2:

Da gilt, beträgt das anliegende Moment:

Die nachfolgend ermittelten Werte setzen voraus, dass das

Getriebe über eine Tauchschmierung verfügt, und die Zahn-

räder aus gas- oder badnitrierten 42CrMo4 bestehen. (Bei der

Vorführung wurden Zahnräder aus C45 eingesetzt, welche

über deutlich schlechtere Werkstoffeigenschaften verfügen):

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Es ist folglich völlig ausgeschlossen, dass das Getriebe eine

Leistung von 4,8kW übertragen könnte. Vermutlich war es

ohnehin jedem klar, mit Ausnahme derer die Dohmen alles

ungeprüft glauben was er so Behauptet. So sicherte Dohmen

bei einem Interview Sterling D. Allan zu, das es sich bei dem

Getriebe (angeblich) um eine Spezialanfertigung eines auf

Getriebe spezialisierten namenhaften deutschen Unterneh-

men handelt, und problemlos ein Moment von 5.000Nm

übertragen kann:

“Mr. Dohmen had me be sure to take a photo of that gearbox, ex-

plaining that the gearbox was engineered by one of the leading firms

in Germany who do nothing but that kind of engineering. "It can

handle 5000 Newton-meters of force," he said.“

Quelle: http://pesn.com/2015/06/23/9602636_Rosch--We-Pulse-the-Air/

Dass das völliger Blödsinn ist, zeigen nicht nur die Berech-

nungen zu dem Getriebe, sondern lässt sich auch durch eine

Überschlagsberechnung6 für den notwendigen Wellendurch-

messer (Z4) aufzeigen:

Die Welle hat allerdings nur einen Durchmesser von 2cm, was

eine Dauerbelastung von max. 41,5Nm, ohne gesonderter

6 „Maschinenelemente“ Decker, 17. Auflage, S.368, Hanser-Verlag

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Berücksichtigung vorhandener radialer Kräfte, erlaubt. Das ist

ungefähr so als würde Dohmen behaupten einen vollgetank-

ten VW Passat CC 1,8L TSi an einer Wäscheleine aufhängen zu

können. Oder bildlich gesprochen: Der Passat CC 1,8 TSi leis-

tet max. 250Nm, bedeutet Dohmen behauptet allen Ernstes

das -Getriebe könnte das Drehmoment von zwanzig

solcher Fahrzeuge übertragen.

Wie verhält es sich mit der Dauerlauffähigkeit des Getriebes,

wenn das Volumen der Auftriebskörper vollständig genutzt

wird. Bei voller Ausnutzung des Raumvolumens (5,3 Liter) der

Auftriebsbehälter beträgt das Moment an der Getriebewelle:

Wie erkennbar, das Getriebe zerlegt sich selbst dann, wenn

die Auftriebsbehälter vollständig befüllt werden. Da stellt sich

doch die Frage, worauf sich die Behauptung von Rosch und

auch GAIA stützt, das AuKW bedarf ein minimum an War-

tungsaufwand, und läuft problemlos jahrelang rund um die

Uhr. Die Tatsache, das aus dem Drehmoment maximal eine

Leistung von ≈93 Watt resultiert, lassen wir freundlicherweise

mal außer Acht.

Betrachten wir die ganze Geschichte aus realistischer Sicht

unter Berücksichtigung der Aussage des technischen Leiters

von Gaia, Herrn Christoph Beiser, der im Video betonte das

die Auftriebsbehälter über ein Volumen von 5 Litern verfügen

und nur zu ≈30% befüllt werden, was tatsächlich der maximal

möglichen Befüllung der verwendeten Membranpumpe ent-

spricht, stellt man fest, das dem Getriebe selbst unter diesen

Bedingungen keine Dauerlauffähigkeit garantiert werden

kann. Hinzu kommt, das der Generator unter diesen Bedin-

gungen „theoretisch“ maximal 22 Watt Leisten könnte. Theo-

retisch deshalb, weil das am Generator anliegende Moment

deutlich unterhalb dem notwendigen Anlaufmoment des

Generators liegt. Das bedeutet der Generator dreht sich

ebenso wenig wie das Getriebe oder restliche Geraffel. Das

ist, der Haltbarkeit des AuKWs betreffend, natürlich ein nicht

zu unterschätzender positiver Aspekt. Allerdings würde ich

dem technischer Leiter von Gaia anraten den Bestellern des

AuKWs zu empfehlen das Blubberle nicht mit Wasser zu be-

füllen. Somit wäre garantiert, das Blubberle nicht schon wäh-

rend der Gewährleistungspflicht durchrottet. Sofern es tro-

cken und überdacht gelagert wird.

Es ist folglich völlig ausgeschlossen, dass das Getriebe eine

Leistung von 4,8kW übertragen könnte. Vermutlich war es

ohnehin jedem klar, wie aber sieht die Dauerlauffähigkeit des

Z1 Z2 Z3 Z4

Allgemeine Einflussgrößen bei 31Nm, (5,3 Liter je Auftriebsbehälter):

Drehmoment je Eingriff: 31,057 7,963 7,963 2,042 Nm

Drehzahl: 28,60 111,54 111,60 435,24 U/min

Nennumfangskraft: 788,29 847,44 202,12 217,28 N

übertragene Wälzleistung: 93,015 93,061 W

Abschätzung der Geräuschanregung: 31.4 43,2 dB

Wirkungsgrad: 98,62 98,62 %

Verlustleistung: 1 1 W

Tragfähigkeit nach ISO 6336

Grübchendauerfestigkeit: 0,71 0,66 1,39 1,31 *

Drehmomentsicherheit: 0,50 0,44 1,95 1,71 **

Zahnfuß-Dauerfestigkeit: 1,67 2,14 5,84 7,44

statische Festigkeit: 4,13 4,88 15,49 18,06

Geschätzte Lebensdauer (Zahnfuß): 143 18 h***

*Verschleißgefahr

**Betrieb bei Grenzschmierung: Graufleckengefahr

***Bei Trockenlauf abrasiver Verschleiß, Überhitzung

Geschätzte Lebensdauer: 0,00h

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Eignung des Riementriebs

Korrosion Durch Wasser ohne Zusatzmittel

Umweltrechtliche umbauten bei Wasser mit Korro-

sionsschutzmittel

Potentialdifferenz von Materialien

Maschinenrichtlinie

UVV

CE-Zeichen

Garantie

Gewährleistung

Produkthaftung

Vertrag StGB, StPO, BGB, ZPO

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Sicht/" target="_blank">Gaia-AuKW aus technisch Sicht</a>

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Sicht/" target="_blank"><img

src="http://www.youblisher.com/files/publications/195/1164881/200x300.j

pg" alt="Gaia-AuKW aus technisch Sicht"></a>

Z1 Z2 Z3 Z4

Allgemeine Einflussgrößen bei befüllung mit 1,5 Liter je Auftriebsbehälter:

Drehmoment je Eingriff: 7,527 1,930 1,930 0,495 Nm

Drehzahl: 28,60 111,54 111,60 435,24 U/min

Nennumfangskraft: 191,05 205,39 48,99 52,66 N

übertragene Wälzleistung: 22,543 22,555 W

Abschätzung der Geräuschanregung: 31.4 43,2 dB

Wirkungsgrad: 98,62 98,46 %

Verlustleistung: 0 0 W

Tragfähigkeit nach ISO 6336

Grübchendauerfestigkeit: 1,43 1,34 2,74 2,57 *

Drehmomentsicherheit: 2,05 1,81 7,51 6,62 **

Zahnfuß-Dauerfestigkeit: 6,31 8,10 22,53 28,92

statische Festigkeit: 16,39 19,33 63,92 75,40

Geschätzte Lebensdauer (Zahnfuß): Dauerlauffähig 1) h***

*Verschleißgefahr

**Betrieb bei Grenzschmierung: Graufleckengefahr

***Bei Trockenlauf abrasiver Verschleiß, Überhitzung

1)Nur bei Tauch- oder Spritzschmierung

http://boeser-wolf.eu/

https://www.allmystery.de/themen/gw113123

https://drive.google.com/folderview?id=0B0R8tWd5dNKWZmFBeDFfWDhNb2c&usp=sharing

https://www.psiram.com/ge/index.php/Rosch

http://www.overunity.de/1797/rosch-auftriebskraftwerk-gaia-auftriebs-kraftwerk-wie-es-funktioniert/

http://gaia-energy.org/tag/aukw

http://www.rosch.ag/