Du würdest in dem Fall idealerweise jeweils 2 Batterien von einem Typ mit zwei Batterien vom anderen Typ parallel schalten die so entstandenen zwei 4er Blöcke dann in Reihe schalten. Damit bleibst Du bei 24V und die Kapazität jedes 4er Blocks ist identisch.

Balancer machen hier nicht viel Sinn, da die jeweils parallelen 4er Blöcke sich automatisch balancen und sich die Innenwiderstände bei 2 solchen 4er Blöcken in Reihe eh kaum unterscheiden werden.

Wichtig, vor dem verschalten, sollten alle Batterien (einzeln) auf einen einheitlichen Ladezustand gebracht werden, das vermeidet (große) Ausgleichsströme bei der Parallelschaltung und stellt gleichzeitig sicher, dass die in Reihe geschaltenen 4er Blöcke keine (nennenswerten) Differenzen aufweisen.

Lagenergie (Potentielle Energie) Epot =m⋅g⋅h

Einheit: Joule (J) 1J =1Nm

m in kg in Deinem Fall 1500kg

g in N/kg = 9,81N/kg

h in m, in Deinem Fall 1000m

Also ergibt sich Epot = 1500kg * 9,81N/kg *1000m = .... Nm

Immer die Einheiten mitführen, gibt dann Hilfe ob das Ergebnis richtig sein kann.

Zu der angegebenen 219 Kette musst Du natürlich auch ein 219er Kettenblatt verwenden. Die gibt es allerdings erst so ab 60 Zähnen aufwärts. Diese Ketten werden im Zweitaktbereich (hohe Motordrehzahl, geringes Drehmoment) bei Direktantrieb eingesetzt. Beispiel für 219er Kettblatt (Kettenblattaufnahme passend zur Achse nicht vergessen):

https://cocolino-fashion-point.de/epages/70c2a22a-aa5e-4fa3-9f90-47183c3ceec2.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/70c2a22a-aa5e-4fa3-9f90-47183c3ceec2/Categories/219er_Ritzel__Ketten/219er_Kettenblaetter

Für Honda 4Takt Motoren, oder deren Derivate, sowie für e-Antriebe und Schalter werden üblicherweise 420er Ketten verwendet (niedrigere Drehzahl aber höheres Drehmoment). Die gibt es auch mit kleiner Zähnezahl, aber Ritzel und Kettenrad müssen natürlich für die selbe Kette ausgelegt sein. Hier Beispiel für Bezugsquelle (die haben auch die 219er):

https://www.keep-racing.de/antrieb/kettenbl-tter-ritzel/kettenrad-geteilt

Achtung: Die 219er und die 420er Kettenblätter haben unterschiedliche Aufnahmesysteme (bei der 420er sind die Systeme eine Einheit mit dem Zahnkranz).

Die großen DC- Ladesäulen werden normalerweise bei Industrieansiedelungen, an Tankstellen oder in Ladeparks aufgebaut.

Diese Anlagen haben in der Regel direkten Zugang (über einen Trafo) zum Mittelspannungsnetz.

Somit ist das kein Problem.

Einer der größten Ladeparks ist z.B. in Hilden, da befindet sich nebenan ein Rechenzentrum, das einen enormen Strombedarf hat, die Infrastruktur ist also da und wird in dem dem Fall durch eine leistungsfähige PV-Anlage ergänzt.

https://seedandgreet.de/

Beispiele:

Photovoltaik:

Strahlungsenergie (von der Sonne) wird in elektrische Energie gewandelt.

Verbrennungsmotor:

chemische Energie (Öl) wird in thermische Energie gewandelt und ein (kleiner)Teil davon in mechanische Energie

Elektromotor:

elektrische Energie wird in mechanische Energie gewandelt

Das Metallgehäuse eines Wechselrichter sollst Du erden (ist aber normalerweise intern mit dem Schutzleiter verbunden und damit geerdet).

Die Gleichspannung von PV-Panel und Batterie wird nicht geerdet (weder+ noch -)

Normalerweise gibt es aber beim Wechselrichter auch den deutlichen Hinweis , dass die Panel / Batteriespannung nicht geerdet werden darf.

Wasser hat eine Wärmekapazität von 4,18 kJ hat. Dies bedeutet, dass man 4,18 kJ Energie benötigt, um ein 1 kg Wasser um 1 K zu erwärmen

1L Wasser entspricht ca. 1kg (temperaturabhängig)

Null auf der Celsius-Skala (0 °C) entspricht 273,15 K, mit einer Temperaturdifferenz von 1 °C äquivalent zu einer Differenz von 1 K

1 kiloWattStunde (kWh) = 3600 000 Nm = 3600 000 Ws= 3600 000 J = 3600 kJ

Um 1 kg (ca. 1L) Wasser um 1 Grad zu erwärmen werden ca. 1,16 Wh benötigt.

Tauchsieder 230V, 4,5A = 1035W

Temperaturdifferenz =38Grad-15 Grad =23GradC, wie oben erwähnt ist die Temperaturdifferenz von 1 °C äquivalent zu einer Differenz von 1 K

Somit wir zur Erwärmung von 150kg Wasser um 23K eine Energie von:

1,16Wh/kg*K*150kg*23K= 4002Wh benötigt

Somit kann der Tauchsieder die Wassermenge in folgender Zeit um 23K erwärmen:

4002Wh/1035W = 3,866h = 232min (1h = 60min)

Die Rechnung gilt ohne Berücksichtigung tatsächlich vorhandener Verluste.

spezifische Wärmekapazität (Werte und Hintergrund):

https://de.wikipedia.org/wiki/Spezifische_W%C3%A4rmekapazit%C3%A4t

Das Bild fehlt, aber:

Im höchsten Punkt haben wir Potentielle Energie:

W_POT = m · g · h

Im niedrigsten Punkt haben wir bis zum Aufschlag kinetische Energie:

W_KIN = 0,5 · m · v²

Die kinetische Energie am Aufschlagpunkt entspricht dabei (ohne Berücksichtigung von Verlusten) der Potentiellen Energie im Höchsten Punkt.

Grundsätzlich ist das kein Problem. Die beiden Batterien sollten jedoch die gleiche interne "Technologie" (z.B. AGM, Bleigel,...)nutzen, damit Ladeschlussspannung und Ladeverhalten vergleichbar sind.

Das Ladegerät (hier der Solarladeregler), sollte auf den Batterietyp (z.B. AGM) eingestellt werden.

Einfache Hintergründe:

http://www.bsabatteries.de/ladung_agm_batterien.html

Weil der Strom normalerweise aus in der Natur vorkommenden Energieträgern "generiert" wird.

Fossile Energieträger (meist durch Verbrennung):

• Kohle (über Dampferzeugung, Generator)
• Gas (Turbinen, Generator)
• Öl (Motor, Turbine, Generator)
• ..

Erneuerbare Energieträger (nur bei Biomasse über Vergasung / Verbrennung):

• Sonne (z.B. Photovoltaik)
• Wind (z.B. Windkraftwerk)
• Biomasse (Holz, Gärgase,...)
• Wasser (Wasserkraftwerk)
• ---

Bei den fünf Jahren hast Du etwas falsch verstanden:

Bei den rund 9000 für niedrige Umlaufbahnen vorgesehenen Satelliten genügt bereits die atmosphärische Reibung, um sie nach einem Ausfall der Steuerung innerhalb von fünf Jahren zurück auf die Erde stürzen (verglühen) zu lassen.

Also nach einem Ausfall, oder Defekt dauert es fünf Jahre bis sie verglühen.

Weitere Infos siehe auch:

https://de.wikipedia.org/wiki/Starlink

Und ja, Ressourcenverschwendung ist leider überall, denke mal an Milliarden von Mobilfunkgeräten und sonstigen "Gimmicks", die meist noch nicht mal 5Jahre lang betrieben werden.

Das europäische Verbundsystem (Energieverbund (EV)) ist ein europaweites Stromnetz aus Hoch- und Höchstspannungsleitungen zur Verteilung von elektrischer Energie innerhalb Europas.

Details und Hintergründe:

https://www.energie-lexikon.info/europaeisches_verbundsystem.html

https://de.wikipedia.org/wiki/Europ%C3%A4isches_Verbundsystem

https://diercke.westermann.de/content/europa-stromerzeugung-und-verbrauch-978-3-14-100700-8-85-3-0

• Pro m² kannst Du bei aktuellen Panels mit ca. 200Wp rechnen, damit ergeben sich 35m²*0,2kWp/m² =7kWp.
• Je nach Wohnort (Solareinstrahlung) kannst Du pro kWp mit ca. 700kWh-1000kWh /a (Jahr)e-Energieertrag rechnen.
• Sowohl für Warmwasser wie auch für Heizung gibt es recht günstige Wärmepumpen, mit einem entsprechenden Wärmespeicher, so kann auch elektrischer Speicher eingespart werden.
• Wenn ein Teil der Panels direkt für die Wärmeerzeugung genutzt werden soll (natürlich viel geringerer Wirkungsgrad als mit Wärmepumpe), können die PV - Ausgänge (DC) auch ohne Wandlung direkt auf entsprechende Heizungselemente gelegt werden (reine Widerstände arbeiten auch mit Gleichspannung /DC).

Beispiel Solareinstrahlungskarte Deutschland:

https://www.solarwatt.de/photovoltaikanlage/photovoltaik-know-how/solarenergie/einstrahlungskarte

Deine grundsätzlichen Ideen sind gut.

Du wirst auch evt. eine Miniturbine für Dein Fallrohr finden, aber das wird sich nicht rechnen. Zur Energieberechnung:

Nach der Formel gilt: E = m x g x h = aa kg x 9,81 m/s² x 5m = yy J (sprich "Joule", die Einheit der Energie). Bei so einer Miniturbine solltest Du maximal von einem (Gesamt)Wirkungsgrad von 50% ausgehen (also Ergebnis von oben mal 0,5 ergibt die generierte elektrische Energie).

aa = die gesamt verfügbare Wassermenge in l (für die Berechnung genügt 1l = 1kg)

Die 5m ist die angenommene Fallhöhe, die sollte natürlich durch die echte Fallhöhe ersetzt werden.

Zur Umrechnung J in kWh: Ein Kilowatt (kW) entspricht 1 kJ pro Sekunde oder 3600 kJ = 3,6 MJ = 1 kWh pro Stunde.

Mein Gedanke: Eher in 4 Solarpanels mehr investieren (die sind preiswert) und diese z.B. für den Winter (tiefstehende Sonne) senkrecht an der Südwand des Hauses montieren.

Beispiel für 310W Panels:

https://shop.gwl.eu/Solar-PV-Systems/Solar-panel-GWL-Sunny-Mono-310Wp-60-cells-ESM-310-Full-Black-Pack-4-pcs.html?cur=1

Je nach Ausstattung (für Einfamilienhaus) ca. 800-1600€ siehe z.B.:

https://www.conrad.de/de/p/hager-zb341x29n-zb341x29n-verteilerschrank-aufputz-unterputz-teilversenkt-1845480.html?hk=SEM&WT.srch=1&WT.mc_id=google_pla&s_kwcid=AL%21222%213%21378497271724%21%21%21g%21%21&ef_id=CjwKCAiAq8f-BRBtEiwAGr3DgT56mJgXHj9CDdV12GWpqggtAsvRIUk89VzIpXoPx83681EDrVJhVRoCLtsQAvD_BwE%3AG%3As&gclid=CjwKCAiAq8f-BRBtEiwAGr3DgT56mJgXHj9CDdV12GWpqggtAsvRIUk89VzIpXoPx83681EDrVJhVRoCLtsQAvD_BwE

Bleileitungen wurden seit 1973 in der BRD nicht mehr verbaut, in der DDR noch vereinzelt bis 1989, seit 2013 sollten sie eigentlich ausgetauscht sein. Einzelfälle mit Bleirohren gibt es wahrscheinlich noch.

In Wien wurden die noch vorhandenen (Blei)Rohre bis 2007 ausgetauscht.

So erkennt man Bleirohre:

Beim Abklopfen von Leitungen, wozu sich am besten ein metallischer Gegenstand eignet, klingen Bleirohre dumpf.

Mit dem Fingernagel,einem Messer, oder einer Münze lassen sich Bleirohre (sehr)leicht einritzen. Normalerweise glänzt der entstandene Riss silbern.

Hier einige weitere Hinweise:

https://www.test-wasser.de/bleirohre-erkennen

https://www.sueddeutsche.de/geld/altbauten-gefahr-durch-bleirohre-1.3182377

Wenn Wasser (Warmwasser, oder Heizung) über eine PV (PV-Strom) erwärmt werden soll, gibt es mehrere grundsätzliche Möglichkeiten:

• Betrieb einer / oder mehrerer Wärmepumpen (die effektivste Art, um aus Strom Wärme zu machen) (hoher Invest, hoher Gesamtwirkungsgrad, große Flexibilität)
• Anbindung der Heizelemente über PV - Netzstrom (230/400V) (mittlerer bis kleiner Invest, Standardkomponenten, flexibel, schlechter Wirkungsgrad)
• Direkte Anbindung der Heizelemente an die PV-Panels (kleine Investition, unflexible Nutzung PV-Strom, Wirkungsgrad geringer als in Fall1, höher als in Fall2, da Umwandlungsverluste entfallen.

Einbindungen in die meisten vorhandenen Heizungen sind fast immer möglich.

Was letztendlich Sinn macht, hängt von den eigenen Anforderungen und vom eigenen Gesamtkonzept ab.

Also der Ohmpilot von Fronius ist nur Eine von ganz vielen (Steuerungs) Möglichkeiten um PV-Strom gezielt für die Warmwasseraufbereitung / Heizung zu nutzen. Hervorragende Steuerungsmöglichkeiten bieten die meisten Energiemanagementsysteme. Beispiele:

http://smartfox.at/smartfox-pro.html

https://www.voltoplus.com/shop/voltoplus/167/voltoplus

Beispiel für eine Komponente für Fall 3 (hier als hybride Wasserspeicher)in unterschiedlichen Leistungsauslegungen:

https://www.g2-energy-systems.de/store-products.php?seo=hybrid-elektrische-wandhaengende-warmwasserspeicher-mit-1-waermetauscher-fuer-elektrischen-betrieb-und-photovoltaikbetrieb-100-200-l-liter

Grundsätzlich kannst Du natürlich auch in einer Arduino Schaltung jedes Potentiometer verwenden. Wichtig ist erst mal, wozu soll es eingesetzt werden, welcher Widerstandsbereich ist für die Anwendung nötig. Die Leistung des Potentiometers sollte bei Eingangsbeschaltung für einen Arduino eigentlich eine untergeordnete Rolle spielen.

Also schaue Dir die geplante Schaltung an, entweder sind die Poti-Werte gegeben, oder Du musst sie anhand der verfügbaren Parameter berechnen. Dazu genügt in der Regel das Ohmsche Gesetz: U=R*I ; U in V, R in Ohm, I in A (wobei beim Arduino eher dann die Umrechnung in mA nötig ist).

Die Spannungsversorgung regelst Du natürlich nicht über ein Poti, sondern über einen Spannungsregler.

Einige Hinweise und Hilfen für den Arduino:

https://forum.arduino.cc/index.php?topic=439919.0

Beispielprojekte:

https://wiki.hshl.de/wiki/index.php/Projekt_52:_Lautst%C3%A4rkeanzeige_und_Visualisierung

Hier findest Du sowohl Erläuterungen, wie auch Übungsaufgaben und Lösungen:

https://www.uebungskoenig.de/physik/8-klasse/energie-arbeit-und-leistung/

https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung

http://www.dsuw.de/web1_dsuw/schule/P09_Loesungen_Induktion_II.pdf

https://www.grund-wissen.de/physik/mechanik/arbeit-leistung-energie/aufgaben.html

Viel Freude beim Lernen und ebenso viel Erfolg bei dem Test.

Solarkabel mit 4mm² oder 6mm² werden am Häufigsten verwendet, es gibt aber auch Kabel mit 2,5mm² und 10mm² Kabelquerschnitt. Andere Querschnitte sind im PV Bereich (fast)nicht verfügbar.

Von daher, da ein Solarkabel für die (Installations)Umgebung schon sein sollte, wirst Du vermutlich ohnehin das 4mm² Kabel mit am Günstigsten bekommen, da es in Massen produziert wird.

Deshalb der Tip:

Nehme ein 4mm² Solarkabel für Deine Anwendung und Du hast automatisch sowohl die mechanische Stabilität des Kabels, wie auch einen geringen Spannungsfall über der Leitung.