Windrad/Windgenerator

  • Hallo nische,

    vielen Dank für die interessanten Anregungen.


    Da mein Motor/Generator eine lange Lieferzeit hat, habe ich mich auch schon im Internet informiert.

    Bis jetzt ist bei mir auch ein Savonius Rotor geplant. Parallel habe ich mir ein Buch von Uwe Hallenga gekauft.

    Der Autor beschreibt seine eigene Erfahrung mit Windrädern und stellt einen Zeichnungssatz für eine

    kleine Windkraftanlage mit 2,2m Rotordurchmesser zur Verfügung. Das ist natürlich nichts für meinen Balkon :)

    Ich finde dieses Buch als "Anfänger" sehr intessant und lehrreich. Bei Interesse ISBN 3-936896-12-7


    Gruß

    Hans

  • Experimenteller Savonius Rotor


    Das wär ein vorschlag für den balkon, wenn es dort genügend windet.


    Material:

    • 3 leere Bierdosen 0.5l
    • 4 CD's
    • ein Alurohr aussen 6 mm innen 4 mm
    • 2 Kugellager innen 6 mm aussen 19 mm (von inlineskates)
    • 2 DC-Motoren 12 V
    • Etwas Nylon-Kordel
    • MultiPlex-Holz
    • Holzleiste
    • Holz-Faser Verbund-Stange 2 m
    • ein paar Schrauben
    • 2-adriges Kabel
    • kabelbinder


    Die konstruktion ist bei den fotos zu sehen.


    Sovonius (1).jpg  Sovonius (2).jpg  Sovonius (4).jpg  Sovonius (3).jpg


    Die bleche sind mit "Pattex Repair Ge" an den CD's verklebt.

    Am alurohr ist jeweils auf höhe einer CD eine zentrierscheibe aus multiplex-holz.

    Die beiden motoren oben und unten sind mir einer kurzen nylonkordel flexibel mit dem antreibenden alurohr gekoppelt.


    savonius-rotor-skizze.jpg   savonius-rotor.jpg

    Irgenwo las ich, dass dieser typ weil er durchströmt wird, einen besseren wirkungsgrad hat.



    Das video zeigt den tripple-rotor angetrieben an einem motor mit 1.5 V

    Savonius-Rotor in Aktion


    Das geräusch stammt von der solarpumpe. Der Rotor ist nahezu geräuschlos.

    Ich bin gespannt welche spannung die beiden Generatoren liefern. Je nach bedarf wären diese parallel oder in serie zu schalten.

    Ein grössere herausvorderung ist die anlage wetterfest zu gestalten. Das heisst wasserfestes sperrholz oder metall, abdeckung aus folie für die beiden generatoren und sturmfeste verankerung. CD's zerfallen an der sonne etwa innerhalb eines jahres.

    Messwerte sind noch keine dabei, ich warte auf wind.

    Hat einer von euch einen windkanal zu hause?:P


    Savonius-Rotor bei Wikipedia (deutsch)


    Savonius-Rotor bei solar.excluss.com (english)


    Grüsse an alle nische wink2.gif

    Das einzige Problem beim Nichtstun ist, dass man nie weiß, wann man fertig ist.

  • Hallo nische,


    das mache ich doch gerne ;)


    Wir müssen aber auch wissen, was der Hans alles genau an das Step down Modul hängen möchte ?

    Nur dann können wir wissen wie groß das Step down Modul sein muss ?


    Hier mal ein Step down Modul mit 5 A und Display Anzeige.


    Der Motor kann laut Datenblatt 1,5 A somit hätten wir noch genügend Reserven für die Powerbank oder ein paar kleinen Akkus.


    Step down Modul


    Viele Grüße

    Nicole

  • Hallo nische,


    vielen Dank für Deinen Beitrag, er war sehr informativ für mich. Ich habe mich zwischenzeitlich auch mit verschiedenen Flügelformen
    und allgemein mit Windkraftanlagen beschäftigt. Es steht zwar noch nicht endgültig fest, aber aus Platzmangel wird es bei mir wohl eine
    Form mit vertikaler Achse werden. Mir ist bewusst, dass hier der Wirkungsgrad schlechter ist wie bei horizontaler Anbau. Zudem sollen
    vertikale Achsen leiser sein, was für einen Aufbau auf einem Balkon für mich geeigneter erscheint. Bezüglich Geräuschentwicklung habe
    ich allerdings keine Erfahrung. Freue mich auch weiterhin auf einen regen Erfahrungsaustausch.


    Gruß
    Hans

  • Ich machte mir gedanken über das windrad und vor allem der rotorblätter.

    Bearbeitung und formen sphärischer konkaver oder konvexer oberflächen ist eine schwierige arbeit.

    Selber formen oder kaufen, die frage stellt sich wegen des aufwandes beim selber machen und des preises beim kauf.

    Die dinger heissen Repeller, Rotorblätter,Windgenerator beim aufnehmen von energie und Propeller beim abgeben von energie, fugzeugpropeller.

    Bei einem lieferanten gibt es dies hier zu 85 Euro. Durchmesser etwa 130 cm.

    repeller.jpg


    Aus meiner erfahrung kenne ich zwei einfache selbstbau-beispiele die ich zum experimentieren vorstelle.

    Das erste ist ein windrad das sehr leicht dreht und in grösserer bauform zur anwendung kommen kann.

    Dise windräder lassen sich auch kaskadieren.

    windrad1.jpg  windrad2.jpg  windrad3.jpg


    windrad5.jpg  winrad4.jpg


    Das zweite geht einfach mit einem Velorad samt achse, gabel und geeigneten folien um die speichen gelegt.

    Es gibt eine steile und eine eher flache variante. Der angriffswinkel ändert sich zur nabe hin.

    Wieviele speichenpaare man ummantelt und steil oder flach ist durch versuch zu ermitteln.

    Sehr gute werte erreichte ich mal mit der steilen variante um alle speichen wo das möglich war, das sind 9 paare.

    Alles muss stabil, wetter- und lichtfest sein, sonst hält es nicht lange.

    Ein nabendynamo ist optimal, aber auch andere generatoren könnten angeflanscht werden


    Velorad1.jpg  Velorad2.jpg  Velorad3.jpg


    Lohnen kann auch ein blick auf die art, wie segel aufgespannt werden. Mit gut ausgerichteter stabkonstruktion kann sich die ideale sphäre des repellers selbst ausformen.


    Physikalische Grundlagen des Segelns und Schneller als der Wind segeln

    Die Konstruktion von Segeln wird durch die Gesetze der Aerodynamik bestimmt. Sie sind aeroelastische Tragflächen.

    Bei Wikipedia Segel


    Heit e flotti wuche nische wink2.gif

    Das einzige Problem beim Nichtstun ist, dass man nie weiß, wann man fertig ist.

  • Hallo Hans,


    das hört sich sehr spannend an.


    Zur Regelung der Spannung könntest Du ein Step down Modul nutzen.

    Guten Tag Nicole

    Würdes du uns bitte deine ideen für die regelung der spannung am windgenerator vorstellen. Hier sind sonst immer die gleichen am posten.

    Es ist für alle gut wenn verschiedene betrachtungsweisen und lösungen im fokus sind.

    Liebe Grüsse nische wink2.gif

    Das einzige Problem beim Nichtstun ist, dass man nie weiß, wann man fertig ist.

  • Wenn wirklich alles selber gebaut wird, dürften die Elektronik eher die kleinste Herausforderung sein.


    Bei vertikalen Anlagen kommen Darrieus- oder Savonius Rotoren zum Einsatz. Dabei hat ersterer einen höheren Wirkungsgrad (ca. 40 %, Savonius < 20%) und erreicht deutlich höhere Drehzahlen. Die dreiflügeligen Windräder, welche man von den Großwindanlagen kennt, sind am effektivsten (mit ca. 50% Wirkungsgrad). Das liegt unter anderem daran, dass bei diesem Konstrukt nie ein Flügel gegen den Wind getrieben werden muss, wie das bei den Vertikalanlagen der Fall ist.


    Dieser Nachteil der Vertikalanlagen sorgt auch für mehr Vibrationen in der Konstruktion, welche eine Herausforderung für die Verbindung von Windrad und Motor (Welle), sowie für die Stabilität des Gesamtsystems darstellen. Beim Eigenbau eines solchen Windrades kann man sich natürlich etwas aus Dachrinnen schnitzen (Winddruck getrieben) oder es aerodynamisch ausgefuchst machen (Auftrieb getrieben - effektiver, mehr Drehzahl)... da dürften der Komplexität nach oben keine Grenzen gesetzt sein ;).


    Bei dem hier angegebenen Motor dürften Drehzahlen von etwa 3000 - 4000 Umdrehungen / Minute notwendig sein um überhaupt eine Spannung von etwa 12V zu erreichen. Zumindest sind bei einigen 6, 12, 24V Motoren Drehzahlen von 3500 bis 8000 RPM angegeben. Evtl. interpretiere ich die Angaben auch falsch und lasse mich gerne eines besseren belehren.


    Wenn das stimmen sollte muss das Windrad schon ganz schön abgehen... oder man braucht ein Getriebe.


    Was mich auch interessiert ist, wie die Drehzahl des Windrades geregelt werden kann. Theoretisch kann es sich ja auch viel zu schnell drehen (bei Sturm) und somit Generator wie Ladeelektronik überlasten. Von der mechanischen Belastung mal abgesehen. Ich habe zwar schon von Stall- und Pitch Regelungen gelesen aber wie man das in so einem kleinen Projekt löst?

    Bei Stall geregelten Anlagen sind die Rotorblätter so geformt, dass ab einer bestimmten Windgeschwindigkeit ein Abriss der Luftströmung erfolgt und damit der Auftrieb unterbrochen wird. Bei Pitch geregelten Rotoren werden die Rotorblätter verstellt.


    Nein, ich bin kein Windanlagenfachmann sondern habe mir ein paar Videos zu dem Thema angesehen ^^. Alles sehr interessant und ich bin gespannt wie sich das Projekt entwickeln wird. Ich hoffe, ich habe Hans mit meiner Halbwissen-Klugscheißerei jetzt keine Angst gemacht, denke aber, dass dieses Projekt viel mehr ist als Elektronik.


    Sehr interessant jedenfalls. Das dürfte auch eine Weile dauern bis das abgeschlossen ist...


    Gruß Kai

  • Hallo nische,


    Du hast mit der Niederspannung Recht.
    Dieses Windrad wird letztlich auf meinem Balkon aufgestellt. Deshalb kann ich im Moment noch keine exakten Eckdaten nennen.
    Ich habe zwar meinen bestellten Motor/Generator noch nicht erhalten, aber im groben stelle ich mir nachfolgenden Ablauf vor.


    Mechanische Konstruktion:

    Aufnahme und Flügelgröße definieren

    Finne und letztlich Gesamtgröße definieren

    Konstruktion für Windausrichtung erstellen (Windrad soll sich in den Wind drehen können)

    Zwischentest Windausrichtung / Stabilität / Erwartete Ausgangsspannung


    Elektrische Konstruktion:

    Steuerplatine erstellen

    Thema Batterie/Puffer

    Software

    Anschluss Verbraucher

    Kombination mit Solar?


    Nur das kein falscher Eindruck entsteht, es ist ein Projekt mit ich mich beschäftigen möchte, da ich dieses aufgrund der verschiedenen
    technische Bereiche sehr interessant finde. Es ist nicht mein Ziel so viel Strom wie möglich zu erzeugen, obwohl dies ein schöner
    Nebeneffekt wäre.


    Ich denke genau wie Du, dass die mechanische Stabilität die größte Herausforderung sein wird. Die Umsetzung der elektrischen
    Komponenten wird für mich auch nicht einfach werden. Ich hoffe, ich wachse mit diesem Projekt.


    Mein Motto: Der Weg ist das Ziel.


    Gruß
    Hans

  • Hoi Hans

    Ein neues thema, das mich interessiert.

    Wie stellst du dir die eckdaten der anlage vor?

    Aus deinem starttext geht nur hervor, dass du an eine niederspannungsanlage denkst.

    Für meine eigene anlage käme nur eine leises und vertikales windrad infrage. (Wohngebiet und wechselnd böhige winde)

    Nach meinen recherchen ist die mechanische stabilität weit schwieriger als der elektrische/elektronische teil der anlage zu bewerkstelligen.

    wink2.gif nische

    Das einzige Problem beim Nichtstun ist, dass man nie weiß, wann man fertig ist.

  • Hallo Hans,


    was ist das denn für ein Dynamo ?

    Ein Datenblatt ,eine nähere Beschreibung oder der Link zum Produkt würde mich interessieren.

    Ansonsten eine schöne Idee.


    Gruß Frank.

  • Hallo Hans,


    das hört sich sehr spannend an.


    Zur Regelung der Spannung könntest Du ein Step down Modul nutzen.

    Diese haben meistens eine Eingangsspannung von 3 - 40 Volt.

    Das gute an der Sache ist, bei einem Step down Modul hat man einen sehr hohen Wirkungsgrad.

    Somit verlierst Du fast keine Leistung die Du durch dein Windrad gewinnst.


    Viele Grüße

    Nicole

  • Hallo Forum,


    ich möchte heute eine Projekt-Idee meinerseits vorstellen, mit dieser ich mich zukünftig beschäftigen möchte. Das Ziel ist, ein kleines Windrad/Windgenerator aus vorwiegend bestehenden Materialen oder selbst erstellten Komponenten zu bauen, um z.B. über eine Platine eine Powerbank oder ähnliches zu laden. Für mich ist es interessant, mich mit verschieden Themen zu befassen und ich sehe dies eher nach dem Motto “der Weg ist das Ziel“. Ich habe noch keine endgültige Vorstellung was am Ende wirklich herauskommt. Im Moment habe ich über eBay einen Windkraftdynamo aus China bestellt. Liefertermin Okt./Nov. Dieser liefert anscheinend eine Ausgangsspannung zwischen 5-24V. Diese Spannung muss natürlich irgendwie geregelt werden, aber damit beschäftige ich mich später.


    Sollte seitens Forum Interesse bestehen werde ich von Zeit zu Zeit darüber berichten.


    Viele Grüße

    Hans