Kukate5 und passenden Generator

Hallo,

bezüglich einer Überlegung nun doch einen horizontlen Langsamläufer zu bauen hätte ich gern noch Informationen bzw. Erfahrungen zu Generatoren. Das Windrad ist eine Kukate5 von Horst Crome. Folgende Daten liegen vor:

Rotorduchmesser: 5 m
Rotorfläche: ca. 15 qm
Flügelanzahl: 6
Nenngeschwindigkeit: 8 m/s
Nennleistung bei 8 m/s: 2.200 W - bei 9 m/s: 3.300 W
Nenndrehzahl Rotor: 92 U/min
Nenndrehmoment: 240 NM
Anlaufdrehmoment: 31 NM
Schnelllaufzahl: 3
Anlaufwind: 3-4 m/s

Folgende Asynchrongeneratoren inkl. Stirnradgetriebe sind aus meiner Sicht passend.

http://www.elektromotorenmarkt…motor.html

Interessantfinde ich den 2,2 KW Motor mit einer Drehzahl von 92 oder 93 U/min am Getriebe. Diese Haben eine Übersetzung von ca. 1:15. Könnte ich solch einen Generator verwenden? Ich würde das Windrad auch so einstellen das es ab ca. 8 m/s anfängt sich aus dem Wind zu drehen. Dafür gefällt mir die Eklipsen-Reglung ganz gut. Eine Beschreibung dazu findet ihr hier:

http://home.arcor.de/wewima-windtechnik/html/eklipsen.html

Hat jemand damit Erfahrung?

Ich danke für jeden konstruktiven Hinweis...

Silvio

Nein, einspeisen definitiv nicht. Ich lebe autark und habe aus Überzeugung keinen Netzanschluß.
Ich möchte meine Batteriebänke laden und damit eine Ünterstützung für die PV-Anlage realisieren.

Seit gestern bin ich mir auch unsicher was die Generatoren mit Neodym-Magnete betrifft. Habe da was gelesen das die Herstellung derzeit sehr umstritten ist. Dabei soll eine hohe Konzentration Ratioaktivität freigesetzt werden. Das passt nicht ganz in mein 'Bild' von sauberer Energie und würde mein Gesamtprojekt etwas fragwürdig da stehen lassen.

Bezüglich des Generators würde mich interessieren ob es ratsam ist die Nennleistung des Generator genau auf die Nennleistung des Windrates bei 8 m/s auszulegen oder ob man lieber den Generator größer wählt was dann aber Nachteile beim Anlaufen bringt, da er dann noch schwergängiger wird. D.h. die Stromerzeugung setzt dann noch später ein..., was ja gerade nicht möchte.

Den Beitrag im Grundlagenbereich habe ich gelesen. Soweit ist alles verständlich. Vielen Dank an Dich.

Hallo Max,

danke für Deine Ausführung. Den Baubericht kannte ich schon, ist ne tolle Arbeit. Was mich allerdings etwas stört ist die große Seitenfahne. Sie fällt schon ganz schön ins Auge.

Wie meinst Du das mit der Erregerschaltung? Ich war der Meinung bei das im Gegenatz zu Synchronmotoren die Asynchronmotren keinen externen Erregerstrom benötigen. Liege ich da falsch?

Asynchrone Generatoren funktionieren nur, wenn sie an einem laufenden Netz arbeiten. Du brauchst eine Schaltung, die den Generator vom Netz trennt, sobald er langsamer als Netzfrequenz dreht. Ansonsten wird dein Generator als Motor betrieben.

jo....und bei Batterieladung hast du das eben auch. Man kann das über Kondensatoren machen, auch bei Inselbetrieb. Blöd ist nun nur, dass deine Spannung deutlich unter dem Btriebsniveau liegt. Somit ist das mit der Erregung auch nicht mehr ganz so simpel.

Und noch was gilt es zu bedenken!
Wenn da meinetwegen steht dass der Motor 2 KW hat, sol gilt das natürlich auch nur für die dabei erbrachte Drehzahl und somit Spannung. Die Leistung eines Generators ist nicht etwa immer prinzipiell begrenzt. Es ist so, dass sie nur einen maximalen Strom vertragen bevor sie durchbrennen. Gibt der Generator also meinetwegen 5 V ab bei einem maximalen Strom von 10 Ampere, so sind das nur 50 Watt- mehr packt er da nicht. Diese Drehzahl ist natürlich sehr klein. Dreht man den generator nun sehr viel schneller, so dass er auf 200 Volt kommt, so kann man ihm dann 2000 Watt entnehmen ohne ihn zu überhitzen.
Wieviel Verlustwärme der Generator erzeugt wird vom Innenwiderstand bestimmt. Dieser im Zusammenspiel mit dem Stromfluss (Ampere) bestimmt die Verlustwärmeentwicklung und somit Wirkungsgrad und Temperatur vor zu starker Erhitzung.

Nun steht da bei dir im Link was von 2,2 KW bei 230 Volt im Dreieck geschaltet.

2200 Watt / 230 V ergibt etwa 10 Ampere Nennstrom. Da sollte man also nicht drüber sonst wirds zu heiß...

In deinem Fall mit einem 48 Volt Batteriesystem dass dann immer so um die 50 Volt Systemspannung hat bedeutet das:

50 Volt * 10 Ampere = 500 Watt

Mehr als 500 Watt Dauerleistung machen das teil also zu heiß. Zu heiß bedeutet aber auch große Verluste in Form von Wärme und die sind nun bei 500 Watt genauso groß wie bei 2200 Watt bei 230 V und der entsprechenden Drehzahl.....das ist ziemlich mies. Noch dazu kommen nun die Verluste durch die Erregung....das kannste nochmal von Abziehen.

Letztlich hast du dann einen 500 Watt Generator mit ganz beschissenem Wirkungsgrad- keine gute Idee!

Bei Netzeinspeisung sähe das wieder ganz anders aus. Der Generator könnte schön in sienem Nennbetriebsfeld der SPannung arbeiten und wäre damit effizienter. Durch den regelbaren Spannungsbereich des Netzwechselrichters ( denn eine Batterie ist ja sehr steif...) hätte der Generator auch einen besseren Wirkungsgrad, weil durch Anstieg der Spannung der Strom weniger stark zunimmt und daudurch weniger Verluste erzeugt werden.

Kurz und knapp: für Netzeinspeisung prima, für Batterieladung großer Mist und rausgeworfenes Geld

Was kann man nun tun...? :

Man kann sich beispielsweise einen sagen wir mal 1000 Watt 12 Volt Generator besorgen. Wenn man den dann ( natürlich bei entsprechend höherer Drehzahl) auf 48 Volt- Basis betreibt, macht er eben nauch 4 KW bei gleichem Stromfluss und somit gleichen Verlusten wie vorher bei 100 Watt

Das kann ein Fertiggenerator sein die wir auch im Shop führen oder ein Scheibengenerator...da würde der kleine Bausatz für dich schon reichen.
Man muss natürlich mal überprüfen oder abschätzen ob denn die Bauteile, vor allem die MAgnete it den hohen Drehzahlen klarkommen bzw. es entsprechend auslegen.


Auch eine große KFZ-Lichtmaschiene kostet fast nichts wenn man sie gebraucht und selbst neu kauft. Wenn man da den Spannungsregler rausschmeißt kann man die auch auf 48 Volt laufen lassen...natürlich dann auch bei sehr hohen Drehzahlen...nämlich 4 mal mehr in etwa als vorher. Da hättest du dann diene Magnetfreie Version wenn du das denn unbedingt willst. Aber auch hier wird ein Feldstrom von etwa 35 bis 60 Watt, je nach Modell benötigt. Das WIndrad muss also erstmal diese Leistung erbringen bevor überhaupt erst der erste Strom in die Batterie fließen kann. WIe lange die Kohlebürsten das mitmachen...?
Gut, kann man leicht tauschen...will man ja aber nicht.
Somit landen wir also wieder bei den permanenterregten Generatoren.

NUn die Frage zum Getriebe:

Also prinzipiell denke ich, dass eine einfache Riemenübersetzung so wie im Baubericht von Hagen völlig ausreichend ist. Das Teil hat ja ordentlich Drehmoment!
ABER wenns was richtig stabiles sein soll, dann gibts andere Lösungen, auch im Selbstbau die toll funktionieren und richtig stabil sind...
Man muss etwas dafür schweißen und Bohren...oder das eben machen lassen...ist aber alles nicht so teuer.

Ich hoffe du bist des englischen mächtig, dann kannst du dir hier mal die Berichte von Chris Olsen durchlesen: Fieldlines.com
Dort schau mal in den Diaries oder unter der Rubrik "WIND".

Er hat auch Youtubevideos die ich aber grad nicht find.
Er übersetzt einen Scheibengenerator. Quasi ein Stahlkasten in den über 2 Lager die Hauptwelle rein geht. Innen wird das ganze über eine Kette und 2 dicke Zahnräder übersetzt. Miene aus dem Motorradbereich. Das ganze liegt im Ölbad und ist oben verschlossen und abgedichtet- hält sicher ewig und geht sehr leicht und auch fast geräuscharm- denke das wäre was für dich

Gruß
max

PS. auf die schnelle hab ich noch ein Video von der ANlage gefunden:

http://www.youtube.com/watch?v=5sDP9pkZPgg

Er hat aber auch einen eigenen channel den ich so schnell nicht find...da sähe man dann auch den Bau des getriebes usw...

Super Max, das klärt jetzt ein paar Fragen für mich. Die Berechnungen zu dem 2,2 KW Drehstrommotor kenne ich soweit, also mir ist bewusst das ich nicht mehr als den Nennstrom ziehen kann. Dafür ist u.a. die Drahtstärke der Wicklung nicht ausgelegt. Meine Überlegung - sorry das ich dies noch nicht mit hierrein geschrieben habe - ist die, dass ich ca. 35 m Entfernung von Generator zur Batterie habe, sprich 70 m doppelte Leitungslänge. Wenn ich da 12, 24, oder 48 Volt Gleichstrom drüber lassen will mit vielleicht 2000 Watt gehen die Querschnitte ins unermessliche. Selbst bei 10qmm sind das bei 12 V/168 A die kompletten 2000 Watt Verlustleistung, bei 24 V/ 84 A ca. 880 Watt Verlust und bei 48 V/42 A immernoch ca. 220 Watt. Daher die Überlegung mit 230 bzw. 400 V. Um dann auch den Spannungsbereich über 50 V nutzen zu können habe ich mir vorgestellt einfach einen Trafo dazwischen zu schalten der mir dann die Spannung runter transformieren kann und gleichzeitig den Strom erhöht. Mir ist bewusst das dies wieder mit Verlusten statt findet, aber immer noch besser als die großen Leitungsverluste. Im Grunde so ähnlich wie es die Netzbetreiber machen, hohe Spannungen für die langen Wege.

Ok, hast mich überzeugt das der Generator wohl doch nicht das gelbe vom Ei ist. Welchen Generator meinst Du in Eurem Shop? Unter Generatoren ist nichts zu finden - alles leer. Ansonsten würde ich die Neodym-Generatoren bei Ebay mal näher beleuchten. Was hällst Du davon? Einzigstes Problem habe ich mit meinem neuen Wissen über die Neodymmagnete. Ansonsten doch sicher eine solide Sache. Oder?

Mein lokales 230VAC Netz wird durch einen Sinuswechselrichter bereit gestellt. Dieser wird aus den Batterien gespeist. Ich möchte ja die Batterien laden und nicht in mein lokales Netz einspeisen..., weil da die Leistung nicht in der Menge benötigt wird wie sie die WKA gerade bringt. Es muss also zwingend einen Puffer dazwischen geben. Ansonsten würde die Idee von XXLRay sicher funktionieren, wobei ich auch nicht weiß wie der Wechselrichter da denken und handeln würde wenn an seinem Ausgang plötzlich ne externe Spannung anliegt.

Sicherlich kann man so einen generator dann auch mit Ferritmagneten bauen, hat besagter Chris Olson ja auch schon gemacht und auch ich habe damit schon herumexperimentiert...
Allerdings haben diese Magnete eine viel geringere Flussdichte und man braucht daher bei gleicher Generatorgröße mehr Drehzahl für die Nennspannung. Hier hats dann meiner Meinung nach irgendwann grenzen bezüglich der Stahlteile des Rotorscheiben. Man müsste das ganze dann wuchten damit bei hohen Drehzahlen keine Schwingungen entstehen. Die Übersetzung muss dann eben entsprechend groß sein aber das bekäme man schon hin. Bei der langsamdrehenden Kukate würde ich mal schätzen dass in Verbindung mit dem kleinen Bausatz aus dem Shop etwa 1:15 bis 1:20 nötig wären...vielleicht acuh nur 1:10, müsste man mal abchecken...aber sowas in der Art. Je größer, desto günstiger für den Generator.

Die fertigen genis aus dem SHop muss ich erst noch wieder durchmessen, es gibt aber noch welche. Das sind kleine 500 Watt-Generatoren, bürstenlos, permanenterregt ( und ich glaub sogar nur durch Ferrite) aber keine eisenlosen Generatoren. Sie haben also etwas cogging aber auch nur beim andrehen, laufen die Teile erstmal, merkt man davon quasi nichts mehr.

Max

Nun, das mit den Drehzahlen ist von Generator zu Generator unterschiedlich. Prinzipiell ist es aber so:

1. Je größer die Drehzahl, desto weniger Kupfer muss rein, desto geringer ist der Widerstand, desto besser ist der Wirkungsgrad und umso günstiger ist das Teil auch.

2. Generatoren die von Natur aus langsamer drehen um eine bestimmte Spannung bei ordentlichem Widerstand zu erreichen kosten entsprechend mehr, sind stabiler ausgelegt und brauchen aber auch eine größere Übersetzung.

Ein Modell welches ich dir jetzt im Detail empfehlen kann hab ich grad nicht, ab und an kommen aber bei Ebay immer mal ganz nette Dinger rein- ist auch etwas Glückssache. Gute Generatoren fertig zu kaufen ist meist sehr teuer. Was würdest du denn für den Geni ausgeben wollen...?

Wenn du etwas sehr hochwertiges möchtest und beriet bist etwas Geld in die Hand zu nehmen, dann hätte ich da vielleicht noch einen Tip für dich

Du kannst mal bei nach Gödecke Antriebstechnik / Aerocraft googeln. Denen habe ich für ihre 2,5 m Anlage Generatoren aus Dänemark besorgt. Dabei handelt es sich um 1 KW -Generatoren mit sehr guten Werten, EISENLOS also sehr leichtgängig und sehr sauber verarbeitet und isoliert. So ein Teil könnte man übersetzt prima verwenden- allerdings sind die Dinger auch nicht so ganz billig, unter 800 ist da sicherlich nichts zu machen.

Ich bin am Montag dort. Ich fahre mit Uwe zur Messe nach Husum und wir schauen dort auf dem Weg vorbei. Wenn du interessiert bist, dann frag ich mal nach...

Ansonsten, da du das in deiner PN erwähnt hast...

Die Bremse würde ich nicht auf die langsame Welle setzten. Wenn das getriebe entsprechend dimensioniert ist, dann bau sie dahinter auf die schnelle Welle. Dadurch hast du an der Bremsscheibe eine viel größere Umfangsgeschwindigkeit. Somit kannst du mit weniger Bremskraft viel schneller und besser abbremsen und das ganze kann kleiner ausfallen.

Gruß
Max