Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

 
toza
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Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 30.05.2016 - 11:20 Uhr  ·  #1
Hallo,

aktuell plane ich den Inselbetrieb auf meinem Segelboot, welches ich Stück für wieder ansehnlich mache.
Um festzustellen, ob Windkraft und Sonnenkraft in meinem Revier erträglich sind, habe ich ein 20 W Solarmodul und ein selbstgebautes 2 Phasen Windrad mit einer sehr geringen Leistung von 12- 14 V und max. 2 Ah. hierbei ist es mir zunächst wichtig, wo und wie ich das alles verbaue, damit es nutzt , aber nicht stört. Ausbeute ist zunächst zweitrangig.
Das Boot selber hat eine 75 Ah Starterbatterie, die ich aber nicht Versorgen möchte, weil dort eigentlich keine Leistung abgenommen wird.
Geladen werden soll eine 100 Ah Batterie die alle Verbraucher bedient. Mit den Komponenten ist es mir klar, dass ich eigentlich nur den Entladevorgang verzögere.
Und jetzt kommt die Frage: Welche Laderegler soll ich nehmen? Das Windrad könnte ich eigentlich wahrscheinlich ohne Regler der Batterie zuführen und für das Solarpanel reicht ein einfacher Solarregler. Ich würde aber gerne nur ein Paar Kabel durch das Boot führen und an die Batterie klemmen.
Meine Idee: Einen China Solarregler (überdimensioniert mit 30 A o.ä.)kaufen der für zwei Module ausgelegt ist. Einen Eingang fürs Solarmodul und einen für das Windrad.
Ich habe hier gelesen, dass man eigentlich einen Hybridregler nehmen soll, diese finde ich aber nur für drei Phasen?!
Aber vielleicht hat hier jemand eine (günstige, weil nur Probebetrieb) Idee?
Mein technisches Verständnis hält sich in Grenzen....Leider......
Danke!
XXLRay
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 30.05.2016 - 12:25 Uhr  ·  #2
Solarregler funktionieren normalerweise nicht für Windräder, da sie nicht schnell genug reagieren. Windrad auf Segelboot stell ich mir auch schwierig vor. Wenn man unterwegs ist, fährt man ja im Optimalfall mit Windgeschwindigkeit. Das Windrad hat dann also relative Windstille.
toza
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 30.05.2016 - 13:15 Uhr  ·  #3
Hallo XXL Ray,
wenn ich mit Windgeschwindigkeit fahren würde, hätte ich olympisches Gold. Segelboote fahren i.d.R. nicht schneller als Rumpfgeschwindigekeit.
Also bei 20 Knoten Wind kommt meins nicht über 6 Knoten hinaus....
Deswegen sieht man auch immer mehr Windkraftanlagen auf Segelbooten. auch weil sie mittlerweise leiser sind. Probleme macht halt die richtige Positionierung etc.
Deswegen wollte ich mit dieser günstigen Ausführung erstmal "rumprobieren"
XXLRay
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 30.05.2016 - 14:11 Uhr  ·  #4
FamZim
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 30.05.2016 - 14:41 Uhr  ·  #5
Hallo Toza

Du brauchst nur einen normalen Laderegler für Akkuladung, keinen Einspeisewechselrichter, (die langsamen).
Der normale ist superschnell da er nur den Strom durch leitet.
Er verhindert eine Überladung,durch abschaltung der Zolarzellen, schaltet bei Endladeschlußspannung aber die Verbraucher aus.
Das Windrad würde ich nur über einenGleichrichter direkt an den Akku klemmen, der überlät den schon nicht.
Die Solarzellen dann über den Regler, der schaltet die dann aus, auch wenn nur der Generator die Spannung hoch treibt.
Zum Schutz des Akkus kann mit einer Schotkidiode noch eine Verbindung zwischen Solarakku und Starter Akku gemacht werden, dann wird der auch nachgeladen bevor Leistung nur abgeschaltet wird.
Minus der Akkus alle auf eine Verbindung.
Den Regler unbedingt direkt am Akku instalieren um die Akkuspannung richtig angleichen zu können.
Sonst hat man Spannungsverluste zwischen Regler und Akku, und die Ladung wirt zu früh abgeregelt.

Gruß Aloys.
Carl
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 30.05.2016 - 18:05 Uhr  ·  #6
Man darf XXLRay nicht unterschätzen - nur weil Segelboote nicht gerade sein ausgewiesenes Fachgebiet zu sein scheinen. Passiert jedem. Ich habe z.B. aus reiner Klugscheißerei im Thread: "Mazenauer Turbine" vor kurzem Einsteins Relativitätstheorie, von der ich wenig Ahnung habe mit der Energieformel: (E=mc^2) im Zusammenhang von Masse=Energie zitiert, weil ich mich über den Quatsch da aufgeregt habe. Vielleicht hatte ich sogar recht, dann war es Glück. Wer nicht tiefer in das Thema "Segeln" eingestiegen ist stellt sich leicht mal vor, dass Segelboote im wesentlichen mit Rückenwind unterwegs sind. Dann wäre der Fahrtwind schon eine nicht zu vernachlässigende und in die Betrachtung einzubeziehende Komponente. Die meiste Zeit liegen Segelboote sogar im Hafen. Das ist - verflucht seien die vermaledeiten hinterhältigen Teufel, die in fast allen Details auf uns lauern - das mit dem Hafen ist nicht der einzige Grund warum man den Fahrtwind meist vernachlässigen kann.

Rückenwind ist beim Segelboot anders als beim Radfahrer eher ein langweiliger Antrieb - meist geht`s vergleichsweise langsam voran. Am meisten Fahrt bekommt ein Schiff bei Wind von querab, es fährt auch mit Wind aus vorderlicheren Richtungen noch schneller als mit Rückenwind - wenn es nicht gerade sehr hoch mit flappenden Segeln gegen den Wind ankreuzt.

Daraus folgt, dass auch das Windrad im Betrieb nicht so häufig quer zur Linie der Fahrtrichtung ausgerichtet steht. Es wirkt sogar noch als zusätzlicher Antrieb des Schiffes ähnlich wie ein Segel - minimal bei der Rotorgröße. Es gab aber auch Segelboote die nur mit einem Repeller (ohne Schiffsschraube) angetrieben vergleichbares leisten wie mit Segeln.

Die Windradfläche erreicht selten mehr als 0,5 qm und hat dabei meist mehr Flügel als übliche "Landräder". Hängt wohl damit zusammen, dass statt hoher Schnelllaufzahl lieber auf hohes Drehmoment gestzt wird, weil kleine Rotoren verglichen mit Großen auch ohne hohe Schnelllaufzahl gute Drehzahlwerte für den Generator liefern können Da auf dem Wasser häufiger auch eine steife Brise steht - anders als an den meisten Standorten an Land - reicht der Ertrag dann für kleinere Verbraucher oder zum Laden des vom Segler oben erwähnten 100 Ah Akkus über die ganze Woche bis hin zum Wochenendtörn.

Ob man ein Windrad zur Versorgung nimmt oder einen im Wasser nachtrailenden Propeller mit Generator an Bord hängt nicht nur davon ab, ob man letztere Alternative kennt sondern auch von der Nutzung des Bootes. Auf längeren Strecken kann der Wassertrailer sinnvoll sein, auf kurzen Törns oder längeren Liegezeiten im Hafen ist das Windrad die bessere Wahl.

Logisch das bei Bootsstillstand und bei kurzen Strecken ein Schleppseil im Wasser nicht geht oder hinderlich sein kann. Gerade bei Segelbooten sind manchmal schnelle Reaktionen notwendig, da muß das Deck und alle Seile klar sein, es darf nichts herumliegen und sich verheddern.

Im Fazit: auf langen Strecken mit vorhersehbar seltenen und übersichtlichen Manöversituationen kann ein am Schleppseil im Wasser nachtrailender Rotor eine platzsparende und sehr effiziente Lösung sein. Man staut das Ganze nach Gebrauch einfach unter Deck weg und hat an Deck dann Freiraum.

Da die Engländer-soweit bekannt mit viel Erfahrung hervorragende kleine Marine Windräder herstellen, die am Heck angebracht kaum stören ist das fast noch die bequemste Lösung.

Weil das Wasser 1000 X so dicht wie Luft ist, läßt sich dort allerdings proportional zu Windrädern bedeutend mehr Energie mit viel kleinerem Rotor und in kürzerem Zeitraum ernten und speichern.
toza
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 31.05.2016 - 09:38 Uhr  ·  #7
Danke für eure Antworten.
Ich wollte xxlray gar nicht auf die Füße treten;sorry!
@Aloys: habe ich es richtig verstanden, dass Solar und Wind getrennt voneinander an die Batterie angeschlossen werden sollen? Hatte gehofft, dass ich irgendwo einen "dualen Regler" bzw. Verteiler anbringen kann. An der Batterie hängt ja schon die Lima und der Landstrominverter. Die Pole werden langsam voll....
@carl: tolle Ausführung! Bin aber eher der Buchtenbummler und denke dass ein Schleppgenerator bei mir nicht so passend ist. Ein kleines Windrad am Heck soll schlussendlich auch am Ende angebracht werden.
Deswegen ja jetzt die einfache Variante damit ich den Geräteträger schweißen kann usw.; später kann ich ja etwas mehr Geld in die Hand nehmen.....
wieso
 
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 31.05.2016 - 10:17 Uhr  ·  #8
Hallo toza , also mir faellt da der Morningstar Tristar Laderegler ein in diversion load control

oder aehnliche idee , also alle stromerzeuger auf die Batterie und zuviel wird dan von der Batterie vom Laderegler in ein Heizelement abgeleitet

wird aber wohl etwas uebertrieben sein ..., aber haengt wohl davon ab wohin die Reisse geht :-)

Gruss Lars
FamZim
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 31.05.2016 - 12:53 Uhr  ·  #9
Hallo Toza

Wenn man Solarzellen nicht belastet steigt die Spannung nur etwa 30 % über die normalen Batteriespannung an.
Das ist ja ungefärlich für beide.
Ein Windrad dreht aber hoch auf Überdrehzahl wenn es nicht belastet wirt.
Dabei geht es jetzt nicht um die stark steigende Spannung, sondern nur um die Sicherheit der Anlage.
Bei ganz einfachen Solarreglern die einfach nur bei Überspannung den Anschluß dann frei schalten, würde das Windrad dann loslegen :fgrin:
Wenn es ein Laderegler ist, der den Eingang dann anders belastet, mit Widerstand oder so, kann das Windrad auch an den Laderegler.
An sonsten immer , aus Sicherheitsgründen, direkt mit Gleichrichter an den Akku.

Gruß Aloys.
Carl
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 31.05.2016 - 14:27 Uhr  ·  #10
So ist es, und hinter dem Akku einfach eine einfache Zehnerdiode, die erst bei Erreichen der maximal empfohlenen Ladekapazität und Batteriespannung (meist 14,5 V) den Strom in einen Verbraucher weiter leitet, um den dann überschüssigen Strom abzufackeln und so das Überladen des sonst gefährdeten Akkus zu verhindern.

Bedeutet nur einen Pfennigbetrag und ist sehr leicht (auch in der Bucht) zu beschaffen.

Der Verbraucher sollte der maximal möglichen Leistung des Windrades entsprechen, eine Heizspirale oder kleiner Tauchsieder würde wohl schon weit mehr als genug sein bei Deiner Windradgröße und ist sicherer gegen Ausfälle oder Defekte, die z.B. bei Glühlampen auftreten könnten.
toza
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 31.05.2016 - 17:16 Uhr  ·  #11
Hallo,

Danke für die Tipps.
Ich werde versuchen eure Ideen umzusetzen.
Eine Frage habe ich noch ( klingt für euch bestimmt merkwürdig)
Kann ich einen Schalter (z.B.einen für Schaltkästen) zwischen Windrad und Akku setzen? Eigentlich möchte ich die Anlage ausschalten, wenn ich nicht an Bord bin.
Carl
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 31.05.2016 - 20:05 Uhr  ·  #12
Brauchst Du eigentlich nicht, wenn Du das Windrad einfach mit einem Seil abbremst. Bei einem Schalter würde es doch weiterlaufen und Strom erzeugen!!!
Kurzschließen um abzubremsen ist für längere unbeobachtete Zeiträume auch nicht gerade das Ding!

Na dann, viel Glück und immer eine handbreit Wasser unter dem Kiel!
XXLRay
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 01.06.2016 - 08:56 Uhr  ·  #13
wieso
 
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 01.06.2016 - 09:30 Uhr  ·  #14
.... ich persoenlich finde ja diese Windrad idee genial welche im Hafen den Wind nuzt und am Mast sitzt und bei Segel "FahrBetrieb" man diese ins Wasser schmeisst und hinterher zieht als Wasserturbine
Hab mir zwar grad noch keine Gedanken gemacht , wie man sowas selber bauen kann , jedoch sag ich mal vorsichtig mit einer Teichpumpe vielleicht ...


Gruss Lars
toza
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 01.06.2016 - 11:36 Uhr  ·  #15
Das Windrad mit einem Seil zu bremsen ist eine gute Idee. Wird auch vom Lärm her bestimmt die bessere Lösung sein...
Ja dann lege ich mal los. Nur den einfachen Solarregler für das Panel muss ich noch kaufen....
Und wenn alles gut funktioniert, gibt es nächstes Jahr ein 3 Phasen Windrad mit Hybridladeregler....
Da kann ich ja euch fragen, welche Firma da empfehlenswert ist....
FamZim
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 01.06.2016 - 13:46 Uhr  ·  #16
Hallo

Mit einem einfachen Wechselschalter kann der Pluspol vom Generator entweder auf den Akku ODER kurz geschlossen werden.
Ein stehendes und kurz geschlossenes Windrad wird nur sehr langsam drehen, wenn überhaubt, da die Stömung an den Blättern kaum wirksam wird, sondern eher abreist.
Da kann vieleicht mal Jemand seine Erfahrungen hier einbringen, der nur mit Kurzschluß das Windrad sichert.

Gruß Aloys.
FamZim
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 01.06.2016 - 13:55 Uhr  ·  #17
Noch etwas

Mit einer Zehnerdiode alleine, kann man zwar die Spannung begrenzen, aber die Leistung verbrät dann die Diode selber.
Es liegt immer die Durchschaltspannung an, nur die zusätzlich Spannung geht an einen , in reie geschalteten Verbraucher.
Also steigt die Spannung noch weiter an.
Man kann aber diese Z Diode zum Steuern eines Leistungstransistors nehmen, der dann das 20 bis 30 fache an Strom durchleiten kann.
Der kann dann auch die Leistung an andere Geräte weiterleiten, kann sie auch selber, bei guter Külung verbraten.
Dann ist er selber der Verbraucher.

Gruß Aloys.
Carl
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 01.06.2016 - 14:26 Uhr  ·  #18
Ich sah das bisher so dass, wenn die Durchgangsspannung auf den Verbraucher durch die Zehnerdiode auf nicht unter dem Wert von -sagen wir 14,5 V begrenzt bleibt, das der Akku nicht in den Bereich schädlicher höherer Ladespannung gerät weil höhere Spannung dann in den Verbraucher geleitet wird, der das Überschüssige verheizt. Wenn ich Dich richtig verstanden habe, bleibt mit nur der Zehnerdiode allein auch vor derselben eine ggf. höhere Spannung erhalten, die dann den Akku überladen könnte? Es ginge mir dabei nicht um das Betreiben von Nutzverbrauchern, sondern nur um das Verheizen überschüssiger Energie, die sonst den Akku überladen könnte.

Nur die Zenerdiode wäre ansonsten eine fantastisch einfache Lösung, hab das auch schon so mit einem Drucker-Schrittmotor am Rotor hinter einem kleinen Akku installiert, mit Ledlampe, die mit der Zehnerdiode erst nach Erreichen der maximalen Ladespannung aufleuchtete,

möglicherweise ohne zu merken, dass etwas mit dem Aufbau nicht stimmt und der Akku trotzdem höhergeladen wird als gut ist...
FamZim
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Rechenbeispiel

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Gepostet: 01.06.2016 - 20:06 Uhr  ·  #19
Mal mit ein paar Zahlen.

Zehnerdioden haben meist nur sehr kleine Leistungen, da sie ohne Kühlkörper, aber dann nur zu steuerzwecken genutzt werden.
Also 14,5 V Z Diode mit 1 W Leistung.
Parallel an den Akku.
Ab einer Spannung von 14,5 V wird diese nun leitent, und leitet soviel Strom durch sich selbst bis die Spannung gleich bleibt, also 14,5 V
Für 1 W an 14,5 V darf der Strom dann 0,069 A betragen, um die Diode nicht zu schädigen.
Diese 14,5 V Spannungsferlust sind immer an der Diode, sie schaltet nicht auf null V runter, sondern verhält sich wie normale Dioden mit 0,3 oder 0,7 V Durchschaltspannung.
Schalte ich nun einen Wiederstand in reie, steigt an diesem die Spannung auch, wenn Strom fließt (0,69 A), mehr darf ja nicht. (Eine LED braucht wesentlich weniger Strom).
Wenn die dann leuchtet ist die Spannung an dem Generator auf 14,5 pluß LED Spannung gestiegen.
Das würde am Akku dann auch so sein.
Für höhere Ströme kann man aber aus normalen Leistungsdioden eine Kette schalten, auch für 10 A.
Dazu etwa 20 Dioden (10 A) in reie mit Kühlkörper schalten, die sich die Leistung dann teilen.
14,5 V mal 10 A = 145 W durch 20 Dioden = 7,25 W pro Diode.
Durch die Art und Anzahl der Dioden kann die Spannung genauer eingestellt werden, Schotkis haben ja nur etwa 0,3 V.
Mit dieser Kette bleibt die Spannung dann bei 14,5 V .

Gruß Aloys.
Carl
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Re: Inselbetrieb auf kleinem Segelboot

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Gepostet: 01.06.2016 - 21:13 Uhr  ·  #20
Aha, ich dachte bisher, wenn man nur einen Verbraucher groß genug um genau die volle Leistung des Windrads zu verbraten, die nicht mehr in den Akku gespeichert werden soll, geht`s auch. Dann müßte ich also nur entsprechend viele Zenerdioden in Reihe hinter den Akku schalten wie der Generator leisten kann und basta? Das wäre immer noch ein einfacher guter und preisgünstiger Überladeschutz.

Also was bei meinem Schrittmotor-Windrad hinter der Zenerdiode hatte war schon ein bißchen mehr, es war eine 12 V Ledleiste mit 50 Leds. Obwohl das ja auch kein großer Verbraucher ist! Hat jedenfalls soweit funktioniert, dass diese nach Erreichen der max-Ladespannung aufgeleuchtet hat. Ob`s dem Akku was genützt hat kann ich nun - seit Deiner Info - nicht mehr felsenfest behaupten. Durchgebrannt ist die kleine Zenerdiode jedenfalls nicht. Die Dinger kriegt man ja bei ebay für ein paar Euro im 100 Pack.
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