Hallo zusammen,
Farmer und ich hatten etwas PN-Kontakt.
Ich habe im letzten Jahr einige Messungen mit verschiedenen Savoniusrotoren im Windkanal vorgenommen. Durchströmte, umdurchströmte, welche mit Klappen die sich auf der Gegenwindseite öffnen, mit Leitblechen und ohne...
Letztlich waren die Ergebnisse recht ernüchternd.
Was im Endeffekt abgeleitet werden konnte ist, dass wir bei dieser Bauart hier von etwa 7-8% Wirkungsgrad ausgehen können - eher etwas weniger. mehr ist nicht drin. Die optimale Last-SLZ wird bei um die 0,45 liegen.
Das deckt sich auch in etwa (eigentlich sogar fast punktgenau) mit den Schätzwerten der Beobachtungen die Farmer bei seinem Rotor gemacht hat
Davon ausgehend habe ich einige Rechnungen gemacht. Excel ist angehängt.
Durchmesser: 4,05m
Höhe: 3,8m
Übersetzung: 1:22
Cp: 8%
SLZ 0,45
R Generator: 5,1 Ohm
Da ich einige Schritte auf dem Papier gemacht habe ist das Tool ggf. nicht ganz nachzuvollziehen. Was interessiert sind die letzten beiden Spalten.
Darin ersichtlich ist die Spannung unter optimaler Last und die dazugehörige Leistung bei der Windgeschwindigkeit aus Spalte 1.
Nicht berücksichtigt sind noch das Leerlaufdrehmoment des Generators und daraus resultierende Verluste, Wirbelströme und Verluste durch das Getriebe.
Es wird jedoch folgendes schnell klar wenn man sich die Lastspannung anschaut:
Das Übersetzungsverhältnis ist deutlich zu groß für den eingesetzten Generator!
Der Midnite packt maximal 250 Volt. Diese sind bereits bei 7m/s überschritten.
Bei etwa 3m/s haben wir 108 Volt unter Last zu erwarten bei theoretischen 20 Watt die Getriebe und Leerlaufdrehmoment des Generators schlucken werden.
Hier reichen 50 Volt aus.
Es ist zu erwarten, dass bei mehr als 6-7m/s die Höchstspannung des Midnite erreicht ist und die Schutzschaltung greifen wird ( sofern hoffentlich vorhanden) bzw. das Teil in Überspannung geht.
Was man tun sollte ist, das Übersetzungsverhältnis etwa zu halbieren(!) Kann auch etwas mehr als die Hälfte sein aber sowas in dem Dreh.
Wenn man das ins Excel einsetzt sind wir selbst bei 15 m/s mit der Lastspannung noch auf der sicheren Seite, können aber dennoch ab etwa 3m/s anfangen zu laden.
Die Verkleinerung der Übersetzung ist also der erste nötige Schritt. Der Generator wird Kaum belastet was Eigenverluste angeht. Selbst bei 15 m/s und 2 KW Abgabeleistung ist dann (also mit halber Übersetzung ) nur um die 100 Watt Verlustleistung im Stator zu erwarten. Zu Überhitzung wird's also nicht kommen können.
Wenn soweit geschehen kann man schmal genauer nachrechnen und Getriebe und Leerlaufmomentverluste einbeziehen und dann eine gut annehmbare Kennlinie erzeugen. Der Savonius ist recht gutmütig was kleinere Abweichungen von der Optimum SLZ angeht.
Gut dass man es mal gerechnet hat!
So kommen wir weiter
Gruß
Max