Grundsätzliche Berechnung eines Generators

Hallo Luftikus,



Leider ja

Es wäre aber schön wenn es so leicht wäre...

DIe ganze Sache ist sehr Standortabhängig. Da muss man sich erstmal schlau machen wie es vor Ort mit dem WInd aussieht. Weil Kleinwindanlagen in der Regel auch sehr niedrig stehen spielt die Beschaffenheit der nahen Umgebung eine sehr große Rolle. Es reicht also nicht aus, sich Daten von Wetterstaionen zu besorgen. Wenn man es genau angehen will, sollte man eine kleine Messstation mit Datenlogger aufbauen. Die kosten so ab 200 Euro. Für den Zeitraum von mindestens einem jahr sollte man dann am geplanten Standort Aufzeichnungen machen, denn:

auch wenn die Durchschnittswindgeschwindigkeit für den Standort bekant ist, so sagt das noch nichts über die Häufigkeitsverteilung der einzelnen WIndstärken aus und genau das ist eine sehr wichtige Information. Doppelte WIndstärke heißt 8-fache Leistung.

Als Beispiel nehmen wir mal 2 viktive Standorte mit jeweils 4 m/s mittlerer WIndgeschwindigkeit. bei dem einen Standort weht der Wind durchgehend mit 4 m/s, der andere STandort hat ein halbes Jahr Flaute und ein halbes Jahr lang WInd mit 4 m/s.

Der Standort mit der Halbjahrsflaute bringt hier die 4 Fache "Leistung" wie der STandort mit durchgehend kleineren WIndgeschwindigkeiten....und das bei gleichem Durchschnittswind.
Man muss die Winddaten also entsprechend auswerten (Weibullverteilung).

Hat man all das nun geschafft, kann man sich für den Messstandort nun ausrechnen wie viel Leistung eine wie großen Anlage unter der Berücksichtigung der Rotorfläche und dem Wirkungsgrad der einzelnen Aggregate erbringen kann.

Kennt man dann den Rotordurchmesser, so kann man sich anschließend an die Berechnung des Generators und der Flügel machen oder eben netsprechende verfügbare Anlagen auswählen...

Für die verschiedensten Standorte kommen also teilweise sehr unterschiedliche Ergebnisse heraus was die benötigte Rotorfläche und damit auch die Wahl des Generators beträgt.

Man könnte da nun tausende DInge noch beachten aber der AUfwand ist doch recht groß dann. Ich denke aber dass die angesprochenen Punkte so das Basisprogramm sind wenn man in etwa da hinkommen will wie man das gerne hätte.

Gruß
Max

Für 5.000KWh Jahresverbrauch:

5.000KWh / (365 Tage * 24 Stunden) = 571W ist die durchschnittliche Leistung, die du benötigst. Das ist aber nicht die Generatorleistung. Denn um im Schnitt auf 571W zu kommen musst du auch mal mehr als 571W produzieren um windlose Tage ausgleichen zu können. Grob geschätzt sollte das mindestens ein 2KW-Generator sein. Im Jahresmittel kannst du grob mit 3m/s Wind rechnen. Im Grundlagenbereich findest du Formeln zur Leistungsberechnung, die dir helfen zu ermitteln, wie groß dein Windrad sein müsste, um bei 3m/s eine Leistung von ca 500W abzugeben.

Das ist einfach komplett aus dem Bauch raus geschätzt.

Jetzt wegen dem Bauch, oder wie ?

Es geht um die Berechnung der Wattzahl eines Generators, und in Generatoren ist der Beitrag drin.

So aus dem Bauch ist ja schön und gut, aber als Grundlage für einen (teuren) Generator bräuchte ich schon etwas genauere Angaben, um mit einem Bau zu beginnen. Hinterher umfrickeln ist nicht so einfach

Also, es geht um einen "Universal"-Generator, von dem man jetzt noch nicht den Standort weiß (und die Windverhältnisse) und der 5.000 KWh/Jahr oder mehr bringen soll (auch, wenn der Standort nicht optimal ist).

Kann noch jemand 2 KW bestätigen oder hat noch wer einen anderen Vorschlag ? Bin für alles dankbar !


lg, Luftikus

Hallo,

ich meinte, dass der Beitrag nicht smit Scheibengeneratoren im Speziellen zu tun hat, dies ist das Forum für Scheibengeneratoren.

Der Beitrag ist meiner Meinung nach eher eine grundsatzfrage der Auslegung einer Kleinwindkraftanlage,...

Hallo Luftikus,
Was du fragst klingt ein bissl wie:
"Hallo, ich hätte gerne ein auto mit 150ps selbst konstruiren, ich kenne mich aber nicht aus"...
Will ned gemein sein aber hört mann oft dass eine WKA selbst zu bauen ist einfach. Es ist nicht dem fall!!!
Windenergie zu extrahieren und in strom zu transformieren ist eine komplizierte Sache. Besonders wenn mann solche hoch leistung sucht.
Es gibt verdammt viele bereiche die zusammen mitspielen, Strömungsmechanik, elektroteknik, werkstofteknik...usw. Es gibt immer die möglichkeit sich selbst ein WKA zu bauen.. aber dafür muss mann sich dokumentieren (ich meine sich selbst und wirklich )
Ein Rat von mir wäre dass du dich ein buch (oder zwei) kaufst, dass du dich ein bissl über wind energie dokumentierst. Hugh Piggot hat eins der sehr interessant ist in english aber schon gut:-)
Mfg,
Hadrien

Wenn dein Windrad die gewünschte Leistung nicht bringt, hast du vom schönsten Generator nichts. Deswegen ist der Weg normalerweise umgekehrt. Aus deiner gewünschten elektrischen Arbeit und deinen Windverhältnissen errechnest du, wie groß dein Windrad sein muss. Dann kannst du aus dem Umfang und der geplanten Schnelllaufzahl die Drehzahl des Windrades errechnen. Diese Drehzahl ist dann unter anderem eine maßgebliche Planungsgröße für deinen Generator.

Umgekehrt ist es unglaublich schwierig, ein Windrad nach einem Generator zu bauen, der für einen komplett anderen Drehzahlbereich gebaut wurde. Den Generator nach der Drehzahl des Windrades zu bauen ist ungleich einfacher, wenn man sich ohnehin schin die Mühe macht, den selbst zu bauen.

Deswegen ist meiner Meinung nach dein Ansatz zuerst den Generator zu bauen und danach zu sehen, was für ein Windrad zu bauen, das zum Generator und deinen Energiewünschen passt verkehrt. Damit scheine ich auch nicht allein zu sein. Unter Umständen bekommst du nämlich heraus, dass dein Windrad die nötige Drehzahl für die Ladespannung erst bei Sturm schafft, auch wenn die Leistung deutlich über der Nennspannung des Generators liegt.

Ok, wenn du das so angehen willst (obwohl das eigentlich quatsch ist) würde ich dir bei einem "durchschnittlichen" Standort dazu raten, einen Generator mit etwa 3 bis 5 KW zu bauen. Das ergibt dann einen Rotor von etwa 4 bis 5 Metern.

Gruß
Max

Bei der Angabe des Rotors meinte ich Durchmesser, hätte ich vielleicht anmerken sollen...

Nun, 4 bis 5 m Durchmesser mag recht viel klingen, ist es je nach Stanort aber nicht. Das mit der Verteilung der einzelnen WIndgeschwindigkeiten hatte aich ja schon angesprochen. Alleine da kann es große Unterschiede geben.

Rechnen wir doch mal ein klenes Beispiel für einen STandort mit 3,5 m/s mittlerer WIndgeschwindigkeit, ohne dabei auf die Weibullverteilung einzugehen:

Für einen Rotor von 5 m Durchmesser und einem Wirkungsgrad von 35 % Wirkungsgrad ergibt sich bei dieser Windgeschwindigkeit eine Leistung von etwa 120 Watt. Übers Jahr ergäbe das einen Ertrag von etwa 1050 Kwh.

Bei 4,5 m/s Durchschnittswind wären es knapp 2500 Kwh und bei 5 m/s ( und das gibts kaum ) sind es 3200 Kwh. Bei Netzeinspeisung sicherlich ein gutes Drittel mehr aber das hast du scheinbar wohl nicht vor wenn du davon sprichts öfter den Standort zu wechseln. NUn kann je nach verteilung der WIndgeschwindigkleiten der Ertrag natürlich noch deutlich steigen denn in höheren WIndgeschwindigkeiten steckt viel mehr Leistung als in den kleinen...

Aber so in etwa in der Größenordnung 5 m bist du schon ganz gut angesiedelt.

SIcherlkich ist es auch möglich, erst den generator zu abuen und dann den Rotor, allerdings dreht ein großer Rotor ja auch sehr viel langsamer als ein kleiner. Mann muss den generator also auf die zu erwartenden Drehzahlen abstimmen, es sei denn man baut mit Getriebe, dann siehts wieder etas anders aus, aber auch nur etwas

Man kann mit der schnellaufzahl des Rotors variieren aber auch nur in einem recht schmalen Bereich. Wenn du einfach erst irgendeinen generator baust und dann einen rotor dazu fertigen willst, ohne dir vorher über dessen Abmaße klar zu sein, dann geht das auf jeden Fall in die Hose. Nun wo wir etwa wissen was du benötigst, ist es leichter die rihtigen Spezifikationen zu wählen.

EIne 5 m ANlage ist nun allerdings auch nicht mehr besonders portabel.

Wenn es dir wirklich darauf ankommt, würde ich vielleicht eher zu Solar raten. Hier kann man wesentlich besser kalkulieren, kompakt stauen und ohne viel Aufwand am neune Stanort installieren.


Den threat kannst du hier gerne weiterführen, auch dann wenns an die berechnung des Generators geht, dann hat man alle Überlegungen zum Thema an einem Ort und nicht übers Forum verteilt..
Gruß
Max