Generatorfrage

Hallo,

ich hoffe es kann mir jemand hier aus dem Forum helfen, auch wenn es bei mir nicht um ein Windkraftrad geht.

Ich habe bei der Wasserbehörde einen Antrag zum Bau einer Kleinstwasserkraftanlage (kurz tiefschlächtiges Wasserrad) gestellt. Mit der Genehmigung lassen sich die Damen und Herren natürlich etwas Zeit. Diese wollte ich nutzen, um meine geplante Anlage technisch weiter voran zu bringen.

Mechanisch ist soweit alles klar, nur beim elektrischen bin ich mir überhaupt nicht sicher.
Wie gesagt, wird es eine KLEINST-Anlage. Die geschätzte Leistung liegt bei 100-200W. Ich suche jetzt also eine preisgünstige Möglichkeit die entstehende Rotationsenergie in elektrische Energie umzuwandeln um diese dann ins Hausnetz als "Eigenverbrauch" einzuspeisen. Ich weiß, dass jetzt sicherlich einige von euch über die "riesige" Leistung lächeln werden. Aber es geht mir hierbei nicht um Rendite in irgendeiner Form. Das ganze hat eher einen ideellen Hintergrund. Solide soll das Ganze aber schon sein, also keine extremen Bastelleien. Immerhin spielt sich das Ganze in Wassernähe ab und das mechanische ist für eine Lebensdauer von mindestens 20 Jahren ausgelegt.

Vielleicht sind ja ein paar unter euch die mir mit nützlichen Hinweisen helfen können.

Gruß
Mike

Hallo eisenloser,

das mit der Drehzahl ist halt auch so eine Sache. Genau kann man das ja nicht bestimmen und das Ganze ist natürlich auch Wasserstandsabhängig. Genau wie beim Wind, da weiß man das ja auch nicht so genau. Meine Überlegungen sind schon bei einem Gleichstromgenerator gelandet und dann irgendwie so ähnlich wie bei einer PV-Anlage über einen Wechselrichter ins Netz. Ich habe da mal was mit einer Protektionsbox und einem Windyboy gefunden. Aber ob das so optimal ist, weiß ich halt auch nicht. Von SMA bekommt man diesbezüglich keine Hilfe. Das Ganze ist ja auch entsprechend teuer.

Gruß Mike

Wie groß sind denn Fallhöhe und Durchfluss?

Hallo Mike,

Bei solch keinen Drehzahlen wirst du ohne Getriebe keine fertige Lösung finden und baust am besten einen kleinen Scheibengenerator wenn du wirklich darauf verzichten willst...wobei klein da auch schon wieder relativ ist.
Du musst bedenken: je langsamer ein Generator für das erreichen der Mindestspannung dreht, desto größer muss er werden und desto mehr Kupfer benötigt man. Da wird es sehr schnell sehr teuer wenn der Wirkungsgrad gut sein soll.
Man kann den Geni auch kleiner bauen und die SPulen dann mit sehr dünnem Draht wickeln. Dann hat man aber einen großen Innenwiderstand und hohe Verluste im Stator, also unter Umständen einen recht mageren WIrkungsgrad vo vielleicht nur 50%.

Der Vorteil eine solchen eisenlosen Generators liegt aber igentlich vor allem darin, dass man kein rastmoment hat und ein WIndrad schon bei sehr wenig WInd drehen und Leistung abgeben kann.
Das ist bei dir ja aber eigentlich kein Kriterium. Dein Wasserrad bietet Drehmoment en Mass. Das was du also mit einem Gentriebe an Leistung verlieren würdest, holst du mit dem dann besseren Generatorwirkungsgrad eines schneller drehenden Genis dicke wieder raus. Ich würde also zu einer Riemenübersetzung raten, es sein denn du bist bereit für den Bau eines Scheibengenerators an die 800 Euro auszugeben- mindestens!...und das ist so eine kleine Dauerleistung meiner Meinung nach nicht wert. EIne Überstzung 1: 10 kann hier seeehr viel bringen. Selbst dann sind die Drehzahlen mit etwa 120-150 UPM noch immer sehr gering aber du könntest dann beispielsweise den generatorbausatz aus dem Shop verwenden und wärst mit dem Generatorbau mit etwa 300 euro dabei und hast auch gute WIrkungsgrade bei kompakter baugröße...oder du nimmst dann einen fertigen EIsengenerator, beispielsweise soclhe wie sie in den FD-Windanlagen verbaut werden und die etwa 200 Euro kosten, dann allerdings coggen was aber auch nicht so doll stören solte.

die Frage ist auch was du mit dem Stro anstellen willst. Bei solch einer dauerlast ist sicherlich EInspeisung ins Netz eine gute lösung.
Es gibt dafür neuerdings kleine Einspeisewechselrichter aus China für sehr schmales Geld. Sie haben nur einen kleinen Spannungsbereich, für die bei dir zue rwartenden Drehzahlen die wohl nie mehr als um den Faktor 2 schwanken werden aber ideal. EIn 300 Watt EInspieser kostet da gerade mal etwa 100 Euro und kann dafpr alles was du brauchst...oder möchtest du Batterien laden?

Gruß
Max

Link zum Shop: Shop (findest du auch oben links auf dieser Seite)

Wenn du zunächst mal experimentieren möchtest, könntest du auch einen Motor für Elektroscooter mit Übersetzung verwenden. Die sind um einiges günstiger zu bekommen.

Hallo Mike,
schön das du meinem Rat gefolgt bist

Ein Getriebe ist kein Problem. Meine Favoriten sind Planetengetriebe aber auch mit einem ordentlich breiten
Poly-V-Riemen lassen sich große Kräfte übersetzen.

Die Verluste durch Reibung sind kleiner als du denkst. Bei modernen Getrieben sind das unter 1%.
Der Gen sollte aber gut gegen Spritzwasser o.ä. geschützt sein. Schließlich baust du dicht am Wasser

http://www.braun-windturbinen.com/galerie2.html

In der Galerie ganz unten wirst du einige Anregungen finden
Wenn du das Wasserrecht bekommst hast du vielleicht mehr Leistung zur Verfügung als du jetzt denkst!

Ich stimme zu das aus 12 U/min nur unter extremsten Aufwand nie nötige Spannung/Leistung
ohne Getriebe für eine Netzeinspeisung zu erzielen wäre. So ein direkt getriebener Generator
würde vermutlich im vierstelligen Bereich liegen, bei kommerziellen Kauf noch mehr.

Für einen Bruchteil dessen kannst du diese Leistung auch von einem relativ kleinen Generator
nach einem Getriebe entnehmen. Selbst wenn der mal nach Jahren versagt wäre ein Tausch,
wenn nötig auch mehrfach, immer noch günstiger als der riesen Direktläufer.

Auch ich würde ein mehrstufiges Riemengetriebe bevorzugen. Günstige Teile, auch für
etwaige Tests, erhälst du im Autozubehör. Viele Motoren setzen zum Nockenwellenantrieb
sehr stabile Riemen ein. Obere und untere Zahnriemenscheibe haben dabei normalerweise
ein Verhältnis von 1:2. Solche Teile gibt es günstig über Ebay, auch als Neuteile.
Neben dem gibt es einige Händler die deratige Riemenscheiben nebst passenden Riemen in
diversen Grössen anbieten.


Eugen

Hallo Mike,
zuerst einmal einen herzlichen Gruß an die "Wasserfront". Ich spiele auch mit dem Gedanken eine kleine Liegenschaft, die an einem Bach gelegen ist, zu pachten, um mit Wasserkraft Strom zu erzeugen. Da gibt es zur Stromerzeugung eine geniale, aber patentierte Idee. Im Prinzip ist das ein Generator mit dem Durchmesser des Wasserrades.Soweit ich mich erinnern kann sind auf den Umfang sehr viele aber nicht all zu große und damit nicht all zu teuere Magneten angebracht. Dazwischen auf einer Statorplatte die entsprechende Menge an Spulen- und schon hast du deinen Generator. Wenn es um Stromerzeugung geht, dann erst mal primär um Drehstrom.Alles Andere kannst du knicken. Gleichrichten kann man bei Bedarf allemal. Mach dich mal mit dem Funktionsprinzip eines eisenlosen Drehstromgenis vertraut. Eigentlich recht simpel. Jetzt nimmst du dir zwei Fahrradfelgen die nicht eiern und schraubst oder klebst oder schweisst ringsum sich auf den Felgen gegenüberstehende Flacheisenstücke an. Darauf kommen dann die Magnete. Es muss keineswegs jeweils ein durchgehender Eisenring sein.Die Flacheisen sollten aber mindestens immer zwei Magnete aufnehmen können. Dazwischen kommt die Statorplatte mit den Spulen. Der Rest ist "Versuch und Irrtum". Damit meine ich zB. eine Probespule mit 50 Windungen, deren Meßergebnisse du als Kalkulationsbasis verwenden kannst. Lass dir mal was einfallen, wie zwei Felgen auf eine Achse gesteckt werden können und wie dann noch der richtige Abstand für den gewünschten minimalen Luftspalt zwischen den Magneten und den dazwischen liegenden Spulen eingestellt werden kann. Ich denke mir mal, das jemand der ein Wasserrad konstruieren kann, auch in der Lage ist, einen so großen Generator zu bauen. Hier im Forum gibt es genügend Profis, die bei einem solchen verrückten Projekt mit Sicherheit mit Rad und Tat zur Seite stehen. Ich kann mir gut vorstellen, dass sich jetzt bei Einigen die Rädchen in der "Denkwarze" zu drehen anfangen. Leider passt so ein riesiges Teil schlecht auf einen Mast, sonst wäre so ein Supergenerator schon längst Standard in der Windradbranche.
Ob so ein Teil mal bei vertikalen Windrädern zum Einsatz kommt steht noch in den Sternen.
Macht natürlich mehr Spaß als so'n Teil von der Stange.

Gruß Ullrich