Ja, die Berechnungen sind schon ganz ordentlich.
Wirkungsgrad (aerodyn.) würde ich aber bei diesen kleinen Abmessungen höchstens 0,25 an setzen.
Kämst bei 1m Höhe auf ungefähr 100W bei 11 m/s und 0,75 Generator-C_p.
Eigentlich ist TSR 4 besser als 5, aber da wird der Ø noch geringer. Also lassen.
Die Hersteller gehen ja runter bis TSR 3 und noch tiefer, mit negat. Konsequenzen. Aber: Der Selbstanlauf gelingt wegen breiterer Blätter leidlich irgendwann bei ner Windbö.
Deine 3 !!! bezüglich "nur VAWT" würde ich allerdings bezüglich Darrieus ersetzen durch 3 ???.
Kannst ja mal im Forum Umfrage starten, wer - zumindest in diesen kleinen Abmessungen - einen Darr. zur Zufriedenheit generiert hat.
Frag auch mal im Nachbarforum
www.daswindrad.de
Wenn zufrieden stellende Lösung, dann lass es mich bitte wissen.
C-Rotor,
Lenz und Wanda sind übrigens VAWT aber keine Darrrieus-Rotoren! TSR um 0,7. Brauchtest Du also ein Getriebe, was aber bei Wid.-Läufern akzeptabel ist.
Funktionierende Lösungen für kleine HAWT gibt es einige.
Der wohl einzige Vorteil beim Darr. ist das besondere Design. Man hat eine WA (ob W
KA nennenswert ist zu beweisen), die nicht so aus sieht.
Vieles Andere ist Mythos, Glauben, Legende, was sich die Händler gern zu Nutze machen.
Meine Meinung: Wo der Wind arg zerwirbelt ist und die Windrichtung sich in der Minute 6x grundsätzlich ändert, ist für beide kein lohnenswerter Standort.
Außerdem kommen kleine HAWT damit sogar gut (wahrscheinlich besser) zurecht, wie die
Flip oder der
Rutland-Generator gezeigt haben.
Möglichkeit zur Sturmsicherung bei HAWT übrigens zahlreich, bei kleinen Darr. eigentlich nur Generatorkurzschluss, bei Wid.-Läufern - ja gibt es da überhaupt was Zuverlässiges?
Wenn Du aber doch Wert legst auf Deine persönliche Dasillusionierung, so bin ich bereit, Dir eine Empfehlung zur Blattbreite zu geben, denn die ist wesentlich für die TSR.
Zum Generator noch:
70W sagt erst mal wenig, wenn die Messbedingungen nicht dabei stehen.
Wichtig wäre, dden maximal möglichen Strom fest zu stellen, den der Gener. zumindest 10 min thermisch aushält. 10 min. deshalb, weil man hoffen kann, dass danach der Sturm abgeflaut hat. Der 50-Jahres-Wind ist auch für 10 min definiert.
Dazu möglichst schon Gleichrichter verwenden (mit ausreichender Wärmeabfuhr!).
Gener. mit z.B. 350 U/min oder auch höher mittels Bohrmasch. etc. antreiben.
Belastung mittels geeigneter Widerstände variieren. Durchaus hoch beginnen, hier vielleicht 10A (Gleichrichtstrom) (Wenn nicht gleichgerichtet brauchst Du bei Drehstrom 3 Wid., die Du variieren musst. Bei 1-Fasen-Wechselstrom nur einen, da kann Gleichrichtung wegfallen.)
Nach vorgewärmtem Generator, vielleicht 60°C (hat ja vor dem Sturm schon Energie abgegeben) ist der für 10 min max. mögliche Strom derjenige, welcher den Spulendraht auf höchstens 130°C erwärmt. Nicht von 180°C irritieren lassen!
Wenn Du an der am wärmsten zu erwartenden Stelle keinen Temperatursensor mit vergossen hast, so kann man über das "Widerstandsgesetz" (nicht so bekannt wie Ohmsches Gesetz) die Temperatur des Kupfers ermitteln.
R = "spezifischer-Widerstand" * L/A
L ist Leiterlänge; A dessen Querschnitt. Braucht man sich hier aber nicht drum kümmern.
Was hier zählt ist: Der "spezifische-Widerstand" ist temperaturabhängig. Damit der Wicklungswiderstand auch.
Der muss, sagen wir mal alle 2-3 Min. gemessen werden. (Stromfluss dazu unterbrechen. Antrieb kann weiter laufen)
Aus Wid.-Messung z.B. 20°C und bei höherer Temp. kann Temp. rechnerisch ermittelt werden.
Wenn es Dir nicht gelingt, mittels WIKI oder wie auch immer dazu ne Formel zu generieren, so kann ich Dir da helfen.
Schätzung:
Wenn ein vergossener Scheibenstator, beidseitig mit Glasgewebe oder Glasmatte belegt, außen in Spulennähe ca. 60°C hat,
wenn man sich also bereits die Finger verbrennt, könnten im Innern die 120°C bereits erreicht sein.
Anmerkung:
Bei forcierter Kühlung, also z.B. bei 10m/s Luftstrom, ist die Belastbarkeit wesentlich höher.
Das sollte man sich bei der Messung gönnen. Normale Ventilatoren schaffen aber meist nur 4 bis 5 m/s. Besser als nichts.
Luftstrom aber so richten, wie in der Praxis zu erwarten!
Wenn Du die Mesung machen solltest - kannst sie natürlich auch auf 1/2 h ausdehnen. 10 min sind ja schnell um,
kannst Du die sog.
Stromdichte (zuläsige thermische Stromdichte) in A/mm² für Deinen Spulendraht ausrechnen.
Dieser Wert würde mich interressieren und einige andere wohl auch.
Nun erst mal Verstehen und Verdauen!
Gruß, Windfried