WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

 
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WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 25.09.2014 - 13:03 Uhr  ·  #1
Hallo,

seit längerem läuft bei mir eine WFD 300W 24V Anlage. Diese ist Bestandteil einer Insellösung und lädt eine 24V Batteriebank mit 800Ah. Nun würde ich gern die Anlage durch eine Größere ersetzen. Da ich mit dem Modell WFD 300W sehr zufrieden bin und die Konstruktion sehr solide ist, möchte ich gern die nächst größere Anlage von dieser Baureihe mit 1KW bzw. 2KW installieren. Leider scheint es diese nur ab 48V zu geben. Nun meine Frage, welche Möglichkeit würde sich anbieten, den 48V-Generator der WKA an die 24V Batteriebank anzuschließen?

Vielen Dank für die Mühe.
Silvio
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 25.09.2014 - 14:36 Uhr  ·  #2
... Hmm MPPT Laderegler von Midnite solar oder Schamms-solar.de.... hohe Kosten , aber mehr Ertrag ..... oder AC Netzwechselrichter und an den Inselwechselrichter Koppeln (fals der dies kann)

Gruss
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 25.09.2014 - 16:57 Uhr  ·  #3
Danke für Deine Antwort. Ja, vermutlich ist das eine ziemlich kostenintensive Variante. Obendrein noch viel Technik, die kaputt gehen kann. Das Geld könnte man dann auch gleich in eine andere WKA stecken, die dann direkt anzuschließen geht. Wobei bei 24 V und 1000 bzw. 2000 Watt schon zu viel Strom fließen würde. Da wäre die Variante mit hoher Spannung der WKA schon günstiger.

Welche Variante wird denn vorrangig eingesetzt? Gibt es überhaupt WKA's in dieser Leistungsklasse mit 24V? :-/
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 25.09.2014 - 17:15 Uhr  ·  #4
Das Problem bei 2kW und 24V ist einfach der Stromfluss ... 2000W / 24V gibt 83 Ampere ... da brauchts nen Draht, kein Drähtchen um den sinnvoll drüber zu bringen.

Gut, das war dann etwas vereinfachte Rechnung, bei dreiphasig Teilt sichs wieder auf, dennoch bleiben recht ordentliche Ströme ...

Hohe Ströme und dünne lange Leitung -> hohe Verluste unterwegs
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 26.09.2014 - 12:46 Uhr  ·  #5
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 27.09.2014 - 23:40 Uhr  ·  #6
Ich seh da nur 2 Sachen wie jeder der logisch denkt.
Entweder Akkubank auf 48 Volt umstellen oder was einfacher wäre einfach 2.te FD300 paralell an die Bank wobei ich bei denke das dies günstiger ist und vor neuen nichteinkalkulierten Schwierigkeiten schützt da man schon weis was man hat.
Alte und neue Akkus zu koppeln ist sehr schlecht daher müssste neue 48V Bank und neue Hardware angeschafft werden was teuerist und Überaschungen bringen kann.
Unter Umständen bringen 2 FD 300 sogar mehr wie eine mit 1 KW da die 300er Modell von der Rotorfläche weit überdimensioniert sind und daher richtig gute Ergebnisse bei schwachen und mittleren Wind bringen was bei den größeren Modelln nicht mehr der Fall ist.
Also 1 KW Modell mit Spannungswandlern bringt meiner Meinung weniger wie 2 gleiche 300er Modelle mit 2 gleichen Reglern an einer Akkubank.
Denke 400 Euro für eine 2.te FD300 und die Sache ist sicher, günstig und stabil im Sack.
Die Wahl ist also, entweder bei bewährten bleiben oder alles umändern und auf anderen höheren Level (2KW) gehen.

Gruß Hans
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 05.01.2015 - 18:11 Uhr  ·  #7
Wenn auch etwas spät, aber Danke für Eure antworten. Hhm..., also ne 2. mit noch nem Mast halte ich für weniger Sinnvoll. Zumal ich meinen Mast (Stahlrohr, 10m hoch, 30cm im Durchmesser mit 5mm Wandstärke) und das Beton-Fundament (2,5mx2,5m breit und 2m tief, Stahlgitterkäfig) für wesentlich mehr Leistung als die 300 WFD ausgelegt habe. Allerdings ist die WFD 300 sehr solide und zuverlässig. Nur ist das eben 'Spielzeug' auf dem Mast. :)

Die Akkubank ist leider ziemlich neu. Und da würde ich mich schwer tun, die nach wenigen Monaten wieder zu tauschen, ebenso den Wechselrichter. Zumal die 600kg auch kein Leichtes waren. :) Optimal wäre in diesem Fall wohl eine 1kw mit 24v. Da kommen bei 3 Phasen irgendwas unter 30A Strom zusammen. Das sollte mit 16 qmm Stromleitung noch vertretbar sein, rein gefühlt, jetzt ohne genaue Berechnung.

Bekommt man denn die WKF 1KW auch in 24Volt?
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 05.01.2015 - 18:30 Uhr  ·  #8
Mal noch eine Frage: Was haltet ihr von dem Modell? iSTA-BREEZE 1,5kw 24V

http://www.ebay.de/itm/1-5-KW-…2334839cc9
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 05.01.2015 - 20:21 Uhr  ·  #9
Also richtig zufriedenstellendes hab ich noch von keiner gelesen wo Ista draufstand.
Hat auch keine mechanische Stursicherung was für mich in der Repellergröße immer ein Totalauscheidungsgrund ist
Hat zwar eine schöne komplett nichtssagende Leistungskurve wo aber jegliche Windstärkenangabe fehlt

Zitat
für wesentlich mehr Leistung als die 300 WFD ausgelegt habe. Allerdings ist die WFD 300 sehr solide und zuverlässig. Nur ist das eben 'Spielzeug' auf dem Mast. :)

Die Ista ist genauso Spielzeug nach dieser Anschauung da sie auch nur einen 15 cm größeren Repeller bietet.
Der Repeller m2 sind das wesentlichste für die Mastausführung

Würd da ähnlich dimensioniertes wo FD draufsteht bevorzugen wenns trotzdem günstig sein soll.
Die haben auch mehrere Modelle abgestuft aufwärts bis in 30 KW Bereich. Würd generell in der 3-3,5 Meter Durchmesser Klasse eine WKA suchen.


Gruß Hans
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 05.01.2015 - 22:58 Uhr  ·  #10
Hallo sfrankone,

wenn du auf 24 V bleiben willst und eine Analge mit mehr 1 KW und mehr installieren willst,
dann kommt das wohl auf eine Anlage mit min. 48 V hinaus.
Vielleicht kennt ja wer Anlagen mit 1 KW und mehr aber bei 24 V, ich kenne keine.

In diesem Fall, brauchst du spezielle MPP Akku Laderegler der nicht nur relativ verlustfrei
von 48 V auf 24 V runter wandelt, sondern dann auch das Windrad immer,
je nach Wind Situation optimal belastet.

Das wäre dann so etwas hier (Preise in $):
http://www.midnitesolar.com/pr…ccessories
Wobei noch ein Midnite Classic hinzu kommt.

Oder z.B. Windmax1000 (Preise in €):
http://www.schams-solar.de/dow…014_DE.pdf

Leider nicht gerade billig,
Die meisten Laden die Akkus mit kleineren Windanlagen oder speisen ins Netz ein.

Was auch noch geht, hängt aber von deinem Inselwechselrichter ab (danke an wieso):
Mit einem Netzwechselrichter anstelle des Ladereglers in dein Inselnetz einspeisen.
Wenn der Inselwechselrichter die Fremdspannung erkennt und auf Akku laden umstellt bist du auch da.
48 V Netzwechselrichter sind wieder Standard und günstiger zu haben.

Was auch noch, theoretisch, ginge wäre ein Drehstromtrafo zum abwärts wandeln wobei
man hier wohl mit Kondensatoren viel ausprobieren müsste um das Windrad nicht gleich von anfang an abzuwürgen.
Wir hatten hierzu einen ähnlichen Thread, in der 1 KW Leistungsklasse würde ich solche 'Experimente' aber sein lassen zumal,
die Trafo Lösung einen schlechten Wirkungsgrad hat oder auch wieder sehr teuer ist.

Grüße
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 06.01.2015 - 08:50 Uhr  ·  #11
Der Drahtquerschnitt in meinem Post bezieht sich nicht nur auf die Anschlussleitung, sondern auch auf die Generatorspulen ;) ... 16mm² ist schonmal ne Nummer :)

Also von 48 auf 24 herunter zu kommen ist kein großes Problem, zum Einen wird die Anlage eher seltener die 48V erreichen und meist im Teillastbereich laufen, zum Anderen gibts da Stepdown Konverter, deren Verlust hält sich in Grenzen bei gutem Design.
Die genannten Laderegler sind natürlich der Mercedes, aber gutes Werkzeug kostet eben sein Geld.
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 06.01.2015 - 09:51 Uhr  ·  #12
Hallo Vitis,

Zitat
zum Anderen gibts da Stepdown Konverter


Das wird so nicht funktionieren.
Entweder man belastet das Windrad viel zu früh (Strom bzw. Drehmoment zu hoch) und das Windrad kommt nicht auf Touren.
Oder man belastet das Windrad zu wenig und das Windrad dreht durch.

So ein 'Step Down' regelt auf eine feste Ausgangsspannung z.B. 30 V.
Hierzu zieht der dann ggf. soviel Strom wie verfügbar, belastet also maximal.
Stellt man die Ausgangsspannung niedriger ein und ist die unterhalb der Akkuspannung belastet der Stepdown schlagartig nicht mehr.
So ein Step Down gibt also entweder 'Vollgas' oder macht nichts und das einzig und alleine abhängig vom Akku Zustand und NULL Bezug zum Windrad.

Was noch ginge, ein 48 V Windrad über einen Heizwiderstand an den Akku anschließen, so wie du das z.Z ja auch bei dir machst.
Temporär mag das noch aufgehen aber als finale Lösung? naja?

Oder als alternative eine Trafo Lösung mit festem Übersetzungsverhältnis,
damit man unter 24 V bleibt bei zu geringer Drehzahl und die Generator Spannung linear (und dann auch der Strom) mit der Drehzahl steigt.
Es bleibt das Problem, wie auch bei einem 24 V Windrad, dass die Akkuspannung durch den Akku begrenzt ist und mehr Drehzahl leider nur mehr Strom bedeutet.
Hierdurch 'verschenkt' man wie bei vielen Akku Installationen üblich einiges an Leistung weil man höhere Spannung nicht nutzen kann.
Wie schon gesagt für 1KW Windräder würde ich keine Trafo Lösung verwenden.

Anders halt mit oben genannter MPP Technik aber die kostet, gerade bei Akkuladung weil sehr selten verwendet.

Grüße
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 06.01.2015 - 11:10 Uhr  ·  #13
Hallo. Denk wie man dreht und wendet, es wird murks und suboptimal solange man eine 48V Anlage an eine 24 Volt Bank anschließt.
Entweder diese auch auf 48 Volt auslegen was auch wieder umstellungsprobleme hervorruft und Mischbetrieb alte Akkubank und neue dazu ist auch nicht das beste.
Oder einfach eine 24 Volt WKA verwenden die dafür sauber und gut läuft, nach Watt zu suchen .
Das der Mast gut dimensioniert ist ist kein Nachteil für eine "kleinere" Wka, so kann diese auch durch einschubrohr höher gesetzt werden durch verlängerung und bringt dann auch bessere konstante Ertragsleistungen. Wird der einfachere Weg sein als 2 x um die Ecke was aufwendig hinbiegen und doch nicht besser dazustehen.

Gruß Hans
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 06.01.2015 - 11:12 Uhr  ·  #14
Hallo , also die FA Exmork zb geben an das ihre guenstige China 2 kw Turbine auch als 24 v ausfuehrung erhaeltlich ist ....

Ich persoenlich wuerde eher via AC coppling denken um eine Turbine einzubinden (wenn ich mir deine Signatur anschaue ) dafuer brauchst Du aber einen anderen Inselwechselrichter

Was erhofst Du dir bei geplanten 6,2 kW PV noch von der zusaetzlichen Windanlage ? Du schreibst auch in der Signatur
Zitat
Erdwärmeheizung (geplant) "
Gibts da konkretere Plaene ?

Gruss Lars
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 06.01.2015 - 16:06 Uhr  ·  #15
Hallo

Wenn ich das alles so lehse , das Direktladung in den Akku nicht gut ist, schaue ich mal nach Draussen was da so geschiet.
Ein Repeller läuft zb bei 3 mtr Wind an und erreicht die Akkuspannung.
Die Durchströmung im Repellerkreis wird noch nicht gebremst durch diesen und bleibt bei 3 mtr.
Nun Steigt die Windgeschwindigkeit auf 6 mtr /sek.
Durch belastung mit Ladestrom steigt die Repellerdrehzahl nur etwas , der Repeller erzeugt aber starken Gegendruck gegen die anströmende Luft und hält die Durchströmung bei etwas über 3 mtr/sek konstand.
Der rest der Luft geht aussen, wie bekannt, um den Repeller herum.
Um das Drehmoment für den Generator zu bekommen braucht der Repeller ausserdem einen Anstellwinkel zur Luft, da auch Schlupf vorhanden ist, und dazu wird eine noch höhere Windgeschwindigkeit im Repellerkreis benötigt.
So wird für Schlupf, Anstellwinkel und die ausweichende Luft eine sehr große Anströmgeschwindigkeit gegen den Repeller benötigt um den anzutreiben .
Das kann leicht mal das 3 fache sein.
Also warum nicht dierekt mit Gleichrichter laden.
Also Ladebeginn bei 3 mtr/sek und Vollast bei 9 mtr/sek.

Das das nicht geht, ist meiner Meinung nach eine schlechte Einstellung der Repellerblätter, die diese Drehmomentsteigerung nicht bringen. (Doppelte Geschwindigkeit gleich 4 facher Auftrieb).
Sie sind zu flach angestellt und Drehmoment gibt es eher zufällig, sonst liefen die besser an.
Die Stallen doch schon im mittleren Bereich von anfang an, wenn da keine Schränkung und damit kaum Antriebswinkel für Drehmoment ist.
Und aussen " fiel zu dick" und für die Geschwindigkeit ungeeignet, auch wieder nur Stall.
Jede Kinderwindmühle aus Papier hat das nicht, aber Drehmoment, selbst wenn sie ständig gegen den Stock klappert.
Und die sind nicht in 10 m Höhe sondern in Menschengruppen und dicht über dem Boden.

Das Schränkung nur 2 % bringt "großes Fragezeichen meinerseits" eher das doppelte.
Da am Generator eh nichts zu verstellen ist würde ich nur am Repeller ändern.

Gruß Aloys.
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 06.01.2015 - 18:35 Uhr  ·  #16
Das wäre dann n Widerstandsläufer, geringe Drehzahl, dafür Drehmoment.

Ich hänge mal ne Kennlinie, die sich in etwa mit meiner Mühle deckt an ... Wurde mit dem Progrämmchen "Windkraft" nach Daten meiner Anlage ermittelt und passt auch recht gut zu meinen Erfahrungswerten von den Parametern.

Man sieht recht deutlich wo bei welcher Windgeschwindigkeit das Drehzahloptimum für das Leistungsmaximum liegt. Leistung ist Spannung mal Strom oder übertragen Drehzahl und Drehmoment.
Wenn die Mühle auf 12V festgenagelt wird, beim Anlauf eben 0A 12V, bei sagen wir Maximalwind immernoch 12V dafür 10A sind das 120W. Wenn dann aber 24V und 10A kommen sind es 240W

2. Bild rote Linie wäre so eine Konstantdrehzahl bzw. Spannung
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 06.01.2015 - 20:49 Uhr  ·  #17
Hallo

Man sagt " Papier ist geduldig " , das sind Programme aber auch denke ich, die rechnen immer genau das was Vorgeschrieben (programmiert) ist.

Ist das dann deshalb auch so ?

Wenn ein Generator zb 100 U/min für 12 V Lehrlaufspannung braucht ist das zwar eine Rechengrundlage, das ändert sich aber sehr wenn Belastung anfällt.
Dann reicht die Drehzahl nicht mehr.
Es entsteht Feldschwächung und der CU Widerstand macht sich bemerkbar.
Das erfordert eine Drehzahlsteigerung im zweistelligen Prozentbereich.
Ist das auch im Programm ? bei gleich angegebener Drehzahl unter Last ganz sicher nicht.

Große WK verstellen ständig den Blattwinkel und haben darum eine recht konstante Drehzahl.
Die nutzen dann das Drehmoment richtig aus.
Die Schnelllaufzahl ändert sich dabei auch ständig oder sehe ich das falsch.
Wenn die Aussen dann bei Starkwind nur noch 5 haben ist es weiter Innen auch schon mal nur noch 1 aber kein Wiederstansläufer, immer noch Aerodynamisch.
Da gibt es so einiges was einem Programm noch fehlt denke ich.

Gruß Aloys.
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 06.01.2015 - 22:13 Uhr  ·  #18
Wie schon geschrieben passt die Kennlinie ziemlich exakt auf meine Anlage von Messungen und Beobachtungen her. Der Innenwiderstand des Generators wirkt als strombegrenzender Faktor dem Drehmomentanstieg durch Stromabnahme bzw. Leistungsabnahme entgegen.

Richtig, die Schnelllaufzahl ändert sich mit der Blattverstellung, es vielen mir verschiedene Gründe dafür ein, hauptsächlich aber Fliehkraft, Schallgeschwindigkeit, evtl. auch Netzfrequenz ... Die Option hast du bei den kleinen Mühlen aber sehr selten, da legst Du die Schnelllaufzahl vom Rotor fest.

Klaro rechnen Prograsmme eben so wie sie programmiert sind, wäre auch schlecht wenn nicht, hier passt aber Beobachtung und berechnete Werte recht gut zueinander. Was nicht heißt, dass nicht auch ich irren könnte.

Wie aber beim Strömungsabriss das Drehmoment hoch gehen soll hängt mir zu hoch.

Wenn Dein Generator bei 12V unbelastet läuft und Du schaltest Last zu, dann muß der zwangsläufig in der Spannung nachgeben weil Du ja nun Drehmoment dagegen bringst, das hat mit dem Innenwiderrstand aber ziemlich wenig zu tun. Ausgleichen könntest Du das nur, indem Du für mehr Kraft auf der Generatorwelle sorgst, ergo mehr Wind oder größeren Rotor.
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 06.01.2015 - 22:37 Uhr  ·  #19
Hallo zusammen,

Famzim hat recht und Vitis auch.

@Famzim
Wenn man z.B. beim 48 Windrad die Anstellwinkel verändert und weniger Drehzahl dafür mehr Drehmoment bekommt,
dann passt das irgendwann vielleicht zu einem 24 V Akkusystem.
Ich bin da in den Details überfragt und finde es besser direkt eine 24 V Anlage zu kaufen.

Wenn man ohne Ladewandler, direkt an den Akku anschließt ist das nicht schlecht,
im Gegenteil, es funktioniert meistens gut und stabil und kann sogar sehr gut funktionieren.

Es kommt dann auf den Betriebspunkt und das Windangebot vor Ort an.
Wenn alles passt ist so eine Lösung nicht (oder nicht wesentlich) schlechter als eine Kennlinien geführte Lösung
und dabei stabiler weil einfacher.

@Vitis
Es stimmt auch nicht ganz dass die Spannung und damit die Drehzahl (ohne Wandler) durch den Akku 'festgenagelt' ist.
Der Generator muss eine höhere Spannung erzeugen als der Akku hat, sonst fließt kein Strom.
Diese Spannung hängt von der Drehzahl des Rotors ab.
Die Überhöhung der Spannung (abzüglich der Verlustspannung zum Gleichrichten) macht über den Generator Widerstand,
Akku Widerstand und Leitungswiderstand einen Strom aus, der in den Akku fließt.

Der Strom ist um so größer je mehr 'Überspannung' vorhanden ist (fast linear).
Damit steigt das Bremsmoment auf den Rotor ebenfalls fast linear mit der Drehzahl.

Wenn der Arbeitspunkt in so einem einfachen Akku System gut eingestellt ist,
funktioniert das auch gut:
Im unteren Drehzahl Bereich geringe Anforderungen an den Rotor, der Rotor dreht hoch.
Im Betriebspunkt (der halt zum überwiegenden Windangebot passen sollte) dann nahezu optimale Belastung (ohne Wandlerverluste!).
In höheren Drehzahl Bereichen wird der Rotor gebremst und stallt vielleicht sogar bei noch höheren Drehzahl Bereichen automatisch.

@Vitis, dadurch dass sich die Generator Spannung flexibel mit der Drehzahl (Windgeschwindigkeit)
erhöht müsste 'deine rote senkrechte Linie' schräg werden (mehr Wind, mehr Drehzahl, mehr Spannung).
Die Steilheit dieser Linie hängt in der Hauptsache vom Innenwiderstand des Generators ab.

Wenn ich das richtig verstanden habe,
kann der Innenwiderstand des Generators bei direkter Akkuladung auch zu klein werden!
Weil dadurch zu früh der Strom und damit das Bremsmoment steigt und dadurch das Windrad einen
zu kleinen bzw. unpassenden Arbeitsbereich hat.

Alles nicht so einfach :D

@Famzim
Würdest du eine 48 V Anlage kaufen und die Anstellwinkel der Blätter verändern damit
das zu einem 24 Volt System und direkte Ladung passt?
Ich finde diesen Ansatz interessant, weil teure Elektronik weg fällt, würde mir das aber nicht zutrauen.

Grüße
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Re: WKA mit 48V an 24V Batteriebank? Geht das?

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Gepostet: 06.01.2015 - 23:07 Uhr  ·  #20
Zitat
Famzim hat recht und Vitis auch.
Ich kann damit leben das ich nicht recht hab ;-)

Zitat
Würdest du eine 48 V Anlage kaufen und die Anstellwinkel der Blätter verändern damit
das zu einem 24 Volt System und direkte Ladung passt?
Ich finde diesen Ansatz interessant, weil teure Elektronik weg fällt,


Nun ja, Grundlegend hat jeder Generator eine gewisse Wicklungsdicke und Widerstand die eine max. Amperezahl aushält bis sie zu heiß wird und diesen damit begrenzt.
Lässt man eine 48 Volt Anlage auf 24 Volt laufen dann kann man dafür aber nur die halbe Leistung abgreifen.
Mutmaßungen und hochtrabende Ideen finde ich daher eher als verschwendete Zeit die ich mir gern erspare.

Also aus 48 Volt und z.b 30 Ampere werden dann bei Blattverstellung 24 Volt und 30 Ampere, ob das für User "Sfrankone" zufriedenstellend ist wage ich zu bezweifeln..

Gruß Hans
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