Anlaufträgheit bei häufigen Wechseln der Windgeschwindigkeit

Darrieus Schnellläufer betroffen wegen deren geringen relativem Drehmoment
 
Carl
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Anlaufträgheit bei häufigen Wechseln der Windgeschwindigkeit

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Gepostet: 19.12.2016 - 09:16 Uhr  ·  #1
Ich hatte schon mehrmals vorgeschlagen, in die Tragarme oder an den Flügeln von Darrieus-Rotoren mit Minimalaufwand bei Bedarf kleine leicht aufsteckbare bzw. abnehmbare Vorflügelkappen nach dem C-Profil nachzurüsten. Auch das kommt manchen Leuten noch sehr ungeheuer vor, man fürchtet starke Beeinträchtigung der Leistung und Kompliziertheit - schon bevor es überhaupt einmal versucht wird.

Es gibt, falls man einen solchen Standort erwischt hat wo diese Probleme auftreten noch eine weitere Möglichkeit zum Nachrüsten!

Man hatte in den 90 er Jahren an großen Horizontalläufern versucht, zwischenzeitlich bei kurzen Leistungseinbrüchen durch böigen Wind den Strom dadurch zu glätten, dass man die Speichermöglichkeit von Schwungradgewichten nutzte. Das geschah allerdings etwas aufwendig mit Stromerzeugung über einen dort gekoppelten Generator. Es geht auch einfacher.

Bei Vertikal-Läufern mit diesen Problemen ließe sich - etwa mit Bleigewicht an der Drehachse - das Rotorgewicht in Achsnähe entsprechend erhöhen, was wegen der Kreiselkräfte nebenbei noch Schwingungen dämpfen kann. Ein Kreisel tut das. Gewicht im äußeren Flügelbereich geht nicht, an der Achse stört es kaum.

Zwar würde höhere Masseträgheit den Anlauf aus dem Stand verzögern, jedoch einmal angelaufen könnte es dazu beihelfen dass die bei Schnellläufer Darrieus-Typen die für den maximal möglichen Leistungsbeiwert notwendige Vektorgeschwindigkeit beibehalten wird. Genau genommen macht das jemand schon. Der Black! Dort wurde die Generatorglocke bewußt sehr schwergewichtig gestaltet und trug anscheinend anteilmäßig zu seinem Erfolg bei!
Ralf B
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Re: Anlaufträgheit bei häufigen Wechseln der Windgeschwindigkeit

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Gepostet: 19.12.2016 - 22:17 Uhr  ·  #2
Hallo Carl

( - etwa mit Bleigewicht an der Drehachse - das Rotorgewicht in Achsnähe entsprechend erhöhen, ...)
DAS bringt nix! ;-)
....die Masse muß eher weiter von der Achse weg... dann kann man auch weniger Masse nehmen , mit dem gleichen Effekt! ( der Hebel ist größer!!)
Mein Physik Prof sagte immer " die Masse ist eine Träge!" ;-)

Ralf
Carl
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Re: Anlaufträgheit bei häufigen Wechseln der Windgeschwindigkeit

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Gepostet: 20.12.2016 - 08:59 Uhr  ·  #3
Hallo Ralf,

Das Gewicht im äußeren Radius zu erhöhen, ginge wohl an den Tragarmen zu machen, die Flügel sollten idealerweise leicht bleiben! Bei Vertikalläufern ist das besonders wichtig.

Das ginge, indem man von vorneherein Tragarme mit größerer Materialstärke einsetzt oder - wenn vorhandene Tragarme stabil genug konstruiert sind - indem man gut gesicherte Zusatzgewichte nachrüstet . Wobei das Auswuchten und sicheres Fixieren in optimaler Stellung vor einige Anforderungen stellen dürfte!

Bei einem optimalen Standort braucht man das alles nicht, findet man leider eher selten!

Sicherer und einfacher wäre es so wie es uns Wolfgang Schwarz mit seiner Black - Baureihe vorgemacht hat. Jedenfalls genügt dort das zentral orientierte Mehrgewicht vollkommen. Er hat eine schwergewichtige Generatorglocke eingesetzt, zudem sind allerdings auch die auf die Glocke gesetzten Carbon-verstärkten Nylon-Flügel seiner Horizontalläufer keine extremen Leichtgewichte, dafür sehr stabil!

Der kleine Black 300 mit nur 1,10 m Rotordurchmesser wiegt ohne Mast schon 26 kg!

Bei Vertikalläufern ist es wegen der senkrecht zur Fliehkraft gestellten Blätter nicht ratsam das Gewicht der Flügel zu erhöhen. Jedenfalls auf keinen Fall im entfernteren Bereich der Tragarmbefestigungen.

Zeitlich gesehen müssen bei häufigen Wechseln der Windgeschwindigkeiten in der Regel etwa 30 Sekunden bis zum Einsetzen der mittleren Geschwindigkeit überbrückt werden, das schwankt etwas. Weshalb auch die einfachere Nachrüst-Lösung eines Gewichts im Rotorzentrum gut reichen dürfte. Drehmassenspeicher sind nur für kurzzeitigen Abruf der gespeicherten Energie geeignet, werden übrigens meist sehr kompakt gebaut.

Grundsätzlich hast Du mit Deinem Vorschlag recht! Alles machbar!

Bei Vertikalläufern ist wegen der senkrecht zur Fliehkraft gestellten Blätter nicht ratsam dort das Gewicht der Flügel zu erhöhen. Jedenfalls auf keinen Fall im von den Befestigungspunkten entfernteren Bereich der frei stehenden Flügel.

Hier noch ein Link zu Wikipedias Artikel über Drehmassenspeicher:

https://de.wikipedia.org/wiki/Drehmassenspeicher

Gruss, Carl
Ralf B
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Re: Anlaufträgheit bei häufigen Wechseln der Windgeschwindigkeit

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Gepostet: 20.12.2016 - 09:54 Uhr  ·  #4
Hallo @Carl

Wenn man ein wenig "geschickt" die Masse weiter nach außen bringt ist das im Gegenteil sehr zuträglich bezüglich der Stabilität !
Sie kann sogar sehr die Stabilität und Sicherheit erhöhen ......
Du mußt Dich nur mal von der "Vorstellung " einer "Kugelmasse" die am Ende eines Fade oder Stange im Kreis geschleudert wird verabschieden ..! ;-)

Ein Ring/ Reif aus massiveren Material kann man überall gut befestigen und auch die auftretenden Zentriepedalkräfte ,sowohl der Anlage wie auch der zusätzlichen Masse ( Masse Reif !) gut aufnehmen ...
Fördert der Stabilität enorm, wenn man ihn entsprechend angepasst ....
Ein Fahrradreifen mit Beton ausgegossen, massiveres Material, "Gullydeckel " ... etc ein ....bissel Kreativität.;-) ( auch eine zusätzliche Verstärkung der Tragarme {aus massiveren Material !} macht den Rotor "noch"stabiler.

Ich habe in meinen Savonius 15 oder waren es 18 Kalksandsteine reingestapelt . Er lief selbst bei kaum merklichen Wind an ! Genau wie vorher auch ! NUR nicht soo schnell . Er war träge und kam langsamer auf Touren. ABER er drehte sich selbst bei ganz leichtem Wind! ;-)

( Mußte es einem Zweifel vorführen, der meinte die Masse würde den Rotor "bremsen" (in Form von "festhalten" )und erst viel SPÄTER anlaufen !)
DAS stimmt nicht ! Er läuft bei genau den gleichen Windverhältnissen an ! ;-) ( nur er "BESCHLEUNIGT" ein wenig langsamer...sowohl positive wie negative Beschleunigung!

DAS hat meiner Meinung nach Vorteile , bezüglich des WR , der bei genug "Trägheit" der Rotors nicht so schnell "nachregeln" muß und man so vielleicht schon ein WR mit MPPT verwenden kann!

....
Gruß Ralf
Carl
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Re: Anlaufträgheit bei häufigen Wechseln der Windgeschwindigkeit

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Gepostet: 20.12.2016 - 11:18 Uhr  ·  #5
Hallo Ralf,

Dein Experiment mit dem Savonius ist sehr interessant, bsonders das Detail zum Anlaufzeitpunkt. Das etwas langsamere Erhöhen der Laufgeschwindigkeit durch die Masseträgheit ist kein Problem.

Was etwas schwieriger sein dürfte ist das Auswuchten. Nur deshalb würde ich - immer wenn das für die Drehimpulserhaltung bei abflauendem Wind ausreicht die einfachste Lösung mit Rotationsmasse im Rotorzentrum vorziehen.

Gruß, Carl

Nachtrag:
Wenn gut genug ausgewichtet ist stimmt das, eine Eigenart des rotierenden Kreisels ist es, die Orientierung seiner Drehachs - Ausrichtung stabil zu halten. Diese Kraft hilft dann die Rotorschwingungen, die durch wechselnde Windlasten verursacht werden, zu dämpfen.

Fazit: 2 Fliegen mit einer Klappe!
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