Nach dem von Euch genutzten Flügelprofil müßtet Ihr bei akzeptablen Windbedingunen in etwa einen mittleren Wirkungsgrad von 30% erzielen.
Die Tabelle von Horst Chrome (nach Betz) zeigt die aus der Strömung nutzbare Energie in Watt für 1 qm Fläche zum Wind (also in Eurem Fall Höhe x Breite des Rotors) bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten und entspricht mit dort 29% Wirkungsgrad (effektive Leistung) beinahe dem Eures Modells.
3 m/sec Wind = 2 Beaufort, theoretisch mögliche Höchstleistung 59% - 16 W qm, effektive Leistung 29% - 5 W
4 m/sec Wind = 3 Beaufort, theoretisch mögliche Höchstleistung 59% - 40 W qm, effektive Leistung 29% - 12 W
5 m/sec Wind = 3-4 Beaufort, theoretisch mögliche Höchstleistung 59% - 78 W qm, effektive Leistung 29% - 22 W
6 m/sec Wind = 4 Beaufort, theoretisch mögliche Höchstleistung 59% - 134 W qm, effektive Leistung 29% - 39 W
7 m/sec Wind = 4 Beaufort, theoretisch mögliche Höchstleistung 59% - 213 W qm, effektive Leistung 29% - 62 W
8 m/sec Wind = 5 Beaufort, theoretisch mögliche Höchstleistung 59% - 317 W qm, effektive Leistung 29% - 92 W
10 m/sec Wind = 5-6 Beaufort, theoretisch mögliche Höchstleistung 59% - 620 W qm, effektive Leistung 29% - 180 W
12 m/sec Wind = 6 Beaufort, theoretisch mögliche Höchstleistung 59% - 1071 W qm, effektive Leistung 29% - 311 W
14 m/sec Wind = 7 Beaufort, theoretisch mögliche Höchstleistung 59% - 1674 W qm, effektive Leistung 29% - 477 W
16 m/sec Wind = 7 Beaufort, theoretisch mögliche Höchstleistung 59% - 2499 W qm, effektive Leistung 29% - 713 W
18 m/sec Wind = 8 Beaufort, theoretisch mögliche Höchstleistung 59% - 3558 W qm, effektive Leistung 29% -1015 W
20 m/sec Wind = 8-9 Beaufort, theoretisch mögliche Höchstleistung 59% - 4880 W qm, effektive Leistung 29% - 1392 W
Die theoretisch mögliche Höchstleistung betrifft immer die 59% von der gesamten Energie, die in der Strömung enthalten ist und nach Betz noch nutzbar bleibt. Danach muß ein Teil der Strömung ungenutzt bleiben, der Wind würde sonst dem Hindernis ungenutzt aussen herum ausweichen.
Watt als Maßstab für die mechanische Energieaufname läßt sich in anderer Form umrechnen. Wenn Ihr eine Windlastberechnung machen wollt braucht Ihr doch zunächst eine Vorstellung der Kräfte, die in der Strömung enthalten sind.
Ein Teil der Strömung wird dem Rotor ausweichen oder ungenutzt durch ihn oder um- und abfließen. Dass Euer Rotor geschätzt 30% Wirkungsgrad haben wird heißt nicht, dass nicht mindestens der Rest der (immer nur) theoretisch möglichen Rotor-leistung wirkungslos an Eurer Konstruktion vorbeigeht. Diese anderen dann vielleicht 29% üben auch Druck auf den Rotor aus, der zwar nicht in Drehimpuls übergeht wohl aber mit statischem Druck über die Mastkonstruktion in den Boden geleitet wird.
Ein Druck also der neben der Belastung durch den rotativ mechanischen Energieumwandlungs-Vorgang lastmässig von der Konstruktion und dem Boden aufgenommen werden muss.
Daraus wieder läßt sich ableiten, wie stark und stabil Ihr bauen müßt. Je nachdem bei welcher Windgeschwindigkeit eine Bremse als Sturmsicherung einsetzt, ändern sich die Parameter für die konstruktiv erforderliche Planung ein wenig.
Zu sagen wäre noch, dass Leichtbauweise an den Flügeln mit Carbon - oder wie bei Euch - mit Aluminium vorteilhaft ist wegen des Zusammenspiels der Lastwechsel der rotierenden Flügel und der durch die Rotation entstehende Fliehkraft. Eine schwerere Auslegung der Tragarme und der Naben-konstruktion wäre im Gegensatz dazu nicht nur wegen der höheren Stabilität vorteilhaft - als Masse in Rotation hilft das, bei häufigen Wechseln der Windgeschwindigkeit durch gespeicherte Schwungkraft über kurzzeitige Wind-Aussetzer hinweg zu kommen. Denn an den Tragarmen und der Nabe/Achse entstehen keine dort ursächlichen Lastwechsel, diese werden erst durch die Flügel dorthin hineingeleitet und je stabiler, auch schwerer Tragarme und Achsbereiche gestaltet sind, desto besser können sie diese Aufnehmen.
Nochmal - Lastwechsel geschehen an den Flügeln, nicht an Tragarmen und Rotationsachse. Diese nehmen diese Kräfte nur anteilsmäßig auf! Wenn die Flügel leichter sind und doch entsprechend stabil, dann bleiben die Schwingungs-Belastungen welche durch Masse und im Drehkreis unterschiedliche Winddruck-Belastung (Lastwechsel) entstehten, geringer!
Ausser Vorteilen hat das Darrieus-Konzept nämlich auch Nachteile, einer davon ist, dass je nach Profilauslegung das Wieder-Anfahren nach einem Wind-Aussetzer in Böen dieses Anfahren so träge von statten gehen kann, dass der Wind schon wieder abflaut bevor der Rotor seine optimale Leistungsspitze erreicht hat. Das hiesse, er erreicht so nie seine an für sich möglichen Wirkungsgrade, kommt auch nie auf die für seine optimale Energieausbeute notwendigen Vektorgeschwindigkeiten.
Denn dass Ihr an Eurem Standort vollständig stetig gleichen Wind über längere Zeit haben könntet ist wohl eher unwahrscheinlich.
Wenn Ihr in Achsnähe noch zusätzliches Gewicht als Masse und somit wie ein Kreisel als Kurzzeit- Energiespeicher einbringt, sollte das bei Euch helfen. Dadurch würde zwar die durch höheres Gewicht bedingte höhere Masse-Trägheit beim ersten Anfahren den Anlaufzeitpunkt etwas später einsetzen lassen, da jedoch bei 2 m/sec Windgeschwindigkeit (wo man erwarten sollte, das Eurer unbelastet schon anläuft) sowieso nur Milliwatt zu ernten sind, macht das für Euch vielleicht nicht allzu viel aus. Wichtiger ist, dass er einmal in Fahrt dies auch mit bestmöglichen Leistungsbeiwerten macht und das er spätestens bei 3 m/sec in Fahrt kommt. Denn das ist so der mittlere durchschnittliche Wind in Deutschlands weniger stark durchblasenen Regionen!!!
Gruß, Carl
