Erfahrungsbericht China Direktimport Teil 1

kWh

Warum Steht der Mast nicht frei im Gelände. So nah am Gebäude hat man starke Verwirbelung der Strömung.

Das wichtigste damit sich Windkraft auch lohnt ist ein guter Standort. Man rechnet in der Regel damit dass sich ein Windrad erst ab Windgeschwindigkeiten von im Mittel 6 m/sek im razonablen Zeitraum amortisieren kann.

Irgendwie bekommt man das Gefühl das Pferd wird hier von hinten aufgezäumt.

Bevor man größere Anschaffungen macht ist es sehr sinnvoll die Standortbedingungen zu ermitteln um dann erst den Rest auszuloten. Da verschiedene Komponenten wie Mast und elektronische Geräte bereits vorhanden sind bleibt zunächst die Frage welcher Rotor passt dazu.

Das lässt sich - wenn es denn ein Vertikalwindrad sein muss recht einfach beantworten:

Wegen der Bauhöhe kommt wohl nur ein Darrieus Rotor in Frage. Alle anderen Bautypen sind schwerlastiger mit entsprechenden Problemen. Der Darrieus Rotor ist relativ leicht, was das Verhalten in Bezug auf Fliehkräfte und sich möglicherweise aufschaukelnden Unwuchten günstiger gestaltet.

Übrigens erzeugt jedes vertikale Windrad eine nicht linear mit der Windrichtung verlaufende Kraft auf der Leeseite des Rotors die auf den Mast als Hebelarm einwirkt.

Man nennt dies den Magnuseffekt, dieser wird mit der Flettnerrolle als Antrieb genutzt, Jaques Cousteau hatte sowas auf seiner Expeditionsyacht.

Dieser Magnuseffekt tritt in schwächerer Form an jedem vertikalen Windrad auf, ist jedoch nicht zu vernachlässigen.

Experimente sowohl mit der Flettnerrolle als auch mit Vertikalrotortypen haben gezeigt dass nicht nur die Flettnerrolle mit dem durch den Magnus Effekt bewirkten Auftrieb für Fluggeräte nutzbar gemacht wurde, auch von mir selbst in Form von Drachen die ich damit aufsteigen ließ.

Konkret habe ich so auch einen Leichtbau - Savoniusrotor mit waagerecht gelegter Drehachse aufsteigen lassen, ebenso
dürfte es m.M. möglich sein einen Darrieusrotor aufsteigen zu lassen.

Mit einigen anderen Bautypen außer Flettner die man online in Drachenforen heranziehen kann ebenso. z.B.:

https://kite.builders/rotordrachen-im-test

Da der Magnus-Effekt nicht linear zur Windrichtung verläuft tritt diese Kraft mit der Kraft des Druckes durch diese an vertikalen Windrädern in Wechselwirkung.

Dadurch können sich Taumeleffekte aufbauen die sich auf Rotor und Mast auswirken. Gerade bei einem solchen Windrad mit relativ langem Mast und entsprechend großem Hebelarm.

Durch stabile Mastkonstruktion und evtl. Abspannungen lässt sich das auffangen, wer jedoch meint es sei zu vernachlässigen und gehöre nicht in die statischen Berechnungen einer größeren vertikalen Windkraftanlage wie dieser hier zählt zu einer von mir nicht frequentierten Glaubensrichtung.

Hallo

Egal welches Windrad oder aus welcher Richtung der Wind kommt wird der Mast nur in eine Richtung belastet, ausser im Wirbelsturm, dann auch nach oben !

Gruß Aloys.

Mir ist hier noch unklar was bier eigentlich gesucht wird. Erst wenn das klar ist kann man sich über die Einspeisetechnik Gedanken machen.

Bitte Quell-Hinweise nennen wenn behauptet wird es gäbe "neuere Erkenntnisse zum Magnus-Effekt an Darrieus Rotoren"

Der Link in #26 - eine Ähnlichkeit des dort mit Magnus-Effekt funktionierenden Flugdrachens mit dem Flettner Rotor ist nicht vorhanden. Es wurde behauptet dort sei deutlich eine Flettnerrolle erkennbar.
Was nicht durch die Darstellung sichtbar wäre ist lediglich der Magnuseffekt mit dem der Flugdrachen funktioniert. Eine Flettnerrolle nützt auch den Magnuseffekt, jedoch auf andere Weise als der Flugdrachen.

Der Flettner-Rotor kennzeichnet sich im Wesentlichen dadurch dass ein Zylinder mit einem Hilfsantrieb auf eine Umfangsgeschwindigkeit 4 x so schnell wie die Windgeschwindigkeit gebracht wird um so die anliegende Windströmung auf der Leeseite in einem höheren Winkel abreißen zu lassen. Wobei dann der Auftrieb entsteht der vom Magnus Effekt beeinflusst wird.

Der im Link # 26 gezeigte Rotationsdrachen hat weder einen Hilfsantrieb noch ist dort eine Zylinderform sichtbar.

https://kite.builders/rotordrachen-im-test

Um auch gleich die Rotationsrichtung des Drachens im Link zu bezeichnen - sie verläuft in der gezeigten Darstellung aus der seitlichen Draufsicht gegen den Uhrzeigersinn, das zu erklären halte ich an dieser Stelle für zu umfangreich, ich weiß es eben weil ich mich sehr lange Zeit sowohl theoretisch als auch praktisch damit befasst habe.

Wer dem näher auf den Grund gehen möchte kann dieses vielleicht Bauanleitungen für Rotations- Flugdrachen entnehmen. Jedenfalls erfolgt die Rotation aus der Sicht des Betrachters der an der Zugleine steht immer von oben nach unten zu ihm gerichtet.

Also gegen den Uhrzeigersinn.

Ok, es ist eine individuelle Sichtweise, das Forum ist schliesslich kein wissenschaftliches Fachblatt weshalb man hier auch ohne Quellhinweise seiner Überzeugung Ausdruck verleihen darf. Genauso ist ja erlaubt - auch mit Argumenten - das Gegenteil einer Meinung zu vertreten.

Zu dem S-förmigen Profil des Rotationsdrachens dem Du absprichst dass der Magnus Effekt für das Aufsteigen und Auftrieb verantwortlich ist kann ich nachweisen dass es auch noch andere Rotationsdrachen gibt deren Profil nicht S-förmig ist sondern völlig flach ist.

Ich habe so etwas selber einmal nachgebaut, mit einer flachen Styroporplatte und aussen mit je einer Abdeckscheibe. Mein erster praktischer Nachbau, ich hatte damals übrigens auch das Problem die korekte Drehrichtung nicht zu kennen weil eine Illustration in der das gezeigt wurde genauso wenig Hinweise geben konnte. Ich war neugierig und wollte es genau wissen also dann an die praktische Umsetzung.

Es funktioniert, man muss beim Starten mit der Hand allerdings etwas Rotation (gegen den Uhrzeigersinn) vorweg iniziieren, vielleicht muss man das beim S-Profil nicht, aber es funktioniert auch mit flacher Platte sehr gut, der Drachen steigt dann problemlos auf.

So wie auch ein flach liegender Savoniusrotor aufsteigt und - wie ich allerdings noch nicht probiert habe - wahrscheinlich auch der Darrieusrotor.

Du stehst allerdings nicht alleine da mit dem Unglauben an die Wirkungsweisen desselben an verschiedenen Konstruktionen die diesen nutzen und auch nicht damit alleine dass der Winddruck, der von einem Repeller ausgeht weitaus beträchtlicher sein kann als nur der reine Druck den der Wind auf irgendein flächig zum Wind stehendes Hindernis ausübt.

Der Druck kann ein Mehrfaches davon betragen! Ich habe einmal einen Leichtbau Segelrotor mit 1 m Durchmesser mit einem Drachen hochgezogen, konnte bei etwa 4 m/sec Wind kaum wieder eiggeholt werden so stark hat das gezogen. Der Drachen alleine machte dabei nur eine weit geringere Zugkraft aus.



Es gibt Experimente mit Segelbooten die mit einem Repeller am Mast genau so gut und schnell segeln konnten wie mit normaler Besegelung.

Vielleicht hast Du schon einmal ein Beispiel so eines Segelbootes in einer Illustration gesehen.

Jedenfalls glauben die meisten dass der Repeller am Mast das Boot über einen Mechanismus mit einem Propeller unten am Boot vorwärts antreibt.

Das ist nicht der Fall.

Und es ist auch nicht egal für den Vortrieb des Bootes wie herum der Repeller sich dreht obwohl es extrem schwierig sein dürfte das auf den Magnus-Effekt zurück zu führen.

Auch an Windrädern wird der durch den drehenden Repeller erhöhte Winddruck oft völlig unterschätzt, vielleicht auch deshalb weil der feststehende verankerte Mast die Kraft die auf ihn einwirkt nicht so ohne weiteres erkennen lässt.

Im Prinzip ist der so entstehende Druck ein recht beträchtlicher Anteil der Energie die der Strömung entnommen wird und geht - was die Nutzung betrifft - anteilig leider verloren.

Die Rotation der flachen Platte ist zwar anfänglich von Hand gestartet, verbleibt jedoch stundenlang in Rotation sobald der Drachen gestartet ist und fliegt - stundenlang.

Erklärst Du das womöglich noch mit freier Energie und Kinetik? Wenn es nach der Strömungsrichtung geht, die verläuft beim Rotationsdrachen horizontal und nicht diagonal nach oben.

Was läßt Deiner Meinung nach den Rotations Drachen steigen wenn nicht der Magnus Effekt? Dreht der im Uhrzeigersinn, so knallt er nämlich auf den Boden, nur so als Hinweis im Ratespiel.

"Was soll das mit dem Urzeigersinn? Der ist doch abhängig von der betrachtenden Seite. Sag doch lieber, dass sich der obere Plattenteil vom Wind weg drehen muss."

Eben nicht, der obere Teil muss sich gegen den Wind drehen. Um den Magnus Effekt nutzen zu können. Bitte mache selber den Versuch bevor wir dazu weiter diskutieren müssen. Ich meine das so.

Und klar es hängt von der Seite ab von der man den Rotationsdrachen betrachtet, da jedoch im Link die Betrachterseite schon vorgegeben war habe ich es so - also gegen den Uhrzeigersinn - festgelegt. Die Formulierung mit der Drehrichtung des oberen Teils mit oder gegen den Wind ist am eindeutigsten, da gebe ich Dir recht.

Und : "Weshalb Weiterdrehen stundenlang? Weil einfach der Profil-Druckpunkt bei ca. 25% Cord liegt. Das ist dem Drehlager bei 50% Cord wesentlich vorgelagert."

Sehr schön gesagt, nur hast Du vergessen zu erklären warum die Richtung in der der Drachen fliegt - also entweder steil nach oben oder steil nach unten von der Drehrichtung abhängt.

Ok, mir scheint dass ich nicht in der Lage bin Dir zu erklären dass es da Besonderheiten gibt die sich sehr gut für eine Doktorarbeit eignen würden z.B. für einen Studenten oder Doktoranden der Physik der Mechanik der nebenbei auch noch etwas von Strömungslehre versteht.

Ein wunderbares Thema voller Tücken für ein derartig zu erarbeitendes mathematisches Modell!

Der Profil - Druckpunkt kommt bei einer in schneller Umdrehung befindlichen Fläche nur in wenigen Abschnitten des Drehkreises zum Tragen. Und dann in den angewinkelten Stellungen zur Strömung auch noch Mal nach oben, Mal nach unten wirksam!

Du wirst Dir eine andere Erklärung suchen müssen falls Dir der Magnus - Effekt nicht einleuchtet!

Natürlich, wenn Du Recht hättest mit Deiner Annahme zum Flügelschlag - dann müsste der Rotationsdrachen vielleicht mit der Strömung oben die gleiche Drehrichtung haben - vielleicht aber auch genau umgekehrt. Worauf ich dann tippen würde wenn mir der Magnus Effekt nicht so sympatisch wäre.

Der Rotationsdrachen ist ein Einleiner und nur über eine Y Seilverbindung an seinen Achs -Drehpunkten befestigt, es ist kein Lenkdrachen,

So kann es passieren daß er sich in einer Turbulenz oben am Himmel umdreht und dann in falscher Drehrichtung rotiert. Mit der Folge dass er steil wie eine abgeschlossene Taube nach unten rauscht.

Die Darstellungen im Wiki sind korrekt, ich habe mehrere Quellen herangezogen und einstimmig alle geben Dir Recht mit dem Verhältnis der Drehrichtung des Rotors zur Richtung In die der Magnus Effekt wirkt.

Hier noch ein guter Link : http://wiki.ifs-tud.de/biomech…rotationen

Ja, ich habe da etwas verwechselt, zu erklären was und warum - die praktischen Versuche mit Rotationsdrachen sind bei mir schon lange her, in lebendiger Erinnerung hatte ich nur noch eine Beschreibung des Magnus Effekts die ich damals wohl falsch interpretiert habe.

Irrtümer halten sich manchmal am längsten, vor allem dann wenn einem die persönliche Überzeugung einen Streich spielt.

Ich hätte noch einmal recherchieren müssen, bin Dir also zu Dank verpflichtet dass Du das getan hast.

Dennoch bleibe ich beim Magnus Effekt als Erklaerung für denn Auftrieb der Rotationsdrachen weil z.B. das Aufsteigen von Savonius Rotoren (Leichtbau und mit waagerecht liegender Rotationsachsen) für mich unmöglich mit Flügelschlag zu erklären ist.


Insbesondere dann nicht wenn die Drehrichtung oberhalb mit der Windrichtung verlaufen würde.

Übrigens - das eine Doktorarbeit kein Kinderspiel ist - es erinnert mich an den leider schon verstorbenen Professor Wolfgang Bürger der das Institut für Physik der Mechanik geleitet hat. Er hatte eine Kolumne in der Monatsschrift: "Bild der Wissenschaft" in der er mathematische Modelle von Kinderspielzeugen in sehr unterhaltsamer Weise wissenschaftlich fundiert beschrieb. Er hat mit seinen Studenten einmal das bekannte Kinderwindrädchen welches man aus einem quadratischen Stück Papier ausschneidet so optimiert dass es effizienter funktioniert und das gleiche hat er mit 2 ueberkreuz mit Gummiring zusammen gehaltenen Pappstreifen getan, dort allerdings nicht als Windrad sondern in einer Funktion als Bumerang.

Mit Kinderspielzeugen konnte er die trockene Physik vor der viele Menschen Angst haben besser unter das Volk bringen und selbst Fachleute wie er selbst wurden davon animiert.

Er hat Bücher geschrieben, z.B. " Der Traum des Seglers bei Flaute" und "Der verrückte Eierkocher" mit lauter schwierigen Modellen womit er auf seine unterhaltsame Weise die Physik auch für Laien schmackhaft machen könnte.

Mit Sicherheit hätte er auch den Rotationsdrachen gerne so in seine Sammlung aufgenommen oder wenigstens seinen Studenten die schwierige Aufgabe gestellt.

Gruß, Carl