Wirkungsgrad erhöhen

 
Andreas999
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Wirkungsgrad erhöhen

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Gepostet: 13.10.2007 - 23:15 Uhr  ·  #1
Hallo,
nach Betz beträgt der maximale theoretische Wirkungsgrad eines Windrads 16/27. Wenn man vor dem Windrad einen Propeller befestigt, kann dieser theoretische Wirkungsgrad überschritten werden. Gibt es hierzu Versuche und wenn ja, wo und welche? Mir ist klar, daß der Propeller ja selber Energie benötigt. Wie hoch wäre also der insgesamte Wirkungsgrad aus Repeller und Propeller?

Alles GUTE,
Andreas
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Re: Wirkungsgrad erhöhen

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Gepostet: 14.10.2007 - 22:37 Uhr  ·  #2
Hallo, meinst du sowas wie das BERWIAN ?
Die Frage ist mir noch nicht ganz klar.

grüsse ,- kurier
Andreas999
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Re: Wirkungsgrad erhöhen

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Gepostet: 14.10.2007 - 23:16 Uhr  ·  #3
Hallo,
wenn Du es so siehst, dann beinhaltet BERWIAN einen passiven Windkonzentrator, während die Kombination aus Propeller und Repeller aktiv ist.

Alles GUTE!
Andreas
kurier
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Re: Wirkungsgrad erhöhen

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Gepostet: 14.10.2007 - 23:17 Uhr  ·  #4
Übrigens (wir beide bewegen uns irgendwie in gleicher Richtung mit vert.-achslern und so ...) :
Ich bin auf ältere Posts von dir gestossen ; Der Darrieus-H-Rotor basiert ja auf dem Auftriebsprinzip ähnlich der Horizontalachsler.
Die Erklärung vom [ADMIN zensiert] R.H. ... ... ... ist aber reiner Humbug (er wär nicht der erste der versucht andere um manchmal bis zu mehrere Mio. $/€ zu erleichtern). Das Prinzip liegt einfach in der Anzahl der Rotorblätter erklärt : mehrere Rotorblätter versetzt um die Achse herum (beim Twister liegt es an der gebogenen Form), und der H-Rotor läuft auch von selber an 😉 .

...bis bald.
kurier
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Re: Wirkungsgrad erhöhen

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Gepostet: 14.10.2007 - 23:20 Uhr  ·  #5
[quote="Andreas999"]Hallo,
wenn Du es so siehst, dann beinhaltet BERWIAN einen passiven Windkonzentrator, während die Kombination aus Propeller und Repeller aktiv ist.


Dann meinst du vielleicht sowas wie 'ne Turbine ? :shock:
Andreas999
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Re: Wirkungsgrad erhöhen

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Gepostet: 15.10.2007 - 11:47 Uhr  ·  #6
Hallo,
ich beschäftige mich zur Zeit mit der Frage, wie man den maximalen Wirkungsgrad pro Fläche nach Betz überschreiten kann. Eine Möglichkeit wäre ein Windkonzentrator nach BERWIAN oder ein umgekehrter Trichter. Der Wirkungsgrad erhöht sich hier natürlich bzgl. der Fläche des Windrotors und nicht bzgl. der insgesamten Fläche. Oder man stellt mehrere Windräder in ausreichendem Abstand hintereinander auf.
Es ist jedoch auch machbar, mit einem Propeller den Wind zu "verdichten", um mit einem anschließenden Repeller mehr herauszuholen. Diese Sache soll eine positive Energiebilanz haben. Das habe ich irgendwo gelesen. Da mich hierzu weitere Details interessieren, habe ich entsprechende Fragen ins Forum gestellt.
Kurier, hab vielen Dank für die Info über die Vert.-Rotoren!

Alles GUTE!
Andreas
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Re: Wirkungsgrad erhöhen

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Gepostet: 30.10.2007 - 19:42 Uhr  ·  #7
Ich glaub nicht das hier sinnvoll was zu machen ist.
Es kann sein das du einige Prozent mehr herausholst bei doppelten Aufwand.
Bevor du einen Windkonzentrator bastelt ists ja einfacher einfach den Repeller 20 cm größer zu machen.
Es geht ja nur um die abgedeckte Fläche.

Sicher bei 30 cm Windrädern kann man mit Kübeln und Trichtern experimentieren aber bei über einem Meter wird aufwendig.....
Ist halt so, leider
Uwe Hallenga
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Re: Wirkungsgrad erhöhen

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Gepostet: 31.10.2007 - 10:24 Uhr  ·  #8
Bei den soganannten Mantelturbinen geht es meistens nicht nur um die theoretisch größere abgefischte Kreisfläche, sondern auch um die größere Windgeschwindigkeit innerhalb des Trichters.

Auf diese Weise fabulieren so manche Hersteller mit Hochglanzprospekten fantastische Werte aus der Luft. Experimente dazu gibt es seit vielen Jahren und mindestens ebenso viele Firmen die mit Bauerfängermanieren Kleinanlegern das Ersparte aus der Tasche ziehen.



Wieso sollte sich der Wirkungsgrad nach Betz erhöhen, wenn ich vor das zu betrachtende System einen Propeller stelle? Das Eine hat mit dem Anderen doch gar nichts zu tun.
Betz hat das maximale Relativ-Verhältnis mit rund 59% angegeben und da ändert ein Propeller nichts, der die Windgeschwindigkeit vor dem Rotor erhöht. Hier wird Energie in ein Propeller gesteckt, der die Energie in bewegte Luftmasse wandelt und die zusätzliche Energie ist dann ebenfalls wieder der Ausgangspunkt für alle Berechnungen nach Betz, also wieder 59% und da ist es egal, ob ich von 10 Watt oder von 1.000 Kilowatt ausgehe.

Das Gleiche betrifft alle Überlegungen, wie man Betz mit Trichtern oder ähnlichem austricksen könnte. Kann man eben nicht, weil Betz vom Verhältniswerten des Systems ausgeht und wenn ich durch Konzentrator oder Propeller die Eingangsenergie erhöhe, ändert dies immer noch nichts am maximal möglichen Verhältnis.


Auch das Hintereinanderstellen von Anlagen bringt hier gar nichts, da die Energie einmal dem Wind entzogen, sich nicht einfach wieder auffüllt und dann mit der zweiten Anlage abgefischt werden kann. Diesen langsam sinkenden Energiegehalt des Windes bezeichnet man zumindest bei großen Anlagen und Windparks auch "Parkeffekt" oder "Parkwirkungsgrad". Diese "Verluste" durch die vorgelagerten Anlagen kann man sogar recht genau berechnen.

Die Krönung: Der "Spiralflügler" hat es auf die Spitze getrieben und hat seinen Quirl quergelegt, zur Berechnung die Rotorfläche theoretisch in beliebig viele Scheiben hintereinander zerlegt und den Wirkungsgrad vermutlich addiert und es so auf über 300% geschafft. Echte Glanzleistung dieses dann auch noch auf Messen anzubieten ohne dabei selbst laut loszulachen und rot zu werden.


Gruß Uwe
Thomas Köpke
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Re: Wirkungsgrad erhöhen

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Gepostet: 03.11.2007 - 20:22 Uhr  ·  #9
Danke Uwe,

wen es interessiert, hier die Rechnung für den Betzschen Leistungsbeiwert.
Da müsstet ihr schon die Physik ändern um dem aus dem Weg zu gehen.

Interessanterweise sind wir mit heutigen großen Anlagen teiweise schon über c_p= 0,5 . Finde ich shcon gar nicht schlecht wenn man beachtet dass bei diesen Leistungsfaktoren immer schon die Verluste der ganzen Technik mitrechnet. (was bei dem Betz'schen nicht der fall ist, den wird man also niemals erreichen)

Also hier die Rechnung:

Code
v: Geschwindigkeit auf Rotorebene
v1: Geschwindigkeit vor dem Rotor
v2: Geschwindigkeit nach dem Rotor
Pn: Leistung die genutzt werden kann
P0: Leistung des Windes
d: Dichte der Luft
A: Fläche des Windturbinenkanals
a: Geschwindigkeitsverhältnis (a=v2/v1)
ms: Luftmassenstrom
cp: Leistungsbeiwert

Die Windgeschw. auf Ebene des Rotors ergibt sich aus
v= (v1+v2)/2
Die Nutzbare Leistung lässt ist mit der Differenz der Windgeschw. vor und nach dem Rotor zu berechnen
Pn=ms*(v1²-v2²)/2
mit ms=d*A*v=d*A*(v1+v2)/2 ergibt sich für die Nutzleistung:
Pn=1/4*d*A*(v1+v2)*(v1²+v2²)
Die Leistung des Windes berechnet sich mit
P0=1/2*d*A*v1³

für den Leistungsbeiwert lässt sich also folgende Formeln herleiten:
cp=Pn/P0=(v1+v2)(v1²-v2²)/2*v1³=1/2*(1+v2/v1)*(1-v2²/v1²)

dies ist eine quadratische Gleichung mit einem Maximum: Heisst es gibt ein Geschwindigkeitsverhältnis bei dem der maximale cp herrscht. .

Also ableiten, 0 setzen, und man kriegt als optimales Geschwindigkeitsverhältnis
a=v2/v1=1/3 raus.

Das kann man wieder in die Leistungsbeiwertformel einfügen und kriegt so den Betz'schen Leistungsbeiwert von
cp,Betz=16/27=0,593.... raus



Gruß

Thomas
kurier
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Leistungssteigerung

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Gepostet: 03.11.2007 - 22:26 Uhr  ·  #10
Moin,
also ich will hier ja nicht unbedingt widersprechen um des widersprochen habens, aber ich glaube auch nicht das hier das letzte wort schon gesprochen wäre.
Man nehme z.B. einen üblichen Rotor horizontal gelagert :
wir wissen doch alle das die Flügel in Achsnähe sich langsamer drehen als an den Spitzen (logo!).
Folglich können wir nicht davon sprechen das die Rotorform, wie sie gängig gebaut wird (wie z.B. das im Forumslogo) das non-plus-ultra unter den Rotoren wäre. Es hat schon die verschiedensten Profile gegeben : krumme, geschlitzte , mehrfach angeordnete (hintereinander).
Nur wenn es um die Umsetzung dieser erfolgsversprechenden Formen, Projekte geht ,reicht dann der enthusiasmus bei den meisten (sowie bei mir auch) dann doch nicht aus :lol:
Übrigens , dem ollen Betz will ich ja auch nicht widersprechen oder übertreffen oder was auch immer ... !


-... grüsse .
kurier
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Gepostet: 03.11.2007 - 22:45 Uhr  ·  #11
- ...da wär noch die Sache mit der Mantelturbine.
Mag ja sein das so etwas im Windkanal funktioniert vielleicht sogar etwas mehr bringt. Aber wie wir alle wissen pustet der (unstetige Geselle) Wind
nicht immer aus der gleichen Richtung sondern ändert diese ständig um ein paar grade. Und da wo der freifahrende diese änderung voll erfahren und gleich korrigieren kann , wird die Sache mit der Mantelturbine etwas träge !
:?

- servus.
soderica
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Nachbeschleunigung nicht möglich

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Gepostet: 05.11.2007 - 23:46 Uhr  ·  #12
Hallo zusammen

Uwe und Thomas habe es eindeutig richtig erfasst, und hier hoffentlich allen Zweiflern so erklärt, dass es sitzt. Ich habe mich auch schon sehr oft mit dieser Frage befasst und auch schon zig Versuche in dieser Richtung gestartet. Alle scheitern jedoch an der Tatsache, dass wenn der Wind auf ein Hindernis trifft, dieser danach massiv an Leistung einbüsst. Wie um Himmels willen kann man diese Restenergie wieder auf die anfänglichen 100% bringen? Da nütz es wenig, WKA`S hintereinander aufzustellen, wenn danach jedesmal 20 oder mehr Prozent an Winenergie fehlt.

Denke mal, dass wenn es so wäre, schon längst etwas in dieser Richtung erfolgt wäre, nur eben, an der Betzschen Theorie kommt man nicht vorbei und Turbolader wie sie momentan gebaut werden, sind wohl für Windkraftanlagen nicht machbar.

Es gab einmal Projekte, die sich mit der Selbstbeschleunigung vom Gasen befassten, allerdings war das noch Anfangs der 70iger Jahre und ich mag mich entsinnen, dass in der Zeitschrift Hobby ein mehrseitiger Bericht darüber zu lesen war. Darin wurde auch das Strömungsverhalten an Flügeln gemessen und diverse Formen wurden beschrieben und in Tests ausgewertet. Einzig und alleine eine Optimierung des Flügelprofils ist, war möglich, eine Steigerung der Wingeschwindigkeit jedoch ist und bleibt auch heute Illusion.

Eine Beschleunigung lässt sich aber in Röhrenartigen Konstruktionen erreichen und das auch nur mit wenig Erfolg. Konkret wurde damals der Bau einer speziell angefertigten Düse für Lackierpistolen gezeigt, welche auch im Handel erhältlich war. Was daraus wurde weis ich nicht, den hätte sich das Produkt durchgesetzt, wäre es bestimmt noch heute erhältlich.

Fazit: Physikalische Gesetzte kann man nicht erzwingen, damit müssen wir wohl leben.

Gruss Bruno
kurier
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wirkungsgrad erhöhen ?

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Gepostet: 25.11.2007 - 23:05 Uhr  ·  #13
(Na ,der thread ist aber ganz schön durcheinandergeraten )

Ja also irgendwie wurde hier ziemlich aneinander vorbei diskutiert.
Manche meinten das der Wirkungsgrad doch zu steigern sein müsste,
und andere verstanden daraus das man den Betzschen Wert nicht übertreffen kann.
Ich glaube dem Betz an Kragen wollt' ja eig. auch niemand . Aber es müsste mit einfachen Mitteln möglich sein die uns bekannten herkömmlichen Rotoren
effektiver zu Bauen. Vielleicht mit zwei dicht ,und leicht versetzt , hintereinander sitzenden Rotoren.

grüsse, ...
PaPaPete
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Re: Wirkungsgrad erhöhen

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Gepostet: 04.08.2008 - 16:37 Uhr  ·  #14
Das Thema ist zwar schon älter, aber ich greif's trotzdem mal wieder auf.

Habe mal im Netz folgende Seite gefunden...
Mit dieser Kontruktion soll man den Wirkungsgrad der Windräder erhöhen.
Klingt miener Meinung nach sehr interessant.

http://evert.de/eft281.htm
XXLRay
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Re: Wirkungsgrad erhöhen

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Gepostet: 04.08.2008 - 17:10 Uhr  ·  #15
Nein, der Wirkungsgrad wird dadurch nicht erhöht, aber da mehr Fläche genutzt wird, wird auch mehr Leistung erzeugt. Das lässt sich aber ganausogut einfach durch einen größeren Rotor bewerkstelligen.
Den theoretische Gewinn durch die beschleunigte Luft gibt es in der Praxis nicht, da der Beschleunigungseffekt laminare Strömung voraussetzt. Diese ist aber aufgrunde des Rotors, der gegenüber dem Wind als widerstand auftritt nicht gegeben.
Das ganze ist also theoretisch ne feine Sache, in der Praxis aber eher Augenwischerei.
bastler_slf
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Re: Wirkungsgrad erhöhen

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Gepostet: 04.08.2008 - 20:09 Uhr  ·  #16
Hallo zusammen,

mal eine Frage zwischendruch. Hat jemand schon einmal versucht nicht den Wind vor dem Rotor zu konzentrieren sondern hinter dem Rotor einen Unterdruck zu erzeugen.

Zb. durch eine Trichter der direkt hinter dem Rotor sitzt und nach hinten statt nach vorn größer wird.

Soweit ich weis nutzen doch auch Raketen diese Technik.

Einen Versuch wäre es ja wert oder?

Mfg bastler_slf
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