Was haltet ihr von den Segeltuchwindkraftanlagen?!

Hallo Reisender & willkommen im Forum!

Eine interessante Low-Cost-Idee, den Repeller mit Segeltuch zu bespannen. Falls ich gerade nicht komplett auf dem Holzweg bin, wurde das Thema vor Urzeiten auch schonmal hier in irgendeinem Thread gestreift. Aber ich glaube, das war nur in einem Nebensatz und nur als fixe Idee. Dass es eine regelrechte Fangemeinde zu dem Thema gibt, welche mit dieser Bauweise Anlagen im kW-Bereich im Auge hat, war mir tatsächlich neu.

Ich habe zwar so eine Anlage aus Segeltuch noch nie in Aktion gesehen (abgesehen von einigen Windspielen im Garten nebenan) aber mich kribbelts grad doch in den Fingern, ein, zwei generelle Aussagen zur Physik beizusteuern (tut mir leid, falls es nun ein wenig....ähm...frustrierend werden sollte oder so):



Hmmmmm nein, das glaub ich nich so ganz. Ich probiers mal zu erklären und werd dazu mal ein wenig weiter ausholen müssen...ich hoff ich überfrachte dich nun nicht mit Informationen (da ich nicht weiß, wie firm du in der WKA-Materie drinsteckst, nimms mir bitte nicht krumm, falls ich hier im Folgenden auf bereits bekannten Begriffen unnötig herumreiten sollte):

Bei WKA wird zwischen "Langsamläufern" und "Schnellläufern" unterschieden. In welche Kategorie eine dieser Anlagen fällt, hängt davon ab, wie hoch die Geschwindigkeit der sich drehenden Blattspitzen in Relation zur Windgeschwindigkeit ist.
Als Daumenregel kann man sagen:

• Je mehr Bätter, desto geringer ist die Drahzahl (=langsamere Blattspitzengeschwindigkeit), aber je höher ist das Drehmoment --> Langsamläufer
  
• Je weniger Blätter, desto höher ist die Drehzahl (=höhere Blattspitzengeschwindigkeit), aber je geringer ist das Drehmoment --> Schnellläufer

Die Segeltuchanlagen haben nun relativ viele Blätter, d.h. Langsamläufer (Grobe Daumenregel: Alles über 5-6 Blätter zählt meist schon zu den Langsamläufern, hängt aber auch von der Form der Repellerblätter ab etc), im Vergleich zu den konventionellen Anlagen, die man entlang der Autobahn immer sieht.

So, wieso reite ich hier nun so viel auf dieser Unterscheidung herum?
Der Grund ist folgender: Langsamläufer haben einen geringeren Leistungsbeiwert, d.h. arbeiten weniger effizient und können weniger Windenergie abernten. Das liegt an zB an Drallverlusten des Rotors. Hier ist ganz unten eine kleine Übersicht, wie viel bereits die Anzahl der Blätter in den letztendlichen WIrkungsgrad mit hineinspielt.
Daher denke ich nicht, dass die STWKA effizienter sind als "konventionelle". Zudem dürften die Segeltuchblätter nicht so optimal/effizient wie aerodynamisch geformte Blätter sein (falls/in wie weit die Segeltuchform überhaupt nach dem Auftriebsprinzip funktioniert? Kann ich grad nicht beurteilen). Oder mal so ausgedrückt: Wenn Langsamläufer mit Segeltuch das Gelbe vom Ei wären, würden Enercon und wie sie alle heißen nur noch große WIndanlagen im "Westernstyle" produzieren und nicht so viel Geld in die Optimierung ihrer aerodynamischen Profile stecken

Du zählst des weiteren eine ganze Menge von Vorteilen auf. Vielem davon würde ich aus dem Bauch heraus zustimmen:

Falls solch ein Langsamläufer nicht derart anfällig gegen turbulente Anströmungen in Bodennähe sind, kann der Mast vlt auch mal kleiner ausfallen, sie beginnen sich bereits viel früher zu drehen (mehr Blätter erzeugen mehr Drehmoment), bei stärkerem Wind sorgen Wirbelverluste bisweilen sogar dafür, dass sie sich selbst "abregeln" und bei Sturm nicht "durchgehen" und verzeihen ggf eher ein paar Toleranzen im Bau. Und ein Repellerblatt aus Segeltuch ist sicherlich günstiger als ein aufwendig geformtes Profil.

Das sind in der Tat alles die klassischen Pluspunkte eines Langsamläufers - ganz egal ob es sich nun um einen Repeller aus Segeltuch oder Holz oder Blech handelt.


Gut, wenn der Durchmesser nicht festgelegt ist, gilt diese Aussage für fast jeden Typ von WKA


Auauauauau...das halte ich für gewagt und gefährlich. Selbst kommerzielle Anlagen sind nach 20 Jahren (bei regelmäßiger Wartung) reif für die Demontage. Bei einer Hobbyanlage hätt ich schon Angst, nach nem dicken Herbststurm nen Teil der WKA ausm Garten des Nachbarn herauszufischen *g*


Aber:

Sry, hier muss ich leider wieder die Suppe versalzen: Es gibt eine physikalische Höchstgrenze, wieviel Prozent der Windenergie von der WKA "abgeerntet" werden kann. Diese Grenze wurde im Betzschen Gesetz formuliert und liegt bei ca 59%. Mehr Energie KANN man dem Wind nicht entnehmen, da sträuben sich die Naturgesetze dagegen. Geht einfach nicht. Probierte man mehr zu entnehmen, würden die Luftmassen hinter der WKA derart stark abgebremst, dass der Wind sich VOR der WKA stauen würde und die im Wind enthaltene Leistung in die Knie geht.
Die heutigen, kommerziell-großen WKA schaffen es auf 50-55% und sind damit schon hart am Limit des möglichen. Langsamläufer schaffen es leider bestenfalls auf 30% der Windenergie. Das ist auch auf dem Schaubild der ganz zu Anfang verlinkten Seite zu erkennen.


So, genug herumgemäkelt für den Anfang
Versteh mich nicht falsch: Ich wollte mit meinem Beitrag dir hier nicht die Lust und Freude an den STWKAs nehmen. Ich will nur verhindern, dass durch halbseriöse Quellen Erwartungen und Hoffnungen geweckt werden, die leider die Physik dahinter nicht halten kann und man am Ende nur frustriert dasteht und alles hinwirft... Dazu ist das ganze ein viel zu schönes Hobby!

Ein Repeller aus Segeltuch ist definitiv günstiger als ein aufwendig, aerodynamisch geformtes Profil, hat aber eben auch gewisse Einschränkungen in der Leistung. Wenn man sich dessen bewusst ist und den Spaß am Basteln nicht nehmen lässt, find ich das ne sehr gelungene Methode, die Materie WKA näher kennenzulernen!! Und wenn mans schafft, das ganze mit einer sicheren Konstruktion bis in den kW-Bereich hochzuskalieren - why not? Die erste WKA ist eh immer die Schönste - ganz gleich, welchen Wirkungsgrad sie haben mag. Hauptsache es dreht sich und das Bastlerherz schlägt höher


Gruß
Thorsten

P.S.: Autsch, der Beitrag wurde länger als geplant^^ Respekt an alle, die bis hierhin durchgehalten haben...

Auweia. Ich glaube, ich muss da mal mit einigen Unwahrheiten und Beschönigungen aufräumen, denen du aufgesessen bist. Ein paar hat Pleiades ja schon aufgezählt, aber ich werde trotzdem noch einmal daruaf eingehen um weitere Aspekte aufzuzeigen.


Das stimmt nur bedingt. Die Mechanik zur Befestigung der Flügel muss ebenfalls stabil ausgelegt werden. Ein relativ geringer Aufwand des Baus entfällt auf die Flügel (wenn man Mast und Elektrik einbezieht).

Ein hoher Luftwiderstand ist nicht gleichbedeutend mit einem hohen Wirkungsgrad. Wird der strömenden Luft über den Widerstand der Flügel Energie entzogen, verlangsamt man sie dadurch. Sie arbeitet dann als Hindernis für nachströmende Luft. Sie darf also nur so weit abgebremst werden, dass sie nachfolgende Luft nicht behindert. Aus dem optimalen Verhältnis von Abbremsung und Nachströmung hat Herr Betz einen optimalen Wirkungsgrad von grob 60% errechnet. Mehr geht nicht.


Das kann jede konventionelle Anlage auch. Entscheident ist dabei die Umgebung. Büsche und Sträucher verwirbeln die Luft und mindern den Ertrag. Steht eine Anlage in der freien Steppe, lässt sich aus besseren Windverhältnissen auch ein besserer Ertrag erzielen. Langsamläufer (wie die vorgestellten Segelräder) kommen im allgemeinen besser mit böigem Wind zurecht als Schnellläufer. Deswegen können sie bei niedrigen Höhen Vorteile haben. Das gilt aber nicht nur für STWKAs sondern auch für konventionelle Langsamläufer wie Westernwindrad oder Savonius.


Auch das gilt genauso für konventionelle Langsamläufer und ist nicht unbedingt auf Segeltuchbauweise zurückzuführen. Allerdings kann man durch das Segeltuch Gewichtsvorteile haben. Meist lohnt es sich aber gar nicht aus Windgeschwindigkeiten unter 2m/s Energie zu entnehmen, weil der Wind einfach nicht genug Energie enthält, um diese auch verwerten zu können. Man kann (fast) jede WKA so auslegen, dass sie in extrem niedrigen Windgeschwindigkeiten sehr effizient arbeitet. Dann verliert man aber Effizienz in hohen Windgeschwindigkeiten, die den Größten Anteil der Energie enthalten.


Das Verhalten ist eben nicht das einer wehenden Flagge, da diese dem Wind keinen Widerstand entgegensetzt. Flügel von STWKAs sind genauso extremen Kräften ausgesetzt wie andere Anlagen. Außerdem hast du immer noch das Gestänge, dass belastet wird und bersten kann.
Auch leise sind die nich zwangsweise. Wenn du schonmal segeln warst, weißt du, dass eine Segelkante im Wind ordentlich Krach machen kann. Zusätzlich hast du dann noch Gestänge und andere Teile, die im Wind pfeifen.


Das trifft für so gut wie jede andere Windanalge auch zu.


Auch das würde ich so nicht unterschreiben. Repeller aus Abwasserrrohr lassen sich extrem günstig herstellen und haben gezeigt, dass sie effektiv arbeiten. Wenn du für das Segeltuch vernünftige Qualität nimmst, bist du deutlich teurer. Die Kosten für den Rest der Anlage bleiben die gleichen wie für andere Anlagen. Bei Schnelläufern sparst du in der Regel sogar noch die Kosten für ein Getriebe.


Kleinwindanlagen werden von Tieren durch ihre hohe Drehzahl in der Regel ohnehin als Scheibe, also als Hindernis wahrgenommen. Mir ist von Tiertötungen durch Kleinwindanlagen zumindest nichts bekannt. Da sterben vermutlich mehr Vögel, indem sie gegen Fensterscheiben fliegen.


Das halte ich für eine sehr gefährliche Aussage. Für niedrige Windgeschwindigkeiten gilt für alle Langsamläufer, dass sie Fertigungsfehler verzeihen. Bei starkem Wind sorgen Unwuchten aber trotzdem für den Verlust der Anlage.


Nein. Beide Zahlen sind falsch. Das hat Pleiades ja schon sehr genau ausgeführt.


Auch STWKAs müssen eine Sturmsicherung habe um nicht durch Fliehkräfte auseinandergerissen zu werden. Vermutlich werden sie durch Stall an den Flügeln abgeregelt. Das gibt es bei konventionellen anlagen auch und ist dann aber kein unbegrenztes Arbeiten.

(
Da kann ich dir zustimmen. Ich find auch, dass die schön aussehen.


Das halte ich absolut für ein Gerücht. Welche Segelplane übersteht des so eine lange Zeit ohne Wartung? Dabei denke ich nich gar nicht an die Lager, die gefettet werden müssen etc.


Was ich den Segelflügel zugestehe, ist ein Liftmoment. Dadurch kann ich mir vorstellen, dass sie zumindest effektiver arbeiten, als Westernwindräder. Die Wirkungsgrade von Schnellläufern mir wenigen Flügeln werden sie aber nicht erreichen. Das liegt daran, dass jedes Rotorblatt auch Verwirbelungen erzeugt, die das folgende wieder behindern. Je weniger Blätter du hast, desto geringer sind auch die Verwirbelungen und damit die Verluste.
Du hast recht, dass ein stillstehender Flügel dich vermutlich nicht ziehen könnte. Er entwickelt seine Kraft aber auch nur aus der Bewegung. Dein Vergleich hinkt also.


Gilt auch z.B. für Westernwindräder


Ein Getriebe bedeutet immer zusätzliche Verluste und Kosten. Das ist für mich also eher ein Nachteil.


Das kann man auch bei konventionellen Anlagen erreichen wenn man denn möchte. Das bedeutet aber auch, dass du bei hohen Windgeschwindigkeiten die meiste Windenergie ungenutzt lässt.


Du meinst, dass sie auch arbeitet, wenn sie seitlich angeströmt wird? Dann liefert sie aber eine deutlich geringere Leistung.

Ich habe mir nicht sämtliche Quellen für die Messdaten, die du hier gepostet hast angesehen, aber die die ich gesehen habe, haben dass Problem, dass sie von Firmen stammen, die diese Anlagen herstellen. Die Vergangen hat gezeigt, dass schon viele Hersteller konventioneller Anlagen "Messwertkosmetik" betreiben. Bei Anbietern sogenannter "neuer Lösungen" Erhöht sich der Anteil und das Ausmaß der Korrekturen, die gemacht werden. Der Großteil aller Anbieter ist zwar seriös, aber schwarze Schaafe lassen sich meist leicht entlarven, wenn du die Formeln zur Leistungsberechnung aus dem Grundlagenbereich verwendest.

STWKAs sind bestimmt ein nettes Bastelprojekt. Was die Effektivität angeht können sie es meiner Meinung nach aber bei weitem nicht mit konventionellen Anlagen aufnehmen.

Achso ein Leeläufer. Das gibt es auch bei konventionellen Anlagen und ist so also auch nicht spezifisch für STWKAs. Auch Segelwindräder könntest du als Luvläufer aufbauen.

Wenn man sich mal die Bauprojekte auf www.otherpower.com ansieht, dann bezweifle ich, dass die Dreiflügler dort insgesamt aufwändiger zu bauen sind als eine Segelanlage mit vielen Flügeln. Denn auch die Segel müssen ja zurechtgeschnitten umgenäht und befestigt werden. Alle Vorteile die du hier nennst sind meiner Meinung nach keine. So wie ich das einschätze wird man mit dem Bau einer Segelanlage den gleichen Aufwand wie mit einer konventionellen haben, sie sieht dann schöner aus, kostet aber ähnlich viel und bringt weniger Leistung.

Dem habe ich nichts hinzuzufügen ^^ Es geht nicht darum ob da was mehr oder weniger ist, sondern um Vorstellung ungewöhnlicher und vllt guter Ideen. Manch einer wird es vllt in Realität umsetzen können!!!!

Gruß
Reisender

http://www.youtube.com/watch?v=svVNDk8ME00

So eine Anlage mit Segeln ist eine fantastische Sache, wenn man bereit ist, sie unter ständiger Beobachtung zu halten. So viel Segelfäche und derart großen Rotorabmessungen muß bei stärker aufkommendem Wind Angriffsfläche reduziert werden können. Bei Aus-dem-Wind-drehen durch eine Sturmsicherung flattert das Ganze aber wie auf einer Gardinenstange und im Wind kann man es wegen der enorm ansteigenden Belastung bei Sturm weder angehalten, noch rotierend unter Kontrolle halten. Die Russen sind Naturburschen und haben wohl die Zeit, sich dem Wetter entsprechend um ihr Windrad zu kümmern.

Eigentlich, so wie die schreiben macht die Segeltuchbespannung absolut keine Problemen beim Sturm, sogar zig mal ungefährlicher. Ein im Extremfall abgerissener Segeltuch macht absolut keinen Schaden bei den Nachbarn usw... Da gibst mehrere Ansätze. Diese kleine, gelbe Anlage, ganz oben im Bild des Postings, da kippen einfach die Arme in die Windrichtung, sie klappen quasi zusammen. Bei den anderen wird zwischen den Seilen einfach eine Stahlfeder gespannt und der Segeltuch, flattert dann wie an einem Fahnenmast. Also ich denke schon, dass da vernünftige Lösungen gibt. Ich meine, die Zeit ganzen Tag die Anlage zu überwachen, haben in Leute in Russland NOCH weniger als hier. Das Leben da ist verdammt hart, bei dem brutalem Kapitalismus der da zur Zeit herrscht und das ganze ohne sozialer Abfangnetze wie hier und 90% der Leute müssen doppelte Anzahl an Stunden ankern jeden Tag für einbißchen Geld um überleben zu können. Da kenne ich mich aus, da viele Bekannte von da...

Dieser Beitrag von Reiner Höhdorf erinnerte mich einfach wieder mal an dieses Tread, als er sagte, dass 80% des Windes einfach hindurch geht aber quasi mitberechnet wird und genau das ist de Prunkt den ich bei Segeltuchanlage faszinierend finde, sie funktioniert anders und nutzen eben diese 80% des Windes. Da gibst noch paar Feinheiten die ich selber noch nicht ganz verstehen, da mich das Thema eigentlich peripher interessiert und ich mich da nicht zu sehr vertieft habe. z.b., Sie verwenden bei großen Anlagen einfache leicht angeregte Drehstrohmotoren die sie über Getriebe betreiben. Die Anlage dreht auch bei starken Winden gleichmäßig mit kaum beschleunigter Geschwindigkeit. Die Arme sind sehr stabil und wenn der Wind zu stark ist, dann dehnen sich die Federn und jeder Segeltuch an jedem Arm wird einfach zu einer Fahne und wenn der Wind schwach ist, dann hat er die volle Angriffsfläche des Segels und die Anlage dreht sich identisch schnell wie beim starken Wind. Also schon interessant die Idee.



Im ersten Posting unten verlinkte Videos, ist ja ähnlich gemacht. Schön mit einem guten Drehstrommotor über Getriebe, stabil im Boden einbetoniert und ganz schön flach. Schade, dass er keine weitere Daten je veröffentlicht hat, was es ihm gebracht hat...

Das gehört leider zu den Aussagen im Beitrag, die falsch sind. das mag vielleicht vor 50 Jahren der Fall gewesen sein, aber moderne Windkraftanlagen erreichen Wirkungsgrade um 50%, womit etwa die Hälfte und nicht 80% des Windes "durchgelassen" werden. Relativiert wird dieser Umstand auch noch dadurch, dass mindestens 30% "durchgelassen" werden müssen, damit sich die Luft nicht staut (Betz'sches Gesetz).

Nö. Bei Flaute hast du keine Leistung, bei wenig Wind wenig Leistung und bei viel Wind viel Leistung. Repeller mit hohem Wirkungsgrad (egal ob aus Holz, Stoff oder Kuchenteig) können einen hohen Anteil (maximal 60%) dieser mechanischen Energie umwandeln, Repeller mit niedrigem Wirkungsgrad wenig. Ist eigentlich alles ganz einfach, wenn man nicht versucht, irgendwo freie Energie herzuzaubern.

Die Vorteile von Stoffrepellern (Segeln) sind, dass sie leicht, billig und einfach zu bauen sind. Auch Repeller aus festem Material sind prinzipiell wie ein aufgeblähtes Segel geformt. Ihr Vorteil ist, dass sie robuster als Stoff sind und sich optimiertere Formen herstellen lassen. Ist eigentlich auch ganz einfach wenn man nicht mehr dazu dichtet, als da ist.

Ja, das ist absolut vergleichbar. Leeläufer (so nenn man die Bauart) gibt es auch bei "normalen" Repelleranlagen (z.B. von Proven).

Ich sage aber nicht, dass die Anlage nicht gut funktioniert. Nur zaubern kann sie auch nicht.