Windrad mit Flettner-Rotoren

 
Wade
 
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Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 09.11.2010 - 00:41 Uhr  ·  #1
Hoi, bin neu hier aber les ab und zu bissl mit. Windanlagen sind einfach sau faszinierend ;)
Denke hier sind einige schlaue Köpfe die sich mit der Thematik Wind auskennen, deshalb mir mal eine Frage:
Hat hier schon jemand ein Windrad gebaut, und dabei keine "normalen" Repeller verwendet, sondern Zylinder als Flügel? Laut einigen Puplikationen und Videos im Inet sollen die einen höheren Wirkungsgrad haben als herkömmliche Flügel. Das ganze finktioniert dann durch den Magnus-Effect. Es wurden ja schon öfters Flettner Rotoren zum Schiffsantrieb eingesetzt und sehr gute Ergebnisse produziert.

Wenn man nun diese Ergebnisse auf Windanlagen überträgt, und die Schubkraft in eine Kreisbahn überführt kann man so leicht eine Windanlage bauen/umrüsten.

Hier nen paar Videos die die Wirkungsweise verdeutlichen:
Schiffsantrieb:
http://www.youtube.com/watch?v=63UL1ecyuw4

Das ganze in nem Windrad würde dann so ausschauen:
http://www.youtube.com/watch?v…SrGNINIoHc
http://www.youtube.com/watch?v…re=related

oder ein anderes Windrad:
http://www.youtube.com/watch?v…re=related

Die gewonnene Energie kommt dabei nicht nur aus dem Wind selbst, dieser treibt eigentlich nur die Rotoren an. Die eigentlich Kraft wird dabei von den Rotoren selbst erzeugt, durch die Flettner-Kraft die seitwärts zur Windrichtung wirkt (also das Windraht in Rotation versetzt). Ähnlich dem Vortrieb beim Schiffsantrieb, nur eben auf einer Kreisbahn.

Meint ihr ein Nachbau wäre möglich? Das Kleinwindrad im letzten Video mit den Spiral-Flügeln schaut vielversprechend aus ;)
Hat das eftl zugar schonmal jemand getestet?

Viele Grüße
Wade
Windhund
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 09.11.2010 - 12:16 Uhr  ·  #2
Tolle Idee, sehe ich zum ersten mal.

Der Flettner-Rotor dreht sich aber nicht von selbst. Bei Schiffen wird er durch einen Elektroantrieb in Rotation versetzt. Beim letzten Beispiel ist klar, dass dazu die Spiralen um den Zylinder gedacht sind. Wie die Zylinder der ersten beiden in Rotation versetzt werden, ist im Video nicht erkennbar. Diese "Blechdosen"-Lösungen scheinen aber auch sehr laut zu sein ? Ist ein schönes Feld zum Experimentieren.

Gruß
o_lampe
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 31.10.2022 - 10:15 Uhr  ·  #3
Ich habe heute viel gelesen über Flettner-Rohr, Lesh-Rotor und den Magnus Effekt.
Da wird in den Video Kommentaren viel dummes Zeug geschrieben.

Für mich sieht es so aus, als könnte der 4x höhere 'Auftrieb' des Flettner Rohrs ausreichen um eisenbehaftete Generatoren zu starten. Das wäre doch gerade für kleine HAWTs ein enormer (finanzieller) Vorteil!
Oder übersehe ich etwas? Hat die Rotation der Flügel negative Auswirkungen?
Carl
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 31.10.2022 - 11:28 Uhr  ·  #4
Abgesehen vom konstruktiven Aufwand muß beim Flettner auch mit mechanischem Verschleiß gerechnet werden.

Davon abgesehen gilt auch für Flettner Windräder die Regel dass theoretisch nur 59 % der in der Strömung enthaltenen Energie die durch die der Strömung entgegengesetzten Fläche läuft in Nutzenergie umgewandelt werden.

Weil die Strömung sonst einen Bogen um das "Hindernis" macht.

Theoretisch kann man 59% ernten, praktisch gibt es dann noch weitere Verluste, selbst die modernsten Windräder kommen nicht ganz an die theoretischen Werte heran.

Mehr Energie als die welche in der Strömung enthalten ist wird kein Windrad abernten können.

Der 4 x höhere Auftrieb des Flettners bezieht sich wahrscheinlich auf dien Flächeninhalt eines bestimmten Flügels denn andere Flügel oder Segel können andere Werte ergeben, beim Segel kann das 10 x soviel Auftrieb sein, bzw. es müsste 10 x so Groß sein, nicht unbedingt an Höhe aber dann an Breite.

Der Auftrieb bezieht sich also nicht auf den Flächeninhalt des Drehkreises eines Windrotors. Der wäre ja bei Flettnerrollen oder alternativ aerodynamischen Profilen gleich.

Das würde bei 4 x so hoher Leistung mit dem gleichen Drehkreis bedeuten dass ein normales Windrad mit 40% Wirkungsgrad vom Flettner mit 4 x soviel übertroffen 160% Wirkungsgrad hätte.

Dazu könnte ich dann nur sagen: "Gratuliere"
o_lampe
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 31.10.2022 - 13:22 Uhr  ·  #5
Zitat

Das würde bei 4 x so hoher Leistung mit dem gleichen Drehkreis bedeuten dass ein normales Windrad mit 40% Wirkungsgrad vom Flettner mit 4 x soviel übertroffen 160% Wirkungsgrad hätte.

Nein, man muss schon die Grösse der einzelnen Rotorblätter mit den Flettner Rohren vergleichen. Bei identischer Stirnfläche eben X-mal mehr Auftrieb, was mehr Drehmoment oder Beschleunigung bedeutet. Die Energieausbeute ist nur deshalb höher, weil bei schwächerem Wind angefahren wird. Auch wenn da nicht viel zu ernten ist.
Und es amortisiert sich schneller, wenn ein 08/15 Generator verwendet werden kann.
Carl
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 31.10.2022 - 15:24 Uhr  ·  #6
Die Größe der Blätter, damit meinst Du sicher deren Breite und nicht deren Länge und damit die Abdeckung mit der sie den freien und aktiven Durchfluss der Strömung durch den Umkreis den sie beim Drehen beschreiben meinst.

Ein Flettner Rotor benötigt nur einen Bruchteil dieserAbdeckungsbreite bei gleicher Leistung.

Aber : Man kann den Durchmesser der Flettnerrollen relativ dazu in so einem Drehkreis nicht signifikant vergrößern ohne den Strömungsdurchfluss zu behindern, also auch nicht mehr ernten.

Der Wind würde aussen um den Rotor ausweichenwie um eine geschlossene Scheibe.
Che
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 31.10.2022 - 18:14 Uhr  ·  #7
Also über den Grenzwert von Betz schafft es auch ein Flettner nicht!

Zudem müssten sich die Rotoren auch beim Start schon drehen.
Nicht mit viel Energie, aber Luftreibung muss dennoch überwunden werden.

Dsw. müssten sie zur Nebe hin dicker werden, bei gleicher Drehzahl,
oder gestaffelte Zylinder mit gleichem D, aber zur Nabe hin größerer Drehzahl.

Dann bei Sturm wohl die selben Konsequenzen wie auf Schiffen.
Wird schon seine Gründe haben, warum es sich nicht durchgesetzt hat.
o_lampe
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 01.11.2022 - 08:41 Uhr  ·  #8
Zitat

Dsw. müssten sie zur Nebe hin dicker werden, bei gleicher Drehzahl,
oder gestaffelte Zylinder mit gleichem D, aber zur Nabe hin größerer Drehzahl.

@Che
Warum das? Die anströmende Luft ist innen an der Nabe und aussen gleichgroß, und die Rohr-Drehzahl (Umfangsgeschwindigkeit) soll 3-4x so hoch sein wie die Windgeschwindigkeit.
In einem der oben verlinkten Videos ist der Durchmesser sogar nach aussen hin grösser?
-Ich blick da ehrlich gesagt noch nicht ganz durch-

Ich könnte mir vorstellen, dass "Windnachführung" etwas schwieriger wäre durch die Rohr-Rotation.
In einigen Texten ist auch die Rede von Coriolis Kräften, die bei Flugzeugen und Schiffen unerwünscht waren. Diese Corioliskräfte wirken bei 3-5 Rohren, die um eine Nabe herum angeordnet sind aber schon wieder anders: gleichen sich evtl. sogar aus?

Als Kind hatte ich ein Plastikflugzeug an der Drachenschnur, das rotierende Flügel hatte. Heute erst glaube ich zu verstehen, warum das flog.
Google-Bilder
Che
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 01.11.2022 - 10:16 Uhr  ·  #9
Ich geh mal davon aus, dass Flettner-Rotoren umlaufend auf ner Nabe angeordnet sind, als Ersatz der Blätter einer Normal-WEA.
Dann wäre Folgendes noch richtig: Die Luft von vorn ist überall gleich. Nicht aber:
"Die anströmende Luft ist innen an der Nabe und aussen gleichgroß."

Ist wie bei normalen Blättern auch, dass die Anströmung zur Nabe hin stark nachlässt. Einfach weil die Umfangsgeschw. das selbe tut. Und mit dieser zusammen wird vektoriell die Anströmgeschwindigkeit gebildet (Winddreiecke!)

Daraus in Folge sind die Blätter von Normalwindrädern zur nabe hin immer breiter, idealerweise.
So müsste es auch bei Flettners geschehen.
Merke: Lt. Betz muss idealerweise überall der wahre Wind um 2/3 verlangsamt werden. dann stellt sich sein grenzwert von 0,59 ein.
Carl
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 01.11.2022 - 11:37 Uhr  ·  #10
momentmal, wenn man etwas um 2/3 verlangsamt ist es nur noch 1/3 schnell. Du meintest sicher Verlangsamung um 1/3, Flüchtigkeitsfehler!
Che
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 01.11.2022 - 13:01 Uhr  ·  #11
Du kannst einem, der sich auch mit der Theorie seit mind. 2003 beschäftigt, schon glauben, was er schreibt!
Carl
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 01.11.2022 - 13:17 Uhr  ·  #12
Glauben ist nicht wissen oder?

Leistungsbeiwert ist 0,59 also ist doch die theoretisch dem Wind entnehmbare Energie etwas weniger als 2/3 der gesamt darin enthaltenen Energie.
Che
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 01.11.2022 - 13:29 Uhr  ·  #13
Nun schau doch auch Du mal in die Bücher und bring nicht alles durcheinander!
Cp_max 0,59 ist ein Leistungsbeiwert, der sich einstellt, wenn der wahre Wind um 2/3 auf 1/3 verlangsamt wird.
Carl
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 01.11.2022 - 14:59 Uhr  ·  #14
Wo genau steht das?
Che
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 01.11.2022 - 16:46 Uhr  ·  #15
Recht gut bei Gasch|Twele, Windkraftanlagen 7. Auflage, S. 181, 182.

Dazu zunächst eine Skizze zur Strahltheorie:

 


Und dann der geforderte Text:

 


Interessant und wichtig auch der Hinweis, dass in der Radebene, also wo der Repeller ist, 2/3 v1 an zu setzen ist,
also 2/3 des wahren Windes. Gilt auch für Strömungsdreiecke!
Carl
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 01.11.2022 - 17:10 Uhr  ·  #16
Ok, hab`s gelesen. Das war dann mein Irrtum V3 mit cp Verhältnissen verwechselt. Danke für`s Aufklären.
Che
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 01.11.2022 - 17:57 Uhr  ·  #17
Gerne.
o_lampe
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 02.11.2022 - 08:23 Uhr  ·  #18
Zitat

Ist wie bei normalen Blättern auch, dass die Anströmung zur Nabe hin stark nachlässt. Einfach weil die Umfangsgeschw. das selbe tut. Und mit dieser zusammen wird vektoriell die Anströmgeschwindigkeit gebildet (Winddreiecke!)

@Che
Soweit hab ich es kapiert: Die Anströmgeschwindigkeit ist aussen höher als innen, richtig?
Dann ist deine Schlussfolgerung aber falsch, denn das würde für Flettner bedeuten, dass das Rohr aussen schneller rotieren muss. zB. durch grösseren Durchmesser bei gleicher Rohrdrehzahl.
FamZim
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 02.11.2022 - 10:24 Uhr  ·  #19
Hallo

Wenn es stimmt das bei doppelter Geschwindigkeit die achtfache Leistung im Wind steckt, würde bei halbierter Geschwindigkeit nur noch 12,5 % übligbleiben, heist 87,5 % entnommen..
Das entspricht nicht ganz der 2/3 tel oder 1/3 tel Theorie oder.

Gruß Aloys.
Che
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Re: Windrad mit Flettner-Rotoren

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Gepostet: 02.11.2022 - 11:54 Uhr  ·  #20
Die Geschwindigkeit wird ja nicht einfach auf 1/3 gesetzt, sondern zuvor war ja Leistungsentnahme.

Könnte man ansonsten ja denken, die 1/3 weiterhin auf Null zu verlangsamen. Hat man aber nicht 100% sondern garnichts, da die Strömung nicht mehr statt findet.

Die Denkfehler werde ich gewiss nicht beim Betz fest machen, denn da wurde nicht nur theoretisiert, sondern auch gemessen.
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