Vertikal Läufer, ein Schul-Studienprojekt

Hier möchte ich das Schul-Studienprojekt eines kleinen Vertikalläufers vorstellen. Aufgabe war es, mit einfachsten Mitteln , Werkzeugen und Materialien ein funktionierendes Vertikal Windrad zu bauen. Zusätzlich soll ein " Generator " montiert sein, der optisch darstellen kann, dass durch Windenergie auch verwertbarer Strom erzeugt wird. Diese Anleitung geht bewusst aber nicht auf Detaillösungen ein, da dies als Teamwork Aufgabe in Eigenverantwortung gelöst werden muss. Insbesondere soll Wert darauf gelegt werden, sich aus den Fotos ein Gesamtkonzept zu erarbeiten, also mit Konstruktion, Bearbeitung und Montage zu befassen. Neben dem Projektleiter, wird jeder Teilnehmer/Schüler gefordert, seine Ideen und Vorstellungen ins Projekt zu übertragen. Aus dieser Fülle von Vorschlägen soll dann gemeinsam die Entscheidung und Planung des Projektes erfolgen.

Vorgaben des Projektes
Durchmesser des Rotors 50 cm
Höhe des Rotors 100 cm
Masthöhe, ist Situationsbedingt, Standortabhängig
Generator zur Stromerzeugung

Material, sollte nach Möglichkeit vom Schrottplatz kommen

ein paar Posterröhren aus PVC mit ca 50mm Durchmesser
ein paar FOREX Platten, 3 mm, Abschnitte oder andere Plattenreste, die sich verkleben lassen
ein Druckermotor oder etwas ähnliches
Rohr oder 4 kant Holz als Mast
ein paar Metallschrauben
Druckermotor oder ähnliches
Klebeband
Heissklebepatronen

FOERX, gibt es beim Fotofachhandel, Aufziehservice, Displaybau

Werkzeuge
el. Bohrmaschine und Bohrer
Lochkreissäge, ca 50 mm Durchmesser
Cutter
Metallsägeblatt
Heisklebepistole
Zollstock und Winkel

Bearbeitung
Aus den Posterröhren werden je 3 gleichbreite Segmente mit dem Cutter geschnitten

Aus den FOREX Platten 3 Scheiben im Durchmesser 25cm schneiden und je 12 Löcher mit 50mm Durchmesser schneiden. Tipp: alle 3 Platten aufeinander, so muss nur einmal gebohrt werden.
Im Foto ist erkenntlich, dass 2 Platten als Ring hergestellt sind, der Innendurchmesser ist ca. 12 cm. Bei der mittleren Platte ist nur eine Zentrumsbohrung entsprechend dem Durchmesser der Antriebswelle des " Generators" zu bohren, Vorgängig muss man sich Gedanken darüber machen, wie die Scheibe bombenfest mit der Achse des Generators verbunden werden soll.

Die Flügelprofile werden nun zusammen mit der Trägerscheiben verschweisst und zwar mit der Heissleimpistole. Die verklebten Nähte, immer oben und unten ausführen, sollten so aussehen wie wenn der Schlossermeister hier geschweisst hätte. Ruhig zuerst mal an Abfallstücken üben, bis man den Dreh raus hat, schlussendlich sollen PVC und FOREX durch die Wärmeinwirkung verschweisst werden. Welche Anordnung der Flügel die optimalste ist, könnt ihr bei mehreren hergestellten Rotoren selber herauskitzeln, im Beitrag habe ich eine Variante mit teilweise schräg verbauten Profilen verwendet.

Je nach dem welchen " Generator " wir erhascht haben, muss dieser an der mittleren Scheibe
befestigt werden und darauf bedacht sein, dass das Windrad schlussendlich mit Generator am Mast verbunden wird. Druckermotoren oder andere niedertourige DC Motörchen mit dicker Welle, sind die geeignete Wahl. Zylinderförmiger Aufbau des Motors/Generator, passt idealerweise am besten in ein Rohr und kann leicht befestigt werden.

Nach der Fertigstellung und Montage am Mast, erfolg im Trockenlauf die erste Messung der Stromabgabe des Windrades. Von Hand drehen sollte da schon einige aussagekräftige Ausschläge am zuvor angeschlossenen Messinstrument zeigen. Sinvolle Ergänzung ist der Anschluss eines Verbrauchers, sei es nun eine LED, Glühbirnchen oder Motörchen. Es ist einfacher nachvollziehbar , wenn sich optisch etwas erfassen lässt, sprich leuchtet oder bewegt und so wächst das Verständnis für das selber gebaute und funktionierende Windrad Modell.

Bei der Standortbestimmung habt ihr bestimmt vorgängig die topografischen Verhältnisse erkundigt und könnt die Anlage an ihrem Aufstellungspunkt montieren. Da es sich ja um ein Studienprojekt handelt, ist es wohl nicht angebracht hier ein Betonfundament herzustellen, jedoch sollte darauf geachtet werden, dass die gesamte Anlage stabil montiert ist.

Nach der Montage am endgültigen Standort sollte durch die Teilnehmer über mehrere Wochen ein Protokoll geführt werden ( Strommessungen und Windverhältnisse ). Die Ergebnisse zeigen dann in etwa auf, was von einer Windanlage zu erwarten ist und führt in vielen Fällen dazu, dass sich Schüler mit der Materie Windkraft gezielter zu befassen und weitere Experimente starten.

Die im Beitrag gelisteten Fotos weichen manchmal etwas von der Beschreibung ab, insbesondere der mittlere Segmentring, ist hier noch in Sprerrholz gefertigt.



Der Rotor in Betrieb, bei Windgeschwindigkeit 0,7 m

http://www.youtube.com/watch?v=YYNldTI_5Gw


Schlusswort
Die Konstruktion ist aus Kunststoff und hält über längeren Zeitraum den Umwelteinflüssen stand, dass entbindet uns aber nicht vor der Verantwortung, die Anlage mindestens 1 mal wöchentlich zu überprüfen und evtl. Schäden sofort zu Reparieren, denn der Betreiber ist für sein Gerät und die damit verbundenen Gefahren, in jedem Falle haftbar.

Viel Spass bei der Verwirklichung des Vertikalrotors und wir würden uns natürlich freuen, wenn erfolgreiche Projekte dann hier ins Forum gepostet werden.

Was Witterungsfestigkeit dieses Materials betrifft - da kann ich nur zustimmen, ich habe die gleichen Erfahrungen gemacht. Den Tip mit dem Heiß-Klebe-Verfahren, praktisch also Verschweißen der Verbindungsstellen finde ich sehr hilfreich, weil es gerade dort auf guten Zusammenhalt ohne "Arbeiten" der Verbindungsteile aneinander ankommt. Das Material ist schön leicht, PVC-Schaumplatte etwa, muß aber an Verbindungen sehr stabil sein weil es Biegemomenten nicht allzu lange standhalten kann. Da kommt die Verschweißmethode gerade richtig. Eine kostengünstige Lösung!