neue 3kW Anlage, Fragen zu Windfahne

Hallo zusammen

Ich bin neu hier und auf der Suche nach fachlicher Rücksprache. Das Niveau in diesem Forum ist beeindruckend.
In der Nähe von Aachen beheimatet, beschäftige Ich mich mit Digitalelektronik und Mikrocontrollern.

Seit kurzem habe Ich ein chinesisches 3kW Windrad. Beschäftigt habe Ich mich dem Thema schon länger, jetzt war auch der Platz und die Gelegenheit da.
Den Aufbau habe Ich selber gemacht. Es funktioniert und ist beim ersten Gewittersturm auch noch nicht umgefallen . Ich bin ganz begeistert.

Die Nabenhöhe liegt bei 7m, der Radius bei 5m. Die Hauptwindrichtung ist ohne Verbauungen, ein glattes abgeerntetes Feld. Unter 3m/s fängt das Rad an zu rotieren, macht aber kaum Leistung. Ab ca 6m/s gibt es 1kW Leistung, so wie im Datenblatt beschrieben. 3,5kW habe Ich schon gesehen, die elektrische Abregelung funktioniert (WB3800, SMA Protection Box 400)
http://www.hengfeng-power.com/…path=0,112,

Im Betrieb kommen jetzt Optimierungs-Überlegungen.
Mir fällt auf, das das Rad z.B bei 6-8m/s die Richtung nicht wirklich hält und etwas 'vor sich hin eiert'. Es dreht sich immer mal wieder geschätzte 30Grad aus der Windrichtung und die Leistung geht runter.
Der Wind war jetzt etwas böhig, vielleicht ist das der Grund. In Bodennähe wird es wohl immer diese Böhen geben.
Eine andere Möglichkeit ist die für mich etwas komische Windfahne. Ein Bild schicke Ich mit.
Das Fahnenblatt kann sich auf einer schräg stehenden Achse drehen. Das ist wohl Teil der Sturmsicherung, erscheint mir aber nicht die beste Lösung, weil die sich auch im Betrieb bewegt.
Das Blatt festzustellen wird wohl die Sturmsicherung aushebeln. Beim Suchen nach Informationen zu Sturmsicherungen habe Ich meine Variante nichts gefunden.
Ich wollte mal versuchen die Ausrichtung des Windrades fest zu stellen, z.B. mit einer Schnur an der Windfahne, habe aber etwas Respekt vor der mechanischen Energie des bewegten Rotors.

Ist dieses Herumeiern normal, oder kann man das verbessern?
Vielen Dank schon mal.

Gruß Klaus

Vielen Dank.
Nach Westen ist es ganz frei, nach Osten sind es 120m bis zum Haus, das Windrad steht aber auch noch auf einem kleinen Hügel etwa auf der Höhe des Dachfirstes. Der kleine Baum auf dem Bild steht etwa nördlich und scheint ersteinmal nicht zu stören.
Für unseren nicht so windreichen Bereich ein recht idealer Standort.
Das Beobachten mache Ich schon eine Weile mit wachsender Begeisterung
Jetzt ist erst einmal Windstille, beim nächsten Wind werde Ich das mal mit dem Windfaden ausprobieren.

Mir ist die geplante Wirkung der beweglichen Windfahne nicht klar. Eigentlich sollte eine kleinere feste Windfahre doch eine vergleichbare Wirkung haben, oder?
Ich habe hier im Forum den Thread über die gelochte Windfahne gelesen. Das macht für mich Sinn.
Die Wirkung auf die Sturmsicherung kann ich mir aber noch nicht vorstellen. Bei unserem ersten Gewittersturm war es schon ordentlich Gewalt im Spiel. Das die dann nur über den Lastwiderstand verbraten weil die Sturmsicherung nicht richtig funktioniert führt bestimmt zu Bruch.....

Gruß Klaus

Hallo Max

Das ist ja sehr beruhigend....
Kannst du Kontakt zu dem Besitzer der Anlage aufbauen? Vielleicht kann man sich bei Problemen weiter helfen.

Schweissen kann Ich.
Ich habe mich etwas mit dem Furling befasst und dies hier gefunden
http://www.thebackshed.com/Windmill/Docs/Furling.asp

Dann habe Ich mit meinen Werten gerechnet

Variablen
Diameter Durchmesser Rotor 5 m
Windspeed maximale Windgeschwindigkeit vor Furling 20 m/s
Turbine Offset Offset Turbinenachse zur Mastachse 0,15 m (noch zu messen)
Pivot angle Winkel der Schwarz-Aufhängung 75 Grad
Tail Weight Gewicht des Schwanzes 20 kg

Berechnung
Turbine Thrust = Diameter^2 * WindSpeed^2 / 24
Turbine Schubkraft 416,7 kg

Turbine Drehmoment = Turbine Thrust x Turbine Offset
Drehmoment der Turbine bei maximalem Wind 62,5 kgm muss gleich dem Drehmoment des Schwanzes werden

Furl resistance = Tail Weight * Sin(Pivot angle) * Sin(45)
Furling Widerstand 13,7 kg

Tail Length = Tail Moment / Furl resistance
Schwanz Länge 4,58 m

Es ergeben sich grosse Gewichte, lange Schwänze und grosse Winkel an der Schwanz-Aufhängung.
Ist das so richtig? Welche Winkel für die Schanzaufhängung sind sinnvoll?

Gruß Klaus

Das ist logisch und verstanden.
Ich kann mir vorstellen, das die Nullstellung des Furling-Mechanismusses (die Auflage bei Normalwind) verstellbar gemacht werden sollte.
Damit könnte man den Vorhaltewinkel dann im Betrieb einstellen.

Ein Offset ist vorhanden. Ca 10-15 cm ist die Rotorachse seitich versetzt. Genau kann Ich das erst nach dem ersten Abbau ausmessen.

Die ersten Test waren interessant. Die Ausrichtung des Windrades ist eine mittlere Katastophe.
Das hin und her eiern kommt kaum aus dem Wind. Die Achse des Generators bewegt sich etwa zwischen 0 und 45 Grad zur Windrichtung. Die Sturmabschaltung löst also eigentlich stetig aus.
Der Flügel scheint mir zu kurz und macht seine Arbeit durch die bewegliche Aufhängung nicht ordentlich.

Dann sehe Ich da noch ein anderes Problem. Das seitliche Offset der horizontalen Drehachse ist ca 12cm, der Rotor ist aber etwa 40cm von der Drehachse des Turms entfernt.
Wenn das Rad durch Starkwind gedreht wird vergrößert sich der Hebel mit dem die Windkraft an der Gondel dreht. Das ganze ist dadurch labil und erklärt das Eiern.
Sind meine Überlegungen da richtig?

An den Gemetrien kann Ich wahrscheinlich wenig ändern. Mir bleiben die Überlegungen für einen neuen Schwanz.....

Gruß Klaus

Hallo zusammen

Mein Windrad hat jetzt den ersten Monat überstanden und ich wollte euch ein kurzes Feedback geben.
Mehr als 300kW, wobei auch schon mal 35kW am Tag drin waren. Es war ja reichlich windig.
Das hat auch gereicht um die zeitgleich aufgebaute und ähnlich teure 10kWP PV-Anlage zu übertrumpfen. Im Jahres-Schnitt wird das bestimmt anders aussehen.
Optisch macht das Windrad enormen Spass. Es dreht sehr viel, bis runter auf 1.5m/s. Das ist dann aber nur als Windspiel anzusehen. Ab 4m/s gibt es auch anständig Leistung. die 3,5kW werden bei 8-10m/s auch erreicht und leicht überschritten. Das entspricht weitgehend dem Datenblatt.
Bei starkem Wind gibt es ein turbinenartiges Geräusch, das zwar leiser als die Bäume ist, aber durch die Tonlage deutlich auffällt. Die auftretenden Kräfte sind unglaublich.
Der Wechselrichter ist einmal ausgestiegen, wahrscheinlich weil die Protection Box nicht richtig funktioniert hat. Beides wurde von SMA problemlos getauscht.
Die Ausrichtung des Windrades ist wie beschrieben eine Katastrophe. Das wird das wichtigste Verbesserungsprojekt.
Finanziell ist das ganze kaum zu rechnen. Die Einspeisevergütung ist sehr niedrig. Da wird PV deutlich vorne liegen.

Insgesamt bin Ich vollkommen begeistert

Gruß Klaus