Ista Breeze-Generator für CNC-Holzwindrad

Hallo zusammen,

meine CNC-gefrästen Holzwindräder (Durchmesser 1,12m) sind soweit fertig entwickelt. Auf der Suche nach einem passenden Generator, musste ich ernüchtert feststellen, dass ein Markt für diese kleine Baugröße quasi nicht vorhanden ist, wenn es etwas brauchbares sein soll. Einer der wenigen Infragekommenden, ist der widersprüchlich kommunizierte Ista-Breeze-Generator, der auch ohne Windrad zu bekommen ist. Ohne genaue Leistungsdaten gefunden zu haben, hab ich mir jetzt einfach die 24V-Version bestellt um mal einen Anfang zu machen und ein Gefühl zu bekommen - vielleicht auch als Akkulader für 12V, falls die Drehzahlen für 24V zu hoch ausfallen..






Mein erster Eindruck ist irgendwie durchwachsen - das Teil sieht soweit solide aus aber ist ziemlich groß und im Grunde überdimensioniert (14,5cm Durchmesser + die Lamellen). Die Welle dreht sich gefühlsmäßig ziemlich schwer und hat auch leichte Rastmomente, die jedoch sehr weich verlaufen. Vielleicht müssen sich die LAger auch erst einlaufen. In bestimmten Positionen hat die Welle ganz leicht radiales Spiel, was mit einer ungenauen Fluchtung der beiden Lager zu erklären wäre. Darüber hinaus kann die Welle axial gegen eine Magnetkraft verschoben werden - sehr exakte Passung. Der Sinn bleibt mir verborgen..?
Schließt man die Kabel kurz, ist eine massive Bremswirkung zu spüren, so dass bei Sturm reichlich Bremsmoment vorhanden sein sollte.
Ansonsten ist die Welle mit M16 Gewinde ziemlich dick und mit 15mm Länge ziemlich kurz dimensioniert, was einen Rotoranschluss nicht ganz optimal macht.

In Bezug auf das Anlaufmoment, habe ich um die 0,045 Nm ermittelt, was mir irgendwie viel zu wenig vorkommt. Eine Schraubenmutter von 15g im Abstand von 29cm hat genügt. Vielleicht kann mal jemand nahrechnen ?

Meine Windräder würden somit rein rechnerisch erst bei 3,5 m/s Wind anlaufen - optisch frustrierend aber von der Energieausbeute im Endeffekt vielleicht doch Ok?

Jetzt stellt sich die Frage - gleich wieder einpacken oder viel Arbeit reinstecken, Messkurven aufnehmen und Rotoranschluss bauen, ohne zu wissen ob es im Endeffekt brauchbar wird. Als Option könnte ich natürlich einen neuen Rotor entwickeln, für alle unzufriedenen Ista-Breezer - oder gibt es da Probleme mit dem Hersteller? Was meint Ihr?

Gruß, Daniel

Zugegeben, zu Beginn des Projekts hätte ich es nicht für möglich gehalten, dass es in einer hochindustrialisierten Welt nicht für so ziemlich jede Anwendung einen passenden Generator geben soll, und habe mich zunächst dem Repellerbau zugewendet. Professionell ist natürlich anders, aber das war auch gar nicht so sehr mein Anspruch - als ursprüngliches Hobbyprojekt war die Devise eher langsam vorantasten ohne große Investitionen, Risiken und ohne festgelegtes Gesamtkonzept, um noch offen zu sein, je nachdem welche Erfahrungen und technischen Probleme sich ergeben.
Die Profilierung der Flügel hat bei der Entwicklung relativ wenig Zeit in Anspruch genommen. Es waren vor allem die Wissensaneignung und fertigungstechnischen Probleme ( CAM-Programmierung, Einspannungen, Vorrichtungen, Parameter, Tests, Varianten usw.) die Zeit gekostet haben.

Jetzt bin ich soweit, dass die Repeller reproduzierbar sind und allen Anforderungen genügen sollten. Eine Neuprofilierung wäre auch relativ schnell umsetzbar, solange die Länge gleich bleibt.
Insofern ergeben sich jetzt viele Möglichkeiten, die natürlich auch parallel gefahren werden können:

Eine Flügelanpassung an den Ista- Breeze-Generator 24V - viell. auch für 12V-Akkus und kleiner SLZ
Eine Flügelanpassung an den Ista-Breeze-Generator 12V
Einen neuen Generator suchen
Eine Selbstbauanleitung für einen passenden Scheibengenerator entwickeln

NAchdem ich den Generator jetzt schon da habe, reizt es mich doch. mal ein paar Messungen vornehmen wozu ich mich allerdings noch informieren muss.



Kommt mir auch so vor aber die Originalflügel sind ja mit 50cm sogar noch kürzer und dünner - zumindest bezüglich Anlaufmoment noch schlechter..hätte die 12V-Version irgendwelche Vorteile?

Gruß D.

Hallo

Der Repeller gefällt mir erst mal sehr gut, sichtbare Schränkung, und nicht so schmal aussen.

Bei einem Windrad im Garten oder so, spielt die Grösse und das Aussehen ja eine große Rolle, und bestimmt dann nachhaltig die Leistung, und ein etwas zu großer Generator hat Reserven zum Bremsen wenn nötig.
Erst das Windrad festlegen ist darum sicher nicht falsch.
Der gleiche Generator , nur für höhere Spannung ist deshalb auch nicht ungeeignet, die Spannung hat mit der Leistung ja nicht direckt zutun.
Meist ist ja eine hohe Spannung gewünscht bei niedriger Drehzahl.
Die Ladespannung wird dann eher erreicht, und schwerer wird er auch nicht anlaufen, wenn er nur für 24 V statt 12 V gewickelt ist.
Mit etwas mehr Steigung läuft er langsamer und ist Sturmsicherer.
Mehr Blattbreite für höheres Drehmoment ist ja auch möglich.

Das Blattprofil würde mich noch interessieren

Gruß Aloys.

Ja ich tendiere auch zu der Variante, den 24V-Generator als Lademaschine für 12V-Akkus zu verwenden. Das Gute daran ist, dass die Ladespannung sehr früh erreicht wird. Es besteht aber die große Gefahr, dass der Rotor abgewürgt wird, weil bei gleicher Drehzahl im Vergleich zu einem 12V-Generator mehr Leistung abgeführt wird. Durch eine niedrigere SLZ (momentan 5,7) im Vergleich zu den Ist-Breeze Originalflügeln sollte durch die breiteren Blattprofile ein höheres Drehmoment für einen gewissen Ausgleich sorgen. Ansonsten müssten die Flügel länger werden.

Wenn ich die Leistungskennlinie des Generators bestimmt habe, kann ich anhand der Leistungskennlinie des Repellers sehr schnell sehen, ob man in einen realistischen Bereich kommt - wird spannend!



Also nachdem ich immer so ein Selber-Macher-Typ bin, aus ziemlich vielen:

Aufbau einer kleinen CNC-Fräsmaschine vor vielen Jahren
Programmierung eines kleinen CAD-CAM-Programms freizeitmäßig über viele Jahre und stetigen Korrekturen
Wissensaneignung über Windkraft im Allgemeinen und grob über Aerodynamik
Bau von Vorrichtungen
Bau eines ersten Prototypen mit symmetrischem Profil (NACA 64(2)-415) und ohne Berücksichtigung von reduzierter Windgeschwindigkeit usw. - also falsch berechnet
Viele Versuche und Optimierungen für gute Fräsergebnisse
Genauere Wissensaneignung über Rotorprofilierungen
Bau des gleichen symmetrischen Profils richtig berechnet aber mit hoher Schnelllaufzahl von 7
Bau eines Prototypen mit NACA 4412 und SLZ 5,7 mit allem Pi Pa Po (danke Windfried!) mit zu kurzem Schaft und einfachem Rundholz als Nabe
Nabenverstärkung durch zwei Multiplexplatten und Durchsteckschrauben
Optimierung des Holzrohlings - dadurch weniger Fräsarbeit und neue Schaftkontur
LAckierungen, Ölungen
Grobe Entwicklung der Windfahne
Sturmtest - Rotor zerrissen
Neukonzipierung der NAbe komplett mit Multiplexplatten, verlängertem Schaft und Querstifte
Optimieren von Kleinigkeiten - Rundungen an den Flügelenden, genauere Passungen, usw.
Generatorsuche

um die bisher wichtigsten Schritte zu nennen...- jetzt weiß ich wo die Zeit geblieben ist

hier ein Foto zur Messung an einem Auto-Kühlgebläse-Motors als Generator

Ah, Ok.
64 - 415 ist allerdings kein symmetrisches Profil.
64 ist die Baureihe, die 4 die Wölbung (also wenn da "0" stände wär's symmetrisch) und 15 heisst 15% Dicke.
http://airfoiltools.com/airfoi…a642415-il

Das 4412 (Rot)er ist eine Dimension besser für diesen Fall geeignet als das NACA64-415(Blau).
Trotzdem ist da ein Zackenband bei 35% auf der Oberseite anzuraten bei dieser kleinen Anlage (grüne Linien).

Der Arminius

@arminius

Danke für die Kurven! Das mit dem Zackenband sind dann so die Feinabstimmungen und muss ich sehen wie das mit dem Generator läuft. Hat in diesem Zusammenhang evtl. geöltes Holz den Vorteil darauf verzichten zu können, da es im Vergleich zu Kunststoff eine rauhere Oberfläche aufweist, die für turbulente Strömung sorgen? Außerdem ergeben sich beim Längsfräsen mit Kugelfräser leichte Rillen im Holz parallel zur Maserung) , die man durch weniger Schleifen belassen könnte. Vielleicht wäre damit auch ein Zackenbandeffekt möglich?

@Heinz

ja klar - das mit dem Wirkungsgrad leuchtet ein! Bevor ich jetzt diverse Einzelteile kaufe überlege ich gleich noch den Ista-Breeze Laderegler zu bestellen, der ja denke ich einen Geichrichter integriert hat. Keine Ahnung wie gut der ist? Allerdings hat die 12V-Version einen Eingangsspannungsbereich von nur 12-16V. Gibt es da Probleme mit einem 24V-Generator? Leider kenne ich mich mit Elektronik wenig bis gar nicht aus...
Mein alter LAser-Drehzahlmesser mag nicht mehr recht - ohne dass ich einen Grund finden kann - werde wohl in einen neuen investieren müssen...

Ganz genau! Das Zackenband ist eine "Störung". Wie Du sie einbringst ist egal.
Die Störung muss sich eben auf der Saugseite vor dem Punkt der rössten Dicke befinden, um den laminar-turbulenten Umschlag zu forcieren.

In der Aerodynamik ist schlechter manchmal besser- so absurd sich das auch anhört.

Der Arminius

Damit erreicht man eigentlich das Gegenteil, zwar mehr Dremomoment für guten Anlauf aber noch weniger Drehzahl und Spannung.
Verwendet man einen 24 Volt Generator mit einem 12 Volt Regler dann hat man zwar viel früher die Ladespannug aber auch nur max die hälfte der Leistung zur verfügung bzw halbiert diese und auch der Repeller kann nicht optimal laufen was zusätzlich Leistungsmindernd ist.

Frage 1: Wenn Dump funktioniert gehts auch ohne zu testen
Frage 2: Ist egal
Frage 3: Nein da der Dump ja bei 14,5-15 Volt limitieren sollte.

Gruß Has

Ja, ein anders profilierter Repeller hat eine andere Leistungskurve und kann auch bei 12 Volt schon belastet werden.
Dadurch sinkt aber auch die Leistung. Glaube ausn Baus raus das da dann nur 30-50 Watt wenns prima läuft rauskommen.
100 Watt schafft der Generator nur bei sehr hoher Drehzhal und bei 24 Volt, bei 12 Volt die Hälfte bei einem Repeller der eine nicht so hohe Schnellaufzahl hat wie der Orginal Ista Repeller und dadurch besser anläuft nochmals anteilig weniger.

500 Watt ist eine utopische Zahl für einen kleinen Ista Generator, in Youtube mit sehr schnellen Bohrmaschinen angetrieben hab ich meist nur gemessene 70-110 Watt gesehen. Selbst wenn man ihn auf einige Tausend RPM bringen würde um 300-400 Watt rauszubekommen würd er durchbrennen bzw die Neodym Magneten entmagnetisiert da die kleine minimale Bauform der zarten Spulen und des Gehäuses die Abwärme gar nicht erträgt.

Gruß Hans