Wie gefährlich ist Hagel für KWEA's wirklich ?

Hallo zusammen,

ich stelle diese Frage, weil mich das schon seit längerem, genauer, seit der Inbetriebnahme unserer Antaris Turbine im Jahr 2012 interessiert.
Ich persönlich denke, dass es vielen garnicht bewusst ist, das Hagel zusammen mit einen sich schnell
drehenden Rotor eine enorme Zerstörungsenergie freisetzen kann.

Genau aus diesem Grund habe ich mich mit dem Thema etwas intensiver Beschäftigt.
Herausgekommen ist dabei ein Hagelsensor, den es so auf dem Markt nicht gibt.
Die meisten am Markt erhältlichen Detektoren funktionieren mittels einer Platte oder Blechpyramide,
unter der ein Piezo-Element verbaut ist. So kann über die Akustik eines Hagelkorns sogar die Größe des Korns "vermessen" werden. Doch so etwas ist für uns ja doch eine Nummer zu hoch. Das ist mehr was für die Forschung. Meine Idee nutzt einen anderen Parameter.

Also habe ich einen Detektor entwickelt, der ein einzelnes Graupel/Hagelkorn innerhalb von max. 2 Sekunden erkennt und daraufhin sofort ein potentialfreies Relais schaltet. Das könnte wiederum an einen Steuerschrank angeschlossen werden und die Kleinwindanlage zum Stillstand bringen.
Das ganze dauert so lange an, bis das Hagelkorn die Messzelle durch wegschmelzen verlassen hat.
Erst dann wird die Anlage wieder freigeschaltet.

Derzeit habe ich mein System im Test, was sich bis dato sehr gut schlägt. Ich habe es zur Überwachung in unser Hausautomationssystem per Funkschnittstelle mit eingebunden. So ertönt mittels eines Funkgongs ein Alarm, sollte es Hageln oder Graupeln. Desweiteren bekomme ich eine Meldung via Push-Dienst aufs Handy.

Nun wäre meine Frage, ob man so etwas als Betreiber für sich als Sinnvoll erachten würde ?

Viele Grüße

André

Find ich sehr sinnvoll.

Hallo,

unsere Erfahrungen mit Nylon/GfK Blättern zeigen: überJahre, und an vielen Anlagen in Betrieb keine Probleme.
Das Material ist elastisch, die Generatoren hochpolig.
Daher nicht mehr als 600 u/min.(1,8m) Dm.
Schöne Grüsse,

Cerxo

Hallo zusammen,

ich wollte doch hier einmal meinen Fortschritt bei meinem Hagelsensorprojekt mitteilen.
Der letzte Stand war ja, dass das System über eine Temperaturdifferenz auslöste.
Nach ca. 6 Monaten Testbetrieb, habe ich diese pysikalische Form der Überwachung für zu störanfällig befunden. Wir hatten hier zwar im letzten Winter fast keinen Schnee, aber genau der wäre für das eingesetzte System ziemlich fies geworden. Da kommt man schnell an die Grenzen des machbaren. Zumal wäre der Sensor bei einer geschlossenen Schneedecke im Trichter praktisch nutzlos, da kein Korn den Weg in die Messkammer finden würde. Also habe ich mich auf Plan B, der langsam über den Winter in meinem Kopf hergereift war, konzentriert.

So wurde die Messkammer komplett umgebaut. Das Messprinzip basiert nun nicht mehr auf Basis der Temperatur. So sind Umweltstörungen nicht mehr gegeben. Die letzten Hagelschauer wurden mit dem System erfolgreich erfasst. Jetzt geht es bis zum Ende des Jahres in den längeren Testzeitraum. Doch da sehe ich keine bedenken. Hinsichtlich der Problematik mit dem Schnee, ist jetzt eine kleine Heizung verbaut worden. Da das ganze System sehr Schlank im Stromverbrauch werden sollte, kommt statt einer Heizfolie eine handelsübliche LED zum Einsatz. Diese erwärmt die Kammer auch nicht so stark wie eine Heizfolie und bringt ca. 37°C bei 0,8 Watt Verbrauch, ist zudem schnell gewechselt, falls sie mal kaputt gehen sollte mit den Jahren und am Markt gut verfügbar. Eine Folie für die Zwecke hätte ca. 10W an Leistung.
Die Funkanbindung funktioniert nun auch tadellos. War noch etwas Programmierung in FHEM (Hausautomatisierung) nötig. So kommt eine Meldung mit "HAGELSCHLAG !" per Push-Mitteilung auf das Handy. Das FHEM System gibt dann den Befehl an einen Funk-Aktor weiter, der dann das System für eine einstellbare Dauer ausschaltet. Ansonsten wartet er, bis kein Hagel mehr in der Messkammer ist und startet dann die Anlage eigenständigt wieder mit einem Funkbefehl. Das wäre dann die komplette nachrüstung und automatisierung bei solchen Wetterkapriolen. Optional wäre die Anlage dann auch aus der Ferne abzuschalten. Aber das schwebt mir derzeit nicht vor.

Für die Zukunft ist natürlich auch die Kabelgebundene Version verfügbar. Die Integration in ein bestehendes System wird über ein Wechsler-Relais realisiert. Denn bei jedem Steuersystem kann es unterschiedlich sein, ob der Kontakt zur Bremse im Normalbetrieb der Anlage geschlossen oder geöffnet ist. So hat man für beide Arten eine unkomplizierte Möglichkeit der Nachrüstung.

So...das wäre der Stand zu meinem Projekt...

Viele Grüße

André

Grüß dich, Ray

Hagelsensor Außenbild

ich hänge mal ein Bild als Link an. In dem weißen Rohr ist der Auffangtrichter integriert. Dieser muss steiler sein, als ein herkömmlicher Trichter, da sonst die Körner schnell raus springen und nicht in die Messzelle gelangen. Alles in allem musste ich bis jetzt recht intensiv den Weg der Erforschung beschreiten. Da waren manchmal Sachen zu ändern, da hätte man so nie dran gedacht, dass das nicht funktionieren könnte. Deshalb bin ich jetzt auf die neue Messvariante gewechselt.

Auf dem Bild unten ist die Isolierung der Messzelle zu sehen. In die Isolierung ist die LED-Heizung eingebaut, die ab ca. 10°C Außentemperatur zu heizen beginnt.
Da gehen im Moment noch ca. 7 Kabel in den Sensor. Sie dienen jedoch auch der Überwachung und werden später komplett wegfallen. Es wird den Sensor später mit 4 Kabel zwischen dem Sensor und dem Steuerschrank geben. Das ganze soll dann in eine Steckerform gebracht werden. Ein Kabelpaar dient der Stromversorgung der gesamten Mimik im Sensor ( basiert auf 12 Volt ). Ein zweites Kabelpaar schaltet den Kontakt im Schrank. Das war's.

Und wie in dem Vorfred schon erwähnt, bin ich immer froh, wenn jemand seine Steuerung so gut kennt und weiß, ob der Sensor für seinen Schrank einsetzbar wäre. Dadurch kann man noch ein paar Sachen anpassen und verbessern. Zum Wochenende treffen noch die Funkschnittstelle und das Wechslerrelais für unseren Steuerschrank ein. Der wird dann in den nächsten Wochen, nach der Programmierung, in den Schrank verbaut.

Ein weiterer Vorteil der neuen Messtechnik ist, dass man nun das Rohrgehäuse auch nach Wunsch lackieren kann. Das war vorher nicht möglich, da das Gehäuse so viel Sonnenstrahlung, und damit Wärme, wie möglich reflektieren sollte/musste, um Fehlmessungen zu vermeiden. Das konnte durch einen höheren Delta-Temperatur-Wert zwar fast ausgemerzt werden, was jedoch zu Lasten der Reaktionsgeschwindigkeit bei einsetzendem Hagel führte.
Da waren dann so im Schnitt 6 - 10 Sekunden für die Auswertung gemessen worden. Das ist absolut zuviel.
Mein Leitsatz dabei war immer..."ab dem ersten Korn in 2 Sekunden...".

Mit der genauen Beschreibung halte ich mich erst noch zurück. Da will ich jetzt den Langzeittest erst noch weiter führen. Nur sollte da eigentlich nix mehr schief gehen. Die Bauteile, wovon man recht wenig benötigt, sind alle in Kunststoff und Edelstahl gehalten, wodurch man der Oxidation durch das Wetter ein Schnippchen schlagen kann und alles langlebiger wird.
Wenn alles gut verlaufen sollte, wovon ich euch hier weiter berichten werde, kann ich da etwas mehr zu veröffentlichen...ich hoffe, ihr seht es mir nach.. .

Viele Grüße

André

PS.: Wenn Fragen sind, immer her damit..wenn ich euch jetzt nicht erschlagen habe...

Melexis baut recht schicke IR-Temperatursensoren, mit dem MLX90614 hab ich mal gespielt, sehr nett mit I2C-Schnittstelle. Damit könntest Du recht flott messen.

Hast Du die Plastikteile im Thingiverse?

Also ich finde die Versuchsanordnung auch erst einmal interessant. Aber ob das Problem Hagel wirklich existiert, versehe ich einmal mit einem Fragezeichen. Jedensfalls was Glasfaser verstärktes Composite-Material angeht, aus denen die meisten hochwertigen Repeller gefertigt sind. Nach knapp 5 Jahren Betriebsdauer und mehreren Dutzend Hagelschauern mit zum Teil hohen Windgeschwindigkeiten kann ich bei meiner Skystream zumindest optisch nicht die geringsten Spuren auf den Oberflächen feststellen. Optisch heißt allerdings, dass ich die Repeller mit einem Feldstecher aus 12 Metern Entfernung unteruche. Das liefert allerdings schon eine ziemlich hohe Auflösung. Vom Hersteller gibt es keine Empfehlung, die Turbine bei Hagel abzustellen, Dort wird nur empfohlen, bei Stürmen mit umherfliegenden Gegenständen abzuschalten. Was in der Hurricane-Zone der USA, in der die Mühle hergestellt wird, wohl durchaus Sinn macht...

Dieter

den MLx90614 Link bitteschön:
http://www.melexis.com/Infrare…4-615.aspx

Für die Messung hast Du n Pi verbaut? Wow ... das bisschen Messung könnte n kleiner Mikrokontroller machen, z.B. n ATTiny2313 ... oder Arduino ... der Schnee ist n Problem, eine Möglichkeit geringen Schneefall mechanisch zuzrückzuhalten wäre evtl. horizontale Schikanen in den Fallkanal zu verbauen. Schnee lagert sich drauf ab, Hagel springt drum herum ... oder ne Art Syphon, zwei weite Bögen mit gering fallend geneigtem Rohrstück dazwischenin dem Schnee sitzen bleibt aber Hagel durch kullern könnte. ... müsste man probieren welches Gefälle Hagelkörner durchlaufen können.
FHEM ist ne schöne Sache, hab ich für meine Heizungen (Wärmepumpen) eingesetzt auf dem Pi

Nochmal ich.. ,

die Auswerteeinheit sowie die Heizung mit ihrer kleinen Steuerung ist alles Modular aufgebaut. Sollte da etwas kaputt gehen, so kann man explizit nur dieses Gerät selber austauschen.

Die Geschichte mit dem Hagel und Schnee ist wirklich “Forschungsarbeit“. Da kann man viel Zeit drin investieren und auch viel Hirnschmalz.
Da muss alles auch so einfach wie möglich für den “dummen“ Hagel sein. Ich denke, das die jetzige Messmethode die sein wird, die sich durchsetzt, was die Art angeht.

VG

André

Hallo zusammen,

nee...Piezo kommt bei mir nicht zum Einsatz.

Habe jetzt in FHEM die Handymeldung so konfiguriert, dass diese erst abgesetzt wird, wenn das Schaltrelais im Steuerschrank aktiviert ist und eine Rückmeldung an den Raspi gegeben hat. So kann man sicher sein, dass die Steuerung abbremst.

Die Anlage bleibt beim Erfassen von Hagel erstmal 10min. in der Bremse stehen, ehe sie dann, wenn kein weiterer Hagel da sein sollte, wieder frei gegeben wird.
Ist alles programmiertechnisch frei wählbar.

Ebenfalls wurde noch eine Handymeldung integriert, die mir die Meldung "Antaris wieder Betriebsbereit - Bremse offen" auf das Handy ausgibt, wenn die Zeit oder der Hagel die Antaris weider frei geben. So langsam fügt sich alles in ein Bild ein. Das Gehäuse für das Wechslerrelais ist gestern gekommen und kann nun verbaut werden. Dann kann das ganze Geraffel in den Steuerschrank und fertig ist die Geschichte... .

Viele Grüße

André