Ein Projekt mit dem Sohnemann

 
*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Alter: 40
Beiträge: 5
Dabei seit: 07 / 2020
Betreff:

Ein Projekt mit dem Sohnemann

 · 
Gepostet: 26.07.2020 - 09:03 Uhr  ·  #1
Hallo zusammen
Ich bin ganz neu hier und hab mich angemeldet für ein Projekt mit meinem Sohn .
Wir sind 39 und 8 Jahre alt und haben vor kurzem von thingiverse ein Windrad gedruckt was der kleine selbstständig zusammengebaut hat und auch gut funktioniert . Nun kamen wir auf die Idee eines mit Strom zu bauen ......

http://www.reprap-windturbine.com/index.php?id=10

https://cults3d.com/en/3d-mode…dgenerator

2 kleine Windräder haben wir schon gefunden aber gibt es da noch mehr was wir noch nicht gefunden haben ? Mein Sohn findet das erste aber schon sehr gut .

Ich habe aber dazu noch ein paar Fragen damit es auch ein Erfolg werden kann für den kleinen

Wir stellen uns das so vor
Ein Windrad lädt die 12 Batterie
Auto oder Motorrad / Roller Batterie
Was braucht man noch alles um die Batterie zu laden /zu überwachen ?
Was macht die sturmsicherung und wie ?
Was muss man noch so beachten ?
Wie gesagt wir sind neu in der Materie .....
Wir wohnen fast am feldrand und haben eigentlich immer Wind hier wie stark der jetzt allerdings ist kann ich nicht sagen .

Wir würden uns über Unterstützung freuen

Grus stefan und Luke
Aus WF
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 73
Beiträge: 1593
Dabei seit: 11 / 2008
Betreff:

Re: Ein Projekt mit dem Sohnemann

 · 
Gepostet: 26.07.2020 - 14:01 Uhr  ·  #2
Hallo Stefan,

mit dem Drucker ein Windrad bauen und sehen das es funktioniert ist ein befriedigendes Erlebnis, gerade auch für einen 8 jährigen der damit ein Erfolgserlebnis als Startimpuls für weitere Abenteuer mitbekommt!

Da Ihr bei Euch am Feldrand immer Wind habt - wobei günstig wäre wenn dies 3 m/sec und schneller wäre könnte auch ein kleiner Generator damit betrieben werden allerdings nehme ich an dass Euer Drucker Grenzen setzt was Baugröße betrifft und damit auch die Energiernte!

Dazu würde ich zunächst vorschlagen, erst Informationen zu sammeln was den möglichen ab zu erntenden Energieinhalt bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten innerhalb einer vom Wind überstrichenen Rotorfläche betrifft.

Hierbei kommt zusätzlich zum Tragen dass nicht jeder Rotortyp einheitliche Leistungsbeiwerte hat, ausgerechnet der verlinkte Rotortyp, der einem Anemometer ähnelt und den Ihr so wahrscheinlich auch gebaut habt dreht sich zwar unbelastet durch einen abbremsenden Generator schon bei sehr wenig Wind recht zügig - wie ein Anemometer (Windmesser) eben, aber sobald er durch eine Last Generator mit Akku abgebremst wird könnte das evtl. zuwenig sein, besonders dann wenn Ihr zwar Wind aber eben doch häufiger unter der Geschwindigkeit von 3 meter in der Sekunde haben solltet.

Erstaunlich beim Energiegehalt im Wind ist, dass der bei schwachem Wind zwar kaum messbar jedoch dass er sich um ein Vielfaches erhöht bei jeder Steigerung der Windstärke.

Ich schlage vor, bei Interesse dazu Fachbücher zu lesen denn das zu erklären würde den Forumsrahmen sprengen. Es ist wichtig zu wissen falls das Windradbauen mit steigender Begeisterung über eine reine Spielerei hinausgehen soll!

Nichtsdestoweniger - unmöglich ist das Laden eines 12V Akkus mit Eurem Windrad vielleicht nicht, auch bei kleinster Leistung kann man so einen Akku laden vorausgesetzt mit dem passenden Generator. Da Ihr offensichtlich ein sehr kleines Windrad gebaut habt bei dem wenig Fläche abgeerntet werden kann und weil auch der Rotortyp nicht der mit dem höchsten Wirkungsgrad ist engt das die Möglichkeiten etwas ein.

Elektronik wie Ladegeräte etc. werdet Ihr in dem Maßstab und mit Eurem Modell garnicht brauchen denn die zu erwartende Leistung eines so kleinen Modells wird kaum über das hinausgehen was für die Ladeerhaltung eines kleinen KFZ Akkus hinausgeht, vielleicht könnten kleine Verbraucher damit gespeist werden, Ledlampen etwa oder kleine elektrische Weidezäune etc.

Es gibt auch für geringe Stromverbraucher Möglichkeiten sie fernab vom Stromnetz autark zu betreiben!

Es käme evtl. ein kleiner Steppermotor aus einem Tintendrucker in Frage, da gibt es Modelle die ohne Rucken die magnetischen Widerstände beim Andrehen seidig weich überbrücken, also noch relativ leicht anlaufen und die bei wenig Umdrehungen (ab 60 RPM) schon auf 12 V Spannung bei sehr geringer Stromstärke (in Ampere) kommen.

Wichtig ist ja das Euer Ding überhaupt funktioniert, es spielt doch wohl keine Rolle enorm hohe Ladungen des Akkus zu erreichen sondern eher zu sehen was möglich ist.
*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Alter: 40
Beiträge: 5
Dabei seit: 07 / 2020
Betreff:

Re: Ein Projekt mit dem Sohnemann

 · 
Gepostet: 26.07.2020 - 17:01 Uhr  ·  #3
Danke für deine ausführliche Antwort
,
 


Nun ich denke der erste link wäre was für uns
Das was wir schon gebaut haben ist ja auch in dieses bauform .

Wir brauchen auch nicht die Mega Leistung .
Der Plan war halt mit einem Windrad einen Akku zu laden und mit ein Dämmerungen Sensor ein paar LEDs zu betreiben .
Anhänge an diesem Beitrag
Ein Projekt mit dem Sohnemann
Dateiname: 912C6F9B-E1E7-4BF7-B … BB7.jpeg
Dateigröße: 2.49 MB
Titel:
Information:
Heruntergeladen: 39
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 73
Beiträge: 1593
Dabei seit: 11 / 2008
Betreff:

Re: Ein Projekt mit dem Sohnemann

 · 
Gepostet: 26.07.2020 - 18:36 Uhr  ·  #4
Das Windrad auf dem Foto sieht schon sehr professionell aus und mit Sicherheit hat es einen weit größeren Wirkungsgrad als das "Anemometer".

Der Rotordurchmesser scheint bei diesem gelben Horizontalläufer nicht viel weniger als 1 m zu betragen weshalb dafür etwas größere Generatoren als der vorgeschlagene kleine "Stepper" in Frage kämen. Habt ihr schon einen passenden Generator? Für Windräder ab etwa 70 cm Durchmesser kämen u.U.Nabendynamos von Fahrrädern in Frage, beim Horizontalläufer müsste es dann einer mit Vollachse sein.

Die teureren sind zwar leichtgängiger, haben jedoch eine Hohlachse mit nur schwacher Befestigungsmöglichkeit. Die Achse steht an so einem Windrad fest weil dort auch das Kabel herauskommt und diese relativ dünne Stelle am Befestigungspunkt ist durch den Achsdurchmesser von nur etwa 9 mm relativ hohen Belastungen ausgesetzt!

Durch Vibrationen etc. kann sich da leicht was lose schlackern.

Die billigen Nabendynamos z.B. die günstigste Baureihe von Shimano haben eine massive Achse mit Gewinde welches man in ein passendes Trägerrohr einschrauben und so bombenfest machen kann. Von diesem Trägerrohr kann dann eine angeschweißte Buchse für das Azimuthlager nach unten führen und nach hinten kommt die Fahne.

Einziges Problem beim Einschrauben in ein passendes Rohr ist das Zollgewinde der Fahrradachse. Dafür bräuchte man dann den speziellen Gewindeschneider mit genormten Fahrrad Feingewinde Steigung.

Will man einen Vertikalläufer wie das "Anemometer" damit betreiben so müsste die Fläche zum Wind größer sein weil dieser Bautyp höchstens halb soviel Leistungsbeiwerte hat und da er zudem bedeutend langsamer dreht als Euer gelber "Renner" ist das nochmal eine Frage die man sich schon vorher stellen kann.

Ich kann das nur schätzen aber weil ich schon einige Versucher mit Nabendynamos gemacht habe würde ich bei dem "Anemometer" vermuten dass sich da unter 1 m Durchmesser erst bei sehr günstigen Windbedingungen was dreht. Wenn es ein Leichtwindgebiet mit durchschnittlichen 3 m/sekunde Wind ist wird 1 m Rotordurchmesser noch ziemlich wenig sein, die sinnvoll machbare Höhe der Halbkugeln beschränken ja auch noch ein wenig die mögliche Erntefläche des Rotors zum Wind.

Je größer der Rotordurchmesser desto langsamer dreht sich im Zentrum die Antriebsachse.

Langsame Umdrehung heißt leider auch dass die Spannung von 12 V zum Laden erst weit später erreicht wird. Die haben wir beim Nabendynamo schon bei etwa 60 RPM, günstiger wäre natürlich etwas mehr Drehzahl als nur das.

Immerhin, für Ledlampen Versorgung reichts allemal, es gibt auch Leds die mit weit weniger als 12 V zurechtkommen. Man könnte also auch einen Akku mit weniger Nennspannung einsetzen wenn für 12 V nicht reicht.

Das hängt dann auch von der Windgeschwindigkeit bei Euch ab.
Che
*****
Avatar
Geschlecht:
Herkunft: Wurzen
Alter: 64
Beiträge: 396
Dabei seit: 06 / 2014
Betreff:

Re: Ein Projekt mit dem Sohnemann

 · 
Gepostet: 26.07.2020 - 21:47 Uhr  ·  #5
@Stefan: Das hier modules/cback_mediamgr/uploads/u9822_1595779155_23429.jpg habt Ihr also schon gebaut? Ja warum dann ein neues?

Schalenkreuze höchstens als Messmittel brauchbar. Daher der Link zu reprap schon richtig.
Autor scheint offensichtlich an alles gedacht zu haben.
- Sturmsicherung durch sog. passiv Stall. Stall = Strömungsabriss.
Ab 60 km/h (16,7 m/s) wird wahrscheinlich der Generator auf Kurzschluss gesetzt, bzw. auf Soft-Kurzschlus.
Damit Rotor arg untertourt. Blatt-Anstellwinkel in Folge so hoch, dass die Strömung (auf der Oberseite) ab reißt.
- Wird Schutz vor Überladung der Batterie (Laderegler) vor gesehen haben. Musst mal nach lesen.
Bauplan für die Leistungen recht preiswert und Geld sicher gut angelegt.

Was aber investiert werden muss, ist ein 3D-Drucker. Vielleicht schon vorhanden.
Wenn Materielien nicht UV-fest, dann Lackierung möglich.

Schleifring-System kann zunächst erst mal weg gelassen werden, wenn man bereit ist, 1x/Vierteljahr bis 1x/pro Monat die Ableitung zu entdrillen.
Ableitung dann direkt durch hohl gebohrte Achse.

Sollte es Dir entgangen sein, Carl, hierzu gehört ein Scheibengenerator.

Für einen Jungen mit 8 Jahren aber mal ne Idee zum Einstieg mit Nabengdynamo:
Man nehme ein Fahrrad, dessen Vorderrad einen Nabendynamo hat. Notfalls das von der Mutter. :-)
Die Räder haben im Allgemeinen 18 Speichenpaare, welche bis zur Kreuzung zweier Speichen belegt/beklebt werden können, mit wasserfestem Material, also Plastikfolie. Festeres Silberpapier mag auch gehen. Zunächst nur umschlagen. Lässt sich besser wieder ab lösen.
Jeweils so anbringen, dass sich zur Nabe hin eine Verwindung ergibt, ähnlich den Amerikanischen Windturbinen.

Vermutlich genügt es völlig, nur jedes 2. Speichepaar zu belegen, also 9 Flügel.
Wird auch gleich der wirklichkeitsnahe Effekt zu merken sein, dass die Drehzahl bei weniger Blättern steigt (das Drehmoment aber sinkt).
Um das weiter zu führen - jedes 4. Speichenpaar zu belegen geht nicht. Würde zu 4,5 Flügeln führen.
Aber jedes 3. geht wieder. Dann 6 Flügel. Damit kann man beginnen. Nur wenn Rastmoment vom Dynamo damit nicht überwunden wird, dann erhöhen auf Varianten mit mehr "Blättern".

Zum Betrieb Fahrrad auf Sattel und Lenker stellen. Vorderrad in den Wind.

Vorteil: Man kann damit weiter Fahrrad fahren.
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 73
Beiträge: 1593
Dabei seit: 11 / 2008
Betreff:

Re: Ein Projekt mit dem Sohnemann

 · 
Gepostet: 27.07.2020 - 05:20 Uhr  ·  #6
wenn man sich einen Scheibengenerator leisten kann und - was vielleicht noch schwieriger ist - einen in der passenden Baugröße findet oder selber bauen kann ist das optimal.

Die Vorgaben eine kleine Ledbeleuchtung mit Dämmerungsschalter im Garten betreiben zu können dürfte jedoch ein Nabendynamo schon gut erfüllen.

Ist also wohl eher eine Frage der Ansprüche die gestellt werden.

Klar einem Jungen wie "Lucky" Luke könnte es auch Spass machen mit selbst gefertigten zwischen die Speichen geklemmten Blättern fast ohne Papas Hilfe etwas funktionstüchtiges zu "zaubern"!

Was mich dazu verleitet hat einen Fahrrad - Nabendynamo vorzuschlagen war ja denn auch dieser Hinweis von Stefan: "Nun kamen wir auf die Idee eines mit Strom zu bauen ...... ". Was wohl heißen soll dass der erste Bau ohne Generator gemacht war.

Gruß, Carl.
*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Alter: 40
Beiträge: 5
Dabei seit: 07 / 2020
Betreff:

Re: Ein Projekt mit dem Sohnemann

 · 
Gepostet: 27.07.2020 - 09:45 Uhr  ·  #7
Hallo zusammen
Erstmal danke das ihr euch meinem Thema annimmt
Die Geschichte mit dem Rad und nabendynamo haben wir schon hinter uns , die Lampe leuchtet halt nur wenn Wind ist und hat auch funktioniert ( leider hab ich da keine Bilder mehr ) das hat der kleine auch fast komplett selber gebaut aber : Papa das sieht nicht aus wie eine Windanlagen .
Darauf hin hab ich erstmal das Blau/gelbe Windrad gedruckt , Bischen nacharbeiten und 20 min später hatte er es zusammen inkl Kugellager läuft das Teil prima .
Jetzt wollten wir eins bauen was Strom erzeugt
Und aussieht wie eine unser blau gelbes .

3d Drucker /drehbank /Werkzeuge sind vorhanden

Ich war ja schon auf den Lichtmaschinen Trip ( komme ja aus der kfz Ecke . Aber nach Bischen googeln gelange ich zum Schluss , ne Lima taugt da nichts . Aber ich hab dieses Forum gefunden 😁

Mal angenommen ich baue das rep Rad (erster link)
Was nimmt man da als Regler ?
Was braucht man um den Stall anzusteuern ?
Bin ja selber neu in dem Thema und hatte da auch noch nichts mit am Hut . Ich lese zwar hier im Forum aber manchmal sind doch Fragezeichen da .

Grus stefan
Che
*****
Avatar
Geschlecht:
Herkunft: Wurzen
Alter: 64
Beiträge: 396
Dabei seit: 06 / 2014
Betreff:

Re: Ein Projekt mit dem Sohnemann

 · 
Gepostet: 27.07.2020 - 10:32 Uhr  ·  #8
Hi Stefan,

Zitat
Was nimmt man da als Regler ?
Was braucht man um den Stall anzusteuern ?
Besorge Dir mal den Bauplan. Da steht vermutlich alles drin.
Irgendwo hier im Forum gibts wohl auch schon Erfahrungen vom Nachbau.

Pass auf, dass Euch Eure bisherige Kunst am Bau bei Sturm nicht auseinander fliegt!

Grüße, Che
*
Avatar
Geschlecht: keine Angabe
Alter: 40
Beiträge: 5
Dabei seit: 07 / 2020
Betreff:

Re: Ein Projekt mit dem Sohnemann

 · 
Gepostet: 27.07.2020 - 11:02 Uhr  ·  #9
Unser kleines Windrad kann ich aus der Halterung ziehen falls das hier mal stürmischer wird 😁

Grus stefan
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 73
Beiträge: 1593
Dabei seit: 11 / 2008
Betreff:

Re: Ein Projekt mit dem Sohnemann

 · 
Gepostet: 28.07.2020 - 06:10 Uhr  ·  #10
Auch kleine Windräder kann der Sturm zerlegen aber es gilt:

Nach Erfahrungen aus 30 Jahren Experimenten mit Windkraft haben mir gezeigt dass konsequenter Leichtbau bei den Flügeln zur Vermeidung von durch Fliehkräfte verursachten Schäden bei ungebremstem Windrad bei Sturm sehr vorteilhaft ist.

Wobei in Nabennähe hohes Gewicht (auch Gold) zur Überbrückung kurzfristiger Veränderungen von Windgeschwindigkeiten durch Schwungkraft vorteilhaft ist und mit Bezug auf Fliehkraft nichts schadet.

Wohl aber nach außen zunehmend bis zu den Flügelspitzen hin verhindert abnehmendes Gewicht (Ultraleichtbau) Schäden durch Fliehkraft und Kreiseleffekte beim Auslenken wirkungsvoll auf bis Null.

Ohne Sturmsicherung kann man so sehr kleine Windräder auch Stürme ohne Abbremsung abreiten, also Windräder nicht größer als 1 m Rotordurchmesser (besser spürbar darunter).

Wobei ich anmerke, einen kleiner 50 cm Hartholz Repeller den ich an einen Fahrraddynamo angeflanscht hatte hat es vor 25 Jahren ungebremst in einem heftigen Orkan regelrecht zerrissen, da spielte das Gewicht die Hauptrolle!

Im Gegensatz dazu habe ich hier bei mir in neuerer Zeit seit 10 Jahren ohne Zwischenfälle ein 50 cm Windrad ohne Sturmsicherung in Betrieb ohne es jemals abbremsen oder in Sicherheit bringen zu müssen und wir alle wissen welche Stürme in letzterer Zeit über uns weggezogen sind. Die Flügel Carbon Alu Mix und eine spezielle Lagerung, auch extrem wichtig für Haltbarkeit bei Belastungen in Starkwind!

Eine häufige Schadensstelle bei höheren Belastungen (Starkwind, Sturm) sind die Lager, besonders das Lager in Nabennähe und wer da von vorneherein mit stärkerer und genau angepasster Lagerung arbeitet hat später weniger Reparaturaufwand.

Jedenfalls gilt das wenn man auch Stürme ungebremst abreiten will. Nach meinen Erfahrungen geht das ohne allzu erheblichen Mehraufwand nur mit "Micro" Windrädern - möglichst weit unter 1 m Rotordurchmesser!

Genau an Windrad angepasst heißt bei der Lagerung auf die real einwirkenden Kräfte angepasst und das heißt, dass im Nabenbereich sowohl achsial als auch radial immer und bei Starkwind sehr hohe auf kleinem Punkt mit Hebelkräften einwirkende Kräfte aufgefangen werden müssen.

Es ist hilfreich zu wissen dass es dafür Konuslager, Schrägrollenlager usw. gibt mit denen man späterem Ärger vorbeugen kann.

Übrigens - ohne den Nabendynamo weiter aufdrängen zu wollen - dort ist die Lagerung schon den teils gewaltigen Belastungen beim Radfahren angepasst, passt also auch beim Windrad.

Der Nabendynamo ist nicht das Non Plus Ultra an erzielbarer Leistung (maximal etwa 3 Watt) sondern mitunter passende rein Vernunftlösung aufgrund des Kostenaufwandes, Robustheit und der nicht zu vernachlässigen Eignung wegen Erreichen der 12 V schon bei geringer Drehzahl!

In meinen ersten 15 -20 Jahren experimentieller Kleinwindradbau - teils ohne Anleitung abenteuerlich zurechtgepfriemelter Unikate habe ich ungewöhnlich viel Lehrgeld bezahlt! Da war nach Stürmen meist viel Streugut in der Umgebung gelandet! Aus Fehlern lernen ist FREIHEIT pur und führt "NACH EINIGER Zeit" genauso zum Ziel wie die gebüffelten Lehrinhalte!
Gewählte Zitate für Mehrfachzitierung:   0