Flugdrachen am Himmel

ENBW und deutsche Hochschulen bei der Arbeit
 
...
 
Avatar
 
Betreff:

Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 10.09.2022 - 19:00 Uhr  ·  #1
Erdorf
Moderator
Avatar
Geschlecht:
Alter: 53
Beiträge: 3254
Dabei seit: 12 / 2009
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 10.09.2022 - 21:50 Uhr  ·  #2
Ja, stimmt, die Idee und auch erste Prototypen gibt es schon länger.

Ich persönlich halte die Idee immer noch für umsetzbar und den klassischen Windrädern sogar überlegen.

Warum?
Man kommt mit extrem wenig Material aus und kann Höhen erreichen, die für Windräder fast unmöglich sind.

Warum setzt sich das nicht durch?
Ist mehr Fläche nötig? Geht es vielleicht nicht überall?
Ist es zu komplex die Anlage zu steuern?
Fällt die Anlage zu oft aus? Sind die Wartungsarbeiten zu aufwendig?

Zitat
was die wohl für Seile nehmen ...

Stahl schätze ich. Besser (leichter) wären natürlich Kunststoffe mit Kohlefasern, meine ich.

Grüße
WL01
*****
Avatar
Geschlecht:
Alter: 64
Beiträge: 420
Dabei seit: 08 / 2021
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 11.09.2022 - 06:56 Uhr  ·  #3
Ich nehme einmal an, dass es auch sicherheitstechnische Fragen gibt.
Denn sowohl der Kunststoff, der den "Drachen" ausmacht, als auch das Stahlseil sind extremen Kräften ausgesetzt. Insbesonders, wenn es nicht so wie hier, bei einer recht kleinen Versuchsanlage eingesetzt wird, sondern in großmaßstäblichen Anlagen.
Denn das Seil muss nicht nur andauernd den Zug aushalten, sondern durch den Generator auch auf recht kleinem Raum wieder zusammengerollt werden, was auch Quetsch- und Dehnkräfte im Seilquerschnitt verursacht.
Und wenn da etwas reißt und dann in eine Wohnsiedlung oder einer Stromleitung fliegt oder den Flugverkehr beeinträchtigt...
Bzw. wären dann laufend umfangreiche Wartungszyklen notwendig, die das Projekt zu teuer und eine große Ausfallszeit verursachen würde (Seil, Umlenkrolle, Lager, Drachen). Nun ja, die Seilwartung könnte man zwar auch im laufenden Betrieb einbauen (Laserkontrolle beim Ein und Abrollen des Seils), aber auch das würde entsprechende Stromverluste bedeuten.
Zwar könnten viele Bereiche automatisiert werden, aber durch unvorhergesehene Umwelteinflüsse müsste m.A. permanent jemand den Drachen "im Auge behalten" und bei Problemen den Drachen sofort einholen müssen, was wieder zusätzliche Personalkosten verursachen würde.
Carl
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 77
Beiträge: 4516
Dabei seit: 11 / 2008
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 11.09.2022 - 07:58 Uhr  ·  #4
Das extreme Kräfte einwirken dürfte fraglos stimmen und was Materialermüdung betrifft so ist dort alles in ständiger Bewegung mit Last auf Zug und Twist.

Auf den Wirkungsgrad wird in der Beschreibung nichts datenmässiges genannt, der Vorgang des Wieder - Einholens mit der Seilwinde in den Wechselphasen nach der Nutzung der Zugkraft mit dann zugeschaltetem Generator dürfte nicht nur zeitliche sondern auch energetische Verluste haben.

Das Fazit meiner Einschätzung: Das Kind im Mann hat seine Freude, bei neuen Wegen werden meist auch Erkenntnisse gesammelt die nicht alle negativ sein müssen, warum also keine Experimente wagen?

Nur eben - dass alles gleich im grossen Maßstab gebaut (und bezahlt) werden muß - dafür fehlt mir das Verständnis. Man kann die meisten Grundlagen auch im kleinen Maßstab sammeln und dann darauf aufbauend Größeres wagen oder eben auch nicht!
Erdorf
Moderator
Avatar
Geschlecht:
Alter: 53
Beiträge: 3254
Dabei seit: 12 / 2009
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 11.09.2022 - 10:55 Uhr  ·  #5
Hallo zusammen,

Zitat
Denn das Seil muss nicht nur andauernd den Zug aushalten, sondern durch den Generator auch auf recht kleinem Raum wieder zusammengerollt werden, was auch Quetsch- und Dehnkräfte im Seilquerschnitt verursacht.

Das ist richtig und macht es sicher nicht einfacher.

Zitat
Auf den Wirkungsgrad wird in der Beschreibung nichts datenmässiges genannt, der Vorgang des Wieder - Einholens mit der Seilwinde in den Wechselphasen nach der Nutzung der Zugkraft mit dann zugeschaltetem Generator dürfte nicht nur zeitliche sondern auch energetische Verluste haben.

Ich meine mich zu erinnern, dass etwa 1/10 der Energie zum Einholen benötigt wird, das klingt unkritisch.

Zeitliche Verluste entstehen natürlich. Das wiederum erfordert mehrere Anlagen, die im Wechsel arbeiten und ggf. koordiniert werden müssen und oder Zwischenspeicher. Beides sind zusätzliche Aufwände, welche die Sache nicht einfacher macht.

Ich denke schon, dass man zuerst im Kleinen probiert hat.
Die Idee ist ja auch schon etwas älter und wird oder wurde ähnlich auch verwendet um Schiffe zu ziehen.

Laut Wikipedia hat es ungefähr 2009 angefangen.
https://de.wikipedia.org/wiki/SkySails

Ich denke, nach wie vor, diese Technik hat spezielle Vorteile und kann sinnvoll eingesetzt werden z.B. Offshore.
Die Probleme sind vermutlich, wie so oft, die Details, welche sich erst im Dauerbetrieb zeigen.

Spannend, ich verfolge das seid mehreren Jahren.
wieso
 
Avatar
 
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 11.09.2022 - 13:19 Uhr  ·  #6
Ja das hat mich auch gewundert, wieviel Energie beim einhohlen wieder verbraucht wird.
1/10 wäre wirklich sehr wenig

Laut Hersteller drehen die dene Kite in eine andere Possition die nich soviel Wiederstand bedarf
Die haben ja auch einen Youtube channel

https://www.youtube.com/watch?v=DwiXTye681M
Erdorf
Moderator
Avatar
Geschlecht:
Alter: 53
Beiträge: 3254
Dabei seit: 12 / 2009
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 11.09.2022 - 13:41 Uhr  ·  #7
Ja, klar,
beim Einholen wird das Seil fast senkrecht eingestellt.
Der Wind gleitet dann überwiegend darunter weg.

Auch denkbar, wenn technisch umsetzbar:
Den Kite ganz oder teilweise zusammen zu ziehen, dann fällt der Kite von selber.

Im Video sieht man, es werden Kunstoff Seile verwendet.
Die Seile und die Materialien für den Kite sind sicherlich entscheidend.

Ich kenne auch eine Simulation für Offshore.
Es braucht keine Fundamente sondern nur Anker und Seile im Wasser.
Die Grundkonstruktion schwimmt dann.

Alles natürlich graue Theorie und mit Sicherheit schwierig, voll zu automatisieren, so dass manuellen Eingriffe selten und nicht mehr notwendig werden. Ich denke, das alles verlässlich zu automatisieren ist die wesentliche Challange. Sowie die haltbarkeit der Materialien.
Carl
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 77
Beiträge: 4516
Dabei seit: 11 / 2008
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 11.09.2022 - 16:05 Uhr  ·  #8
Den Faktor Zeit nimmt man wahrscheinlich auch zur Hilfe um den Energieaufwand von nur 10% für das Zurückführen im Vergleich zur Energiegewinnung in Phasen der Energioegewinnung zu errechnen:

Während der Kite aus 200m bis 800m Höhe aufsteigt generiert er ununterbrochen Strom, erst beim Zurückholen - soweit das von mir richtig gedeutet ist - tritt die (kürzere) Phase ei in der mit dem 10% igen Anteil an Energie eingeholt wird.

Die Zeit die benötigt wird um wieder zum Neustart der Generierung von Energie auf 200 m herunter zu kommen scheint bedeutend kürzer zu sein als die Arbeitsphase, und das verbessert den Gesamtwirkungsgrad.

Das Seil nach oben darf ja schon aus Gewichtsgründen nicht zu dick sein und da es abwechseln dauernd über eine Länge von etwa 600 m eingeholt und wieder ausgefahren wird läßt sich auch nicht ein nur relativ kurzes Stück in Windennähe stabiler und damit schwerer gestalten.

Das Schaling (Verschleiss) in dem Bereich dürfte einer der Problempunkte sein, wohl noch schlimmer als beim Einsatz als Schiffsantrieb.
wieso
 
Avatar
 
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 11.09.2022 - 18:44 Uhr  ·  #9
Fischerboote haben ja auch das Thema mit dem einrollen des Netzes , wohl täglich oder mehrmals täglich
Ich denke da gibts Profi Material

Bei dem Drachen ,.... keine Ahnung was da für Tonnen Kräfte auf das Seil einwirken , bei ca 120 m2 Segelfläche

Aber wie in dem Video erklärt fliegt der Kite ja eher wie eine liegende 8 am Himmel , dass kennt man noch von Lenkdrachen aus der Kindheit , wenn der Drachen eher nach unten dreht musste man meist Schnur einrollen , dan umlenken um wieder nach oben zu kommen und Schnur zugeben

Ein Kinderspiel also :D
Erdorf
Moderator
Avatar
Geschlecht:
Alter: 53
Beiträge: 3254
Dabei seit: 12 / 2009
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 12.09.2022 - 01:33 Uhr  ·  #10
Aus meiner Sicht ist das nach wie vor, die Windkraft Innovation überhaupt.
Wenn man den Material Einsatz z.B. mit herkömmlicher Technik vergleicht.
Immer dann, wenn wesentliche Komponenten der Statik sich über Seile abbilden lässt, wird es sehr Effizient.
Funktionierende Beispiele gibt dafür genügend.

Durch den geringen Materialeinsatz, werden auf vielen Ebenen Kosten eingespart.
Produktion Transport, Wartung und auch ein Rückbau wird deutlich einfacher.

Die Probleme liegen natürlich in den Details und hier muss KnowHow aufgebaut werden.
Bei so einer Sache, ziemlich viel, weil ja sehr vieles Neuland ist.
Letztendlich sind bei so etwas die Geldgeber entscheidend, weil zunächst mit hohem Risiko viel investiert werden muss.
Viel investieren mit hohem Risiko für Verluste? Das will keiner.
Umso erstaunlicher, dass SkySails es schafft immer wieder auf sich aufmerksam zu machen und das die Idee
noch nicht begraben ist.

Geldgeber werden natürlich mit funktionierenden Prototypen überzeugt, die auch eine entsprechende Größe haben.

Grüße
WL01
*****
Avatar
Geschlecht:
Alter: 64
Beiträge: 420
Dabei seit: 08 / 2021
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 12.09.2022 - 06:18 Uhr  ·  #11
Zitat geschrieben von wieso
Bei dem Drachen ,.... keine Ahnung was da für Tonnen Kräfte auf das Seil einwirken , bei ca 120 m2 Segelfläche
Also rechnen wir einmal:
Nach dieser Tabelle: https://drachenwiki.de/index.php/Die_Zugkraft_eines_Drachens
wäre die Zugkraft bei 13,8 m/s dynamisch 504 Newton pro Quadratmeter mal einer Segelfläche von 120m² = 60.480 Newton.
Das sind nach dieser Umrechnungstabelle: https://www.convertworld.com/de/kraft/tonne.html
6,17 Tonnen, die am Seil ziehen könnten.
Oder wenn wir die 60.480 Newton und 600 Meter Seil annehmen sind das 36.288.000 Newtonmeter und nach dieser Tabelle umrechnen: https://convertlive.com/de/u/k…n#36288000
wäre die Energieleistung bei einem Vorgang rund 10,8 kWh maximal (was natürlich nicht stimmt, denn die Windgeschwindigkeit seigt natürlich mit dem ausgerolltem Seil dynamisch, also maximal ein Viertel also rund 2,7 kWh).
wieso
 
Avatar
 
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 12.09.2022 - 07:14 Uhr  ·  #12
Oh , Danke , alle Achtung für diese schnelle Berechnung

Klar sind wohl eher mehr oder weniger Annahmen , aber trotzdem .....

Wird ja der Wind wohl auch abgeleitet von dieser Fläche bzw nicht im 90 Grad Winkel auf diese auftreffen, hoffe ich mal :-/

Sieht trotzdem so aus das Stahlseile mehr tragen können als Faserseile , jedoch wohl wegen des Gewichts hier nicht eingesetzt werden . Sah ja auch nach Chemiefaser aus , im Video

https://www.gloeckner-seile.de…tab_A4.pdf

Und
Zitat
Und anders als Windräder haben Kites nicht mit der Konstanz des Windes zu kämpfen. Denn mit zunehmender Höhe steige auch dessen Verfügbarkeit. Eine Windgeschwindigkeit von 5 m/s sei in 10 m Höhe nur zu ungefähr 35 %, in 500 m Höhe jedoch schon zu 70 % des Jahres zu messen.


https://www.mittelstandswiki.d…500m-hohe/
Carl
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 77
Beiträge: 4516
Dabei seit: 11 / 2008
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 12.09.2022 - 08:33 Uhr  ·  #13
"Aber wie in dem Video erklärt fliegt der Kite ja eher wie eine liegende 8 am Himmel , dass kennt man noch von Lenkdrachen aus der Kindheit , wenn der Drachen eher nach unten dreht musste man meist Schnur einrollen , dann umlenken um wieder nach oben zu kommen und Schnur zugeben

Ein Kinderspiel also :D"

Wenn der Drachen in der liegenden 8 nach unten dreht ist das also auch eine Kurz Phase des Einholens der Kiteschnur - das hatte ich noch nicht auf dem Radar weil ich nie einen Lenkdrachen geflogen habe.

Also das Runterholen von den 800 m auf 200 m und die kleinen 8 ter Zwischenphasen zählen als Zeit in der keine Energie generiert wird.

Wenn das neben Material Verschleiß die einzigen Probleme sind hört sich das zumindest wegen dem Kostenfaktor relativ zu den genannten Vorteilen gut an.

Fischernetze halten übrigens nicht viele Jahre, werden aber gewöhnlich schon lange vor der eigentlichen Lebenserwartung des Materials durch Extrembelastungen zerstört. (Stichwort Netzeflicken)

Verglichen damit läge die Lebensdauer bei Lenkdrachen - vorausgesetzt, die Belastungen bleiben über alle Komponenten gleichmäßig verteilt und werden an den besonders strapazierten Stellen gut aufgefangen - deutlich höher.
wieso
 
Avatar
 
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 12.09.2022 - 11:29 Uhr  ·  #14
Carl , genau kann man das nicht sagen , in welcher Position das Kabel eingezigen wird , ich hatte mich nur gewundert, ob bei der liegenden 8 Flugbahn jeweils ein und ausgefahren wird , da ja der Kite bei dieser Flugbahn unterschiedlich im Winkel zur Windrichtung steht

Wohl aber , da der Kite recht gut lenkbar ist wir dieser wohl beim Einholen in eine Position gebracht , welche viel weniger Luft/Windwiederstand hat als beim Ausfahren /Generation .

Echt faszinierend und sehr technisch erklärt hier bei den Kites bei Frachtern https://www.youtube.com/watch?v=pYv6k5A-kHg
Das Kabel/Leine ist syntethisch und schätzungsweise ca 4 cm im Durchmesser

Zitat
Fischernetze halten übrigens nicht viele Jahre, werden aber gewöhnlich schon lange vor der eigentlichen Lebenserwartung des Materials durch Extrembelastungen zerstört. (Stichwort Netzeflicken)

...Ich hatte nicht von Fischernetzen gesprochen sondern eher von den Seilwinden dieser Boote wohl ähnlich wie diese Anker Seilwinden , natürlich kenn ich die Löcher stopfenden Fischersleute an den Irishen Häfen , aber viele Netze altern nicht nur bedingt durch einen Zeitfaktor , sondern eher /auch das diese auch beim Fischen am Meeresboden ( okologischer Wahnsinn eigentlich ) mechanish mehr belastet werden

Im englishen nennt man das "Dredging " zb angewannt bei Jakobsmuscheln , Shrimp, Kabeljau , und Plattfischen

Nur so am Rande

Gruss Lars
Carl
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Alter: 77
Beiträge: 4516
Dabei seit: 11 / 2008
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 12.09.2022 - 20:57 Uhr  ·  #15
" ich hatte nicht von Fischernetzen gesprochen sondern eher von den Seilwinden dieser Boote wohl ähnlich wie diese Anker Seilwinden "

Gefühlt halten Seilwinden ewig, jedenfalls habe ich in meiner Zeit bei der Seefahrt nicht erlebt dass mal eine repariert werden musste.

Es gibt dort Dampfwinden (auf Tankern wegen Feuerschutz), Winden mit Dieselantrieb meit auf kleineren Küstenmotorschiffen und elektrische Winden auf Frachtern wobei letztere Antriebsform bis auf die Steuerung wohl sehr ähnlich wie die Winden mit E-Motor und Generator bei den Kites sein dürften.

Die Belastungen auf die Winden beim Festmachen oder Ankern der Schiffe mit Seilen aus Stahl und/oder Fasern kann da sehr hoch sein, vermutlich höher als bei den Kites.

Was bei letzteren /den Kites) eine großere Rolle für den Verschleiss spielt dürften eher die längeren Belastungszeiten (dauerhaft) mit Wechselbelastung sein.
Che
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Herkunft: Wurzen
Alter: 69
Beiträge: 3622
Dabei seit: 06 / 2014
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 13.09.2022 - 18:09 Uhr  ·  #16
Zitat
Oder wenn wir die 60.480 Newton und 600 Meter Seil annehmen sind das 36.288.000 Newtonmeter
Rechnerisch richtig, aber nicht sachlich! Man kann nicht einfach eine Kraft mit eier Seillänge multiplizieren, nur weil es so passend erscheint, und meinen, hinterher ein Drehmoment zu haben.

Risiken bei dieser Art von Flugdrachen:

1. Flugsicherheit
Wenn sonst ein Mast eine gewisse Erhebung über das Gelände überschreitet, kommt sofort die Forderung nach ausreichender Radarreflexion und roten Endleuchten. Ab einer gewissen Höhe sogar noch dazwischen.

2. Sicherheit, wenn sich das Seil mal auf den Boden legt.
Kann bei Steuerungsfehlern immer passieren.
Da darf also im Umkreis der Seillänge, z.B. 700m (was noch wenig ist), keinerlei öffentlicher Weg oder sonst was vorhanden sein.

3. Gefahr bei Blitzschlag
Selbst wenn die Seile aus Dyneema sind, in der Festigkeit Stahl ebenbürtig,
hat es vor einem Gewitter geregnet, sind sie feucht.
Damit bildet sich eine leitende Spur zur Erde, die gewiss als Blitzleiter wirkt.
Selbst wenn man den Einschlag an der Bodenstation händeln kann. Das was vorher ein Seil war, gibt es anschließend nicht mehr. Und das Skite-Segel fliegt weg, wenn noch was von ihm übrig ist.

Da wird es vermutlich eng mit den Genehmigungen.
Erdorf
Moderator
Avatar
Geschlecht:
Alter: 53
Beiträge: 3254
Dabei seit: 12 / 2009
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 13.09.2022 - 19:05 Uhr  ·  #17
Zitat
Man kann nicht einfach eine Kraft mit einer Seillänge multiplizieren

Doch kann man, wenn die Kraft über einen Weg wirkt und dadurch Arbeit bzw. Energie entsteht.
Klar das war nur mal so zum Überschlagen aber durchaus legitim.

Zitat
... und meinen, hinterher ein Drehmoment zu haben.

Nm ist nicht nur die Einheit für ein Drehmoment sondern auch eine Energieeinheit.
1.000.000 Nm entspricht dabei etwa 0.278 kWh.
Quelle:
https://convertlive.com/u/conv…rs#1000000

36.288.000 Newtonmeter entsprechen demnach ziemlich genau 1 kWh.

Grüße
wieso
 
Avatar
 
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 13.09.2022 - 19:33 Uhr  ·  #18
Zitat
Man kann nicht einfach eine Kraft mit eier Seillänge multiplizieren


Das stimmt Che ,
Eier Seilänge und Kraft zu verbinden bzw multiplizieren , da muss ich mal in mich gehen
wieso
 
Avatar
 
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 13.09.2022 - 19:54 Uhr  ·  #19
eigentlich das einzige was mich erstmal stören würde , wäre die Unruhe am Himmel

Das dies alles möglich ist haben ja die schon bewiesen und ziehen Frachtschiffe über die Ozeane

Sicherlich Che , ist Deine Einschätzung da von Wertigheit ....

Führe doch mal aus was an Gefahr von herkömmlichen Windturbinen ausgeht
Che
*!*!*!*!*
Avatar
Geschlecht:
Herkunft: Wurzen
Alter: 69
Beiträge: 3622
Dabei seit: 06 / 2014
Betreff:

Re: Flugdrachen am Himmel

 · 
Gepostet: 13.09.2022 - 21:45 Uhr  ·  #20
Zitat
Nm ist nicht nur die Einheit für ein Drehmoment sondern auch eine Energieeinheit.
Da hat der Erdorf natürlich Recht und ich mich geirrt. Sorry WL01!
1 Nm = 1 WS , wichtige Gleichung aus der Physik.
Gewählte Zitate für Mehrfachzitierung:   0