Netzwechselrichter mal anders.....

Hallo Tobias,


Ein Batterieregler setzt im Allgemeinen zwingend eine Batterie voraus.
Beispiel Auto: Bei fehlender Batterie wird der Gleichrichter, der Regler und die Wicklung des Generators zerstört.

Die Kopplung einer Inselanlage mit einer Netzanlage zu einem idealen Verbund wie du dir das vorstellst wird wohl nicht so einfach gehen.
Um hier einen hohen Wirkungsgrad, hohe Zuverlässigkeit und geringe Kosten zu erreichen solltest du dich lieber für die "Insel" oder eben die "Netz" Variante entscheiden.

Die meiner Meinung nach größte Herausforderung ist gerade diese Anpassung des WR an die Kennlinie des Windgenerators. Es ist zwingend erforderlich hier so nahe an das Ideal zu kommen wie irgend möglich.

Geschieht dies nicht läuft die Anlage entweder leer oder sie wird abgewürgt, beides ist nicht erwünscht.

mfG

Strawberry

Hallo Tobias,

Deine Anordnung würde sehr wohl funktionieren.
Aber, ob ein Netzwechselrichter im MPP an einer PV-Anlage, im Konstantspannungsmodus an irgendeiner Gleichspannungsquelle oder mit der Turbinensoftware an einer WKA betrieben wird macht ihn nicht teurer.

Aus welchem Grund sollte man eine anfällige Batterie einsetzen.
-Die Ausbeute wird nicht besser.
-Die Anlage wird nicht billiger.

Anpassen der Leistungskennlinie einer selbstgebauten WKA:

Da sehe ich auch ein Problem. Einen Windkanal zu nutzen um eine Kennlinie zu erstellen fällt auf Grund hoher Kosten flach.
Bei meiner Anlage habe ich durch probieren und beobachten, durch justieren in zeitaufwendigen kleinen Schritten, mich an das Optimum an genähert.
Da verschieden starke Winde nötig sind können schon mal Wochen zwischen 2 Versuchsreihen liegen.
Ich denke aber es ist möglich und im Ergebnis nahe am Optimum.
Geduld ist allerdings von Nöten

mfG

Strawberry

Hallo zusammen,
zunächst muß ich mal festhalten, daß meine Kenntnisse in Sachen
Einspeisung nur auf die nackte Theorie beschränken. Ich muß mich also
zu diesem Thema bedeckt halten.
Da aber in manchen Beiträgen der letzten Tage immer wieder auf die
Notwendigkeit der Ermittlung einer Leistungskurve für den jeweiligen
Generator und den damit verbundenen Schwierigkeiten geschrieben
wurde, möchte ich für diesen Teil doch etwas zum Besten geben.


Es ist in meinen Augen garnicht so schwer dies mit einfachen Mitteln zu
tun.

Es muß nur getan werden bevor die Mühle auf dem Mast ist. Es erspart
einem hinterher die wilden Spekulationen ob überhaupt, wieviel, bei
welcher Drehzahl zu erwarten ist. Die Mühle im Boenbetrieb auf dem Mast
einigermaßen genau auszumessen ist ungleich schwerer.

Zu diesem Zweck benötigt man lediglich einen Fahrradcomputer (oder
fertigen Drehzahlmesser), ein Amperemeter und ein Voltmeter und eine
Bohrmaschine mit Drehzahlregelung o.Ä. die die max. Leistung des
jeweiligen Generators in etwa erbringen kann.

Der Generator wird ohne Flügel aufgebockt und befestigt(wie auch immer)
Jetzt wird eine Art Kupplung gebaut, z.B. die Gartenschlauchstück-
Kupplung aus den Windkraftheften oder ein präparierter Gummiteller je
nach Beschaffenheit der Repellernabe.

Der kleine Magnet (kann auch irgend ein kleiner Neo sein) des
Fahrradcomputers wird auf irgend einem drehenden Teil befestigt, hier
wird die Drehzahl abgefragt. Der Betrag für die Eingabe des Radumfanges
wird auf 1,666666 gesetzt. Jetzt braucht man nur das angezeigte
Ergebnis mit 10 zu multiplizieren und schon hat man seine Drehzahl in
Zehnerschritten ablesbar.

Zunächst einmal ermittelt man die reine Leerlaufspannung indem man
die Drehzahl in 100er Schritten erhöht und die jeweils erzeugte Spg.
vom Voltmeter abliest und notiert.

Beim nächsten Schritt wird ein Verbraucher mit einem rel. stabilen
Widerstand an die erzeugte Spannung gehängt. (Ich nehm im Moment
zwei Heizelemente 100Watt, die Größe sollte sich immer nach der zu
erwartende Leistung richten)
Das Amperemeter wird jetzt in Reihe in die Plus Leitung gelegt. Hier läßt
sich jetzt erkennen, daß eine z.B.600Watt Bohrmaschine nur schwer
schafft, diese 200Watt mit höheren Drehzahlen sauber durchzudrehen,
erstaunlicherweise! Hier bekommt man ein Gefühl für die von den Flügeln
aufzubringende Leistung!
(Ich nehm für meinen Generator immer meine Größte mit ca.950Watt)

Jetzt wird die Drehzahl wieder in 100er Schritten erhöht und die für jede
Drehzahl anfallenden Spannungs-und Stromwerte werden notiert.
Anschließend werden die jeweiligen Strom-und Spannungswerte für die
jeweilige Drehzahl multipliziert und man erhält die Leistung des
Generators für die jeweilige Drehzahl.
Mit diesen ermittelten Werten kann eine Leistungskurve
Watt über Drehzahl angelegt werden.

Um den Unterschied ohmscher Verbraucher und Batterieladung
aufzuzeigen, hänge ich auch immer meine Batterie dran.

Zunächst wird die Drehzahl ermittelt bei der die Ladung einsetzt.
Hier erkennt man sehr schön,
daß im Prinzip jede erzeugte Spannung eines kleineren Generators
eigentlich auf Grund des niedrigen Innenwiderstandes der Batterie zusammenbricht
auf Klemmenspannungsniveau +0,1V bis 0,2V. Die Batterie fordert immer
die Leistung der jeweiligen Drehzahl voll ab und läßt die erzeugte Spg.
zusammenbrechen.
Lediglich die Stromstärke wird ansteigen.


Ein 300Watt Generator wird also niemals in der Lage sein wie man es des
öfteren lesen kann die Spannung während des Ladens bei Starkwind
ansteigen zu lassen auf ein unwahrscheinliches Niveau von 18V -20V. Hier
bei kann es sich nur um eine Fehlmessung oder einen Defekt handeln.
Hier ist auch der Grund zu suchen, warum man keinen "Regler" braucht
um eine höhere erzeugte Spannung auf z.B. 12V Ladespannung zu regeln.

Nehme ich nun die Spannung, bei der die Ladung einsetzte und ziehe
diese von der Leerlaufspannung ab die bei dieser jeweiligen Drehzahl
anlag, so bekomme ich die Spannung die in den Generatorspulen bei
dieser Drehzahl verbraten wurde. Mit dieser Spannung und dem gemessen
Strom bei Ladebeginn kann man die Verlustleistung des Generators für
diese Drehzahl ermitteln.

Hier habe ich alle zu erwartenden Leistungen bereits am Boden bestimmt.

Gruß
Günter
Westerwald

Hallo Strawberry,

da stimme ich Dir zu, die Art und Größe der Flügel bestimmt natürlich
die eingebrachte Leistung des Windes.

Sind die Flügel zu klein oder zu schmal ausgelegt, fordert der
angeschlossene Verbraucher mehr ab, als die Flügel einbringen.
Womit wir wieder beim Thema Anpassung landen. Sind die Flügel
fehlangepasst, muß die Folgeelektronik dies ausbügeln. Die angeforderte
Leistung wird über eine Widerstandsanpassung reduziert.

Hast Du Dir eine Fertiganlage zugelegt, bist Du festgelegt durch Aufbau
und Beschaffenheit der einzelnen Module. Sollte eine solche Anlage
fehlangepasst ausgeliefert werden ist für eine optimale Ausnutzung
der jeweilig angebotenen Leistung eine solche Korrektur erforderlich.

Aber als Selbstbauer, wenn Du planst für welche Leistung bei welcher
Drehzahl die Größe und Art Deiner Flügel auszulegen ist, finde ich, ist es
nicht verkehrt, zunächst die Leistungskurve des Generators
drehzahlabhängig zu ermitteln. Jetzt kannst Du mit entsprechendem
Hintergrundwissen die Flügelform und Größe für die angeforderte
drehzahlabhängige Leistung in etwa abschätzen. Legst Du
die angestrebte Leistung der Flügel mit etwas Sicherheit an, so kannst Du
davon ausgehen, daß die Kennlinie der Flügel in etwa über der Kennlinie
des Generators liegt.

Ich weiß natürlich auch, daß die Windleistung in dritter Potenz ansteigt
während die Generatorleistung (PMG) ziemlich quadratisch und linear
ansteigt, aber trotzdem....wenn es im unteren Drehzahlbereich passt.....
im oberen Bereich ist die erzeugte Leistung ja drehzahlabhängig. Zuviel
erbrachte Leistung der Flügel wird ja in Erhöhung der Drehzahl umgesetzt.
Hier muß ein Überdrehen natürlich vermieden werden.

Optimal wäre es natürlich die tatsächlichen Leistungswerte der kpl. Anlage
im Windkanal zu ermitteln, aber wer von uns kann das schon.

Wie Ihr ja schon beschrieben habt, ist die Messung in boeigem Wind sehr
schwierig und langwierig. Hierbei ist auch zu berücksichtigen, daß eine
solche Leistungsmessung mit einem rel. konstanten Widerstand stattfinden
müßte. Wenn ich so an meine Ermittlung der Leistungsdaten im Wind
denke, so kann ich hier nur von "angenäherten" Werten berichten.
Wer natürlich im Besitz eines Datenloggers (ein Wattmeter wäre auch
schon ganz gut) ist, kann dann genauere Daten aufzeichnen.

Aber dies ist nur meine momentane Einschätzung (Ich seh soetwas ja
immer aus der Sicht der Selbstbauer und das ist in diesem Fall vielleicht
nicht das richtige)

Gruß
Günter
Westerwald

Hallo zusammen,
Hallo Hermann,
dieses Thema sollten wir ruhig mit unterschiedlichen Meinungen
angehen.
Jeder von uns hat da so seine Erfahrungen gemacht und daraus seine
Rückschlüsse gezogen und sich seine Meinung gebildet.

Für meinen Teil sieht es so aus, daß ich mit umgestrickten Limas
meine ersten Erfahrungen gesammelt habe. Hier hat sich herausgestellt,
daß ein Generator der ursprünglich für 55A ausgelegt war, es immer
geschafft hat nach dem Anlaufen meine 2,20m Flügel abzuwürgen bei
Schwachwind 4-6m/s.
Als Verbraucher habe ich immer eine ca. halbvolle 12V Batterie mit 55Ah
angeschlossen. Eine 45A Lima lief etwas besser, eine 35A Lima hat es
geschafft sauber durchzulaufen und akzeptable Ergebnisse zu liefern.

Hier läßt sich erkennen, daß je nach Verbraucher die unterschiedlichen
angeforderten Leistungen der Limas nur in einem Fall (35A) gut
angepasst an die Flügelleistung waren. Diese Schwierigkeiten treten dann
nur im unteren Drehzahlbereich auf, bei höheren Windstärken laufen auch
die leistungsstärkeren Generatoren durch, hier kann aber der
Schwachwindbereich nicht genutzt werden und gerade dieser Bereich ist
in manchen Lagen die häufigste Art des Windaufkommens.

Nun läßt sich diese Erfahrung nicht unbedingt einfach auf einen PMG
übertragen, hier haben wir keine Erregerwicklung mehr, ein PMG läuft
wesentlich leichter an usw.
Durch die Beiträge im otherpower forum war ich bereits darüber
informiert, daß wenn die Scheibengeneratoren zu leistungsstark angelegt
waren, es Schwierigkeiten gab beim Anlaufen (an einer Batteriebank)
und zu kleinen Flügeln.
Da ich den Wirkungsgrad meiner neuen Flügel (4m) nicht kannte, konnte
ich die Leistung auch nur grob einschätzen. Ich hatte mir deshalb eine
Testbox für meinen Prototyp des PMG gebaut, ich konnte hier die
erzeugte Leistung durch Umschalten der Spulen von angestrebten 12V
auf angestrebte 24V und von Stern auf Dreieck umschalten (guckst Du meine Seite).
Hiermit hatte ich die Möglichkeit, bei gleicher Drehzahl 4 Leistungsstufen
des PMG aufzuzeichnen.
In der Praxis hat sich dann hat sich herausgestellt, daß auch meine 4m
Flügel nicht in der Lage waren bei Schwachwind (bis6m/s) die stärkste
Leistungsstufe so durchzudrehen, daß die Drehzahl ausgereicht hätte, um
diese Leistung, die der PMG eigentlich hätte erreichen sollen zu erbringen.
Die Flügel werden im wahrsten Sinne des Wortes "abgewürgt"

Unter gleichen Windbedingungen brachte die 12V Sternschaltung bei
jetzt möglichen höheren Umdrehungszahlen bereits einen akzeptablen
Ladestrom zustande.

Da ich vermute, daß in dieser Konfiguration die Flügelleistung etwas
überdimensioniert ist im Verhältnis zur Generatorleistung, haben wir hier
den von Dir angesprochenen Fall mit entsprechendem Gefahrenpotential?

Für mich sieht es dann doch so aus:

Bei einer bestimmten Windstärke, angenommene z.B. 8m/s, bringen die
Flügel eine bestimmte Kraft bei entsprechender Drehzahl an die
Generatorachse. Auf Grund der jeweils eingestellten anzustrebenden
Leistungsstufe, stellt der Generator bei dieser Drehzahl auf Grund der
erzeugten Leistung eine bestimmte Gegenkraft dar.
Ist die Flügelleistung ähnlich groß wie die für den Generator
aufzubringende Kraft, haben wir eine gute Anpassung, auch für den
unteren Drehzahlbereich.

Da die Leistung des Windes aber hoch³ zunimmt, bringen jetzt die Flügel
mehr Kraft an die Achse, als der Generator bei der anfallenden Drehzahl
abnehmen kann. Bei einer angenommenen Windleistung von 12m/s
wird die Drehzahl entsprechend erhöht und ebenfalls die Kraft die an den
Generator weitergegeben wird. So wie bei zuviel angeforderter Leistung
die Drehzahl des Rotors und somit der Fügel abgebremst wurde, haben
wir jetzt den umgekehrten Fall. Die höhere Kraft der Flügel wird nun in
höhere Drehzahl umgesetzt.

Aber jetzt für mich der entscheidende Punkt

Die Drehzahl der Flügel wird doch somit ansteigen, mit der Drehzahl
aber auch die Leistungserzeugung des Generators der wiederum die
Gegenkraft solange erhöht bis die Leistung des Generators in etwa
der Leistung der Flügel bei 12m/s entspricht.
Hier schaukelt sich die Sache ja nicht endlos weiter hoch, sondern wenn
die beiden Leistungen sich eingepegelt haben, dann erzeugt der
Generator die Leistung die sich auf Grund der höheren Drehzahl
eingestellt hat.

Je stärker der Wind, desto weiter geht die Schere der Leistungskurven
und der Leistungen auseinander. Ich brauche dann eine Begrenzung der
Flügeldrehzahl um einmal den Generator nicht durchbrennen zu lassen
(Durch zu hohe Leistungserzeugeng im oberen Drehzahlbereich) und auch
meine Flügel sollten eine max. Drehzahl nicht übersteigen um keinen
Schaden zu nehmen.

Für diesen Fall muß ich aber auch im Normalfall für kleinere Flügel eine
Sturmsicherung vorsehen. Ist die Flügelleistung größer als die
angeforderte Generatorleistung wird diese kritische Drehzahl dann bei
vergleichsweise niedrigerer Windstärke erreicht. Das bedeutet, ich muß
mein Furling- (oder Tilting-) System, meine Sturmsicherung
dementsprechend früher ansprechen lassen.

Als eventueller Nachteil wird häufig bei unterforderten Flügeln eine
stärkere Geräuschbildung im hohen Drehzahlbereich geschildert. Dies
scheint aber nur bei höheren Drehzahlen (also bei kleineren Schnell-
läufern) der Fall zu sein(Flattern?). Ich nehme meine Flügel spätestens so
bei 350-400U/min aus dem Wind, bei diesen Drehzahlen kann ich dies
nicht bestätigen.

Soweit meine momentane Einschätzung zu leicht
überdimensionierten Flügeln.

Du schriebst:

Und was ist mit dem Stoppschalter? Soll der nicht bei Gefahr so viel
Energie fordern, dass das Windrad in kurzer Zeit anhalten wird?


Hier bin ich der Meinung, daß dieser Kurzschlußschalter, der ja die Spulen
des Generators kurzschließt für mich nur den Sinn hat, den Generator z.B.
für Service Zwecke still zu setzen. Auch bei Sturm kann so ein Festsetzen
je nach Herstellerangaben sinnvoll sein. Man sollte dies aber vor
dem Sturm tun, dies bei jagenden Drehzahlen zu versuchen, bedeutet
für mich, die Anlage zu vergewaltigen (Hoher Stromfluß, hohe Fliehkräfte)

Es sind schon zu Hauf Generatoren mit kurzgeschlossener Wicklung bei
Sturm durchgebrannt. Wenn die kurzgeschlossene Wicklung der
drehenden Kraft soviel entgegensetz, daß sie abgebremst wird, so
geschieht dies auf Grund des hohen Sromflußes auf Grund des fehlenden
Verbraucherwiderstandes. Alle erzeugte Energie fällt an den
Generatorspulen ab, deshalb die Schwergängigkeit.

Sollte der Sturm so stark ansteigen, daß die Flügelkraft es schafft den
schwergängigen Generator trotzdem durchzudrehen, entstehen so hohe
Ströme, daß sie je nach Bauart (Drahtstärke) die Statorwicklung
durchbrennen lassen.

So seh ich das jedenfalls für meinen Generator, besser ist mechanisches
aus dem Windnehmen und arretieren!

Gruß
Günter
Westerwald

Hallo viel viel Wind,
nein, ich bin keineswegs böse. Generell könntest Du schon davon
ausgehen, daß ich mich mit den ohmschen Zusammenhängen auskenne.
Da ich aber nicht genau verstehe was Du da ansprichst, kann ich da
nichts zu sagen. Selbstverständlich kann ich mich da irgendwo vertan
haben

Aber zu Deinem

In einem anderen Thread Günter hast Du geschrieben von Widerstand der Batterie.
Du meintest sicher das Richtige und man kann es zugegebener Weise leicht verwechseln.
Wenn der Widerstand größer wird, werden es mehr Ohm. Wird er kleiner
sind’s weniger Ohm. Ein großer Widerstand ist hochohmig. Ein kleiner
Widerstand hat wenig Ohm.
Volle Batterie kleiner Widerstand. Leere Batterie größerer
Widerstand.
Das wird hier oft verdreht. Bei mir dreht sich dann immer der Magen.
Nicht böse sein dass ich das hier so schreibe. Es wird richtig gemeint und
falsch ausgedrückt

Auch hier bin ich nicht sicher was Du meinst.
Jeder von uns hat ja schon einmal zumindest eine Autobatterie mit
einem Ladegerät aufgeladen. Hierbei läßt sich doch klar beobachten,
wenn eine leere Batterie ans Ladegerät gehängt wird fließt ein relativ
hoher Strom. Dieser hohe Stromfluß wird aber erst durch den niedrigen
Widerstand der leeren Batterie ermöglicht.
Mit zunehmender Ladung sinkt die Amperezahl mit der geladen wird
immer weiter ab, daß bedeutet, daß der Widerstand mit zunehmender
Ladung ansteigt. Eine volle Batterie hat also einen höheren Widerstand
der einen hohen Stromfluß verhindert.

Ich weiß im Moment nicht, was Du mit Deinen Aussagen meinst :?

Zu Deiner windy Euphorie, wenn Du den Bericht von Uwe aufmerksam
gelesen hast, so reißt einen die Arbeitsweise dieses windy doch auch nicht
grad vom Hocker. Ich hoffe, daß Deine Erwartungen wie von Dir
gewünscht auch erfüllt werden.



Gruß
Günter
Westerwald

Hallo,Günter
Es ist zwar schon spät aber mich lässt das ja auch nicht los.
Der Grund weshalb die Batterie am Anfang der Ladung einen großen Strom aufnimmt liegt
an der viel kleineren Spannung die die Batterie hat.
Das Ladegerät hat z.B.14 V und die Batterie 12V.Der größere Widerstand der Batterie läst es zu,
dass überhaupt eine Leistung an der Batterie stattfindet. Das Laden. Wenn die Batterie dann
geladen ist hat sich, die Klemmspannung der Batterie, der Spannung des Ladegerätes angeglichen
und der Strom geht auf Null zu weil beide Spannungen ausgeglichen sind.
Die volle Batterie hat ca.0,05 Ohm.
Das der winzige Widerstand das Ladegerät nicht kurzschließt liegt nur daran, weil beide die
gleiche Spannung haben.
Stell mal 2 Batterien voll nebeneinander und verbinde + mit + und – mit – (an alle Kinder Vorsicht!)
Es fließt lediglich ein kleiner Ausgleichsstrom. Kein Kurzschluss gegenseitig!
Um in Auto den Anlasser mit 200 A beim Starten zu versorgen muss der Innenwiderstand
auch klein sein damit die große Leistung beim Anlasser bleibt und nicht zum Teil in der Batterie
zu Wärme wird. Eine schwache Batterie wird zB. warm beim Starten weil an ihren schon größeren Widerstand Leistung abfällt.
Bei noch Fragen Bitte schön.

Hmm - vielleicht muss man zwischen Lade- und Belastungswiderstand der Batterie unterscheiden. Ich bin ja eigentlich "vom Fach", aber mit Akkus hab ich mich in meiner Ausbildung weniger beschäftigt, eher mit Schaltschränken ;)

1) Wenn ich einen Akku mit konstanter Spannung lade, dann ist der Strom im entladenen Zustand höher, als im geladenen Zustand. Nach R=U/I kann man also folgern, dass für die Ladende Spannungsquelle der Akku im entladenen Zustand einen niedrigeren Widerstand hat, als im geladenen Zustand.

2) Umgekehrt sinkt aber der Strom, den man einem Akku entnehmen kann mit sinkendem Ladezustand ab. Der Widerstand wird für den Verbraucher also größer.

Von daher scheinen beide Erklärungen ihre Berechtigung zu haben (sind ja ohnehin nur Modelle), für uns, die Akkus laden wollen, dürfte aber nur Erklärung 1) von Bedeutung sein.

Korrigiert mich, wenn ihr damit nicht einverstanden seid.

@WWWFREAK: Genauso meine ich es. Der Widerstand, der einem Generator beim Laden entgegengesetzt wird, ist natürlich nicht der tatsächliche Innenwiderstand der Batterie, sondern resultiert daraus, dass der Generatorspannung die Spannung der Batterie entgegen wirkt.

Hallo ihr alle hier...
,,,,die sich im Augenblick mit diesem Thema befassen,
ich bin Gunther und absoluter Neuling.Leider fehlt mir sehr viel elektrotechnisches Grundwissen da ich eher aus dem Metallbereich komme.
Ich lese hier seit Wochen um meinen Wissensstand zu erweitern und habe einen Heidenrespekt vor euch Tüftlern und Batlern,ganz im positiven Sinne.
Da ich eine Insellösung anstrebe,ich bin im Besitz von größeren Mengen Akkus,interessieren mich die Ausführungen in diesem Thread besonders.Ich habe bisher alle Ausführungen zu diesem Thema gelesen und dachte eigentlich hab ich es kapiert.
Nach den letzten Ausführungen bin ich mir da nicht mehr so sicher und bitte euch in euren Diskussionen weiter zu machen um zu einer für mich und anderen nachvollziehbaren Lösung zu kommen.
Eigentlich wollte ich mich noch nicht zu Wort melden,ganz nach dem Motto "erst lesen dann fragen",doch dieses Thema interessiert mich brennend damit ich in meiner gedanklichen Planung weiter komme.
Eins noch,
ich habe selten so tolle und spannende Beiträge wie hier gelesen und sie haben mir sehr geholfen mich mit dieser Materie "Wind" auseinander zu setzen.
Allen hier,die diese lehrreichen Beiträge verfaßt haben schon mal vorab vielen Dank dafür,ich bin schwer beeindruckt.Da ich in einem anderen Forum ganz anderer Art viel Wissen eingebracht habe weiß ich wieviel Arbeit und Fleiß dahinter steckt,das wollte ich mal los werden,
mit ganz vielen Grüßen an alle,
Gunther.