Ich habe mir ja einen Elvwis 3 (angeblich 600W) gekauft und bin überrascht wie wenig da tatsächlich rauskommt. Ich wollte mich daher mal erkundigen, wie es mit der Leistungsfähigkeit anderer Vertikalachsenrotoren aussieht. Mir ist bekannt, das Horizontalachsenrotoren leistungsfähiger/ effektiver sind bezogen auf die Größe, finde aber das Vertikalachsenrotoren auch viele Vorteile haben:
1. besser aussehen 2. unempfindlicher gegen Verwirbelungen sind 3. haltbarer/wartungsfreundlicher 4. sicherer und 5. einfacher aufzustellen sind (da sie nicht unbedingt einen so hohen Masten brauchen).

Daher die Frage ob es einen Vertikalachsenrotor gibt, den man sich in den Garten z.B. auf das Gartenhaus stellen kann, der relativ günstig ist und dennoch eine messbare Leistung liefert (z.B. 100W bei 10m/s o. ä.), die sich lohnt über einen Gridtie-Inverter einzuspeisen. Welches System ist dafür am besten geeignet (Savonius, H-Rotor, C-Rotor, Darrieus, usw.). Das Teil soll deutlich weniger als eine halbe Tonne wiegen (man sollte es zu zweit noch tragen können und auf ein Dach stellen können), kleiner als ein Kleinwagen sein und auch deutlich günstiger als ein Kleinwagen sein.
Gibt es da was fertig, oder kann man sich so etwas bauen?

Du kannst aus einer Vielzahl technischer Möglichkeiten auswählen und das Gute daran ist, dass Du den Rotortyp nach den bei Dir vorhandenen Strömungsbedingungen auswählen kannst. Die sind nämlich der Hauptfaktor dafür, ob am Ende ein bischen Leistung rauskommt. Wenn Du bei Dir im Garten Schwachwind hast, bringt auch die beste Anlage nicht viel.

Ist der Wind bei Dir im Garten auch noch turbulent und wechselhaft wie meistens in direkter Bodennähe, bist Du auf einen langsamen Vertikal läufer angewiesen. Savonius oder C-Rotor. Darrieus-Rotoren, die schnellläufiger sind, sind zwar auch unabhängig von der Windrichtung, aber sie sind schwächer beim Anlaufen und bei wechselnder Windgeschwindigkeit dauert es ein bißchen, bis sie auf Touren kommen, sie sind zu träge um in Echtzeit zu funktionieren. Das machen Savonius und C-Rotor besser, für Lenz und andere Bautypen weiß ich es nicht so genau, es gibt ja eine ganze Menge verschiedene Konzepte. Savonius und C-Rotor haben jedenfalls vom Stand weg hohen Tourque und so gut wie keine Reaktionsträgheit.

Bei einer Windgeschwindigkeit von 12 m/sec kannst Du mit einem Savonius-Rotor (1m x 1m) locker 150 Watt abernten, aber bei einer
Geschwindigkeit von 3 m/sec, das ist ein sehr optimistischer Durchschnitt in direkter Bodennähe in deutschen Gärten mit Busch und Baumbewuchs und Häusern ringsum erntest Du dann nur noch 3 Watt!

Auch mit anderen Techniken wie dem Lenz oder dem C-Rotor ändert sich da nichts weltbewegendes, dort sind zwar verbesserte Leistungen möglich, aber standortbedingt bei 3 m/sec Mittel bringt das auch nur 1 Watt mehr während es bei 12 m/sec schon 50 Watt mehr sein können.

Für den Garten eignen sich große Modelle kaum und die kleinen sollte man nicht so sehr als Beitrag zur Netzeinspeisung sehen sondern als nützliche Hilfe, um im Geräteschuppen eine sichere Lichtquelle (Ledbeleuchtung) oder im Gartenteich eine Wasserumwälzung zu haben.

Ich selber mache das so und mit viel Erfolg! Es macht Spaß, ein Windrad im Garten zu haben.

Nur, wenn man extrem günstig wohnt (auf einem Leuchtturm), kann Windenergie mit Kleinwindkraftanlagen nennenswert etwas zur Hausversorgung beitragen.

Kleine Savonius-Rotoren oder C-Rotoren lassen sich am besten selbst bauen, bei e-bay habe ich noch nichts gesehen, was ich weiterempfehlen könnte...

Der Elvwis steht auf einem gut angeströmten Gartenhaus.
Lohnt es sich meinen Elvwis irgendwie umzubauen, zu erweitern auf C Rotor (z.B. zusätzlich zum Savonius auf die Achse noch einen C-Rotor drauf) - oder besser gleich neu bauen/kaufen? Der Generator müsste wohl eh ein anderer werden, weil sich die Geschwindigkeit durch den größeren C-Rotor verringern würde, oder? Gibt es einen einfachen Bauplan für c-rotor oder lenz mit passendem Generator? Ist das ne gute Basis:

http://www.ebay.de/itm/Windrad…922wt_1270

oder eher das?

http://www.ebay.de/itm/Windrad…922wt_1270

Hallo Len, diese Konstruktionen hatte ich beide noch nicht bei e-bay entdeckt, beide sehen für mein Urteil sehr gut aus. Zu bemerken ist vor allem die sehr wichtige statisch stabile Ausführung durch V-Tragarme und die Lagerung im Mittelpunkt des Rotors, wo alle Kräfte durch Winddruck und Schwerpunkt des Rotors perfekt gelagert liegen!
Ob die Tragarmbefestigungen ausreichen, kann ich so von außen beim Darrieusprofil nicht beurteilen, beim C-Rotor reicht es nicht! Der muß besser gesichert werden.

Erfahrungsgemäß hat der C-Rotor bzw. seine Fügel ein natives Problem durch die schlechtere Verwindungssteifigkeit seiner Flügel, aber da bei diesem Modell eine schlankere Vorflügelform und nicht sehr breite Leitflächen a) höheren Schnelllauf ergeben, b) aber auch nicht so enormen Winddrücken ausgesetzt sind, könnte es hier gehen, wenn man die Tragarmverbindungen breitflächig und stark genug armiert.

PS. ich baue gerne kürzere Flügel bei größerem Rotordurchmesser, um dem Hebeldruck durch Fliekraft und Winddruck des oberen und unteren freistehenden Flügelteils auf die Tragarmbefestigungen ein Schnippchen zu schlagen. Das setzt allerdings wieder voraus, dass der Generator für langsamere Drehzahlen angepasst ist, und kann teurer werden.
Teuer ist aus meiner Sicht aber auch ein Rotor, der sich im Sturm zerlegt.

Andererseits kann man die Statik eines Flügels auch berechnen, aber als Bastler - ich bin ein solcher - greift man gerne auf Material zurück, was so rumliegt und rechnet nicht lange. Wer jetzt optimal lange Lügel bei schneller Drehzahl durch engeren Rotordurchmesser haben will, sollte aber auch die Kräfte kennen, Materialkunde und Statik studiert haben, bevor er sich auf enttäuschende Experimente einläßt. Ganz ehrlich!

Immerhin läßt sich die Statik der Leitfläche minimal verbessern, indem man eine von Vorflügelrand zu Vorflügelrand reichende Wellblechstruktur als Leitfläche wählt. So kann der Vorflügel an vielen Punkten mit der Leitfläche verbunden werden, was das Ganze zusätzlich etwas versteift. Da aber durch die Wellblechstruktur wieder die Flächen an den Tragarmverbindungen schwieriger abzuflanschen sind, gehört schon etwas Sinn zum Tüfteln dazu, aufwendiger wirds auch, also mit Wirtschaftlichkeit hat es noch weniger zu tun als Windkraft im Garten sowieso nicht. Wenn´s nur Spass machen soll und man ein bißchen technikgeil ist, dann allerdings...

In jedem Fall reicht es beim dort gezeigten C-Rotor nicht aus, die Tragarmbefestigungen nur punktartig mit Unterlegscheiben abzusichern, da wäre es vorteilhaft, vorsorglich eine breite stabile und durchgehende Flanschplatte von Befestigungspunkt zu Befestigungspunkt und oben und unten ein Stück (mindestens 10 cm) darüber hinausreichend, evtl. mit der Leitfläche verklebt und punktweise vernietet, zu spendieren. Dann hättest Du einen relativ schnellen C-Rotor, der zwar wegen den schmaleren Leitflächen und Vorflügelform etwas später anläuft als ein breiter dickerer Flügel, aber dennoch besser für Turbulenzen geeignet wäre als der mit Darrieus-Profil. Es ist eine Frage Deines Aufstellungsstandortes, welches Modell zu bevorzugen wäre. Wenn dort die Luft eher stark verwirbelt und wechselhaft daherkommt, nimm lieber den C-Rotor und sichere die Flügel vorsorglich besser gepanzert ab.

Das Mehrgewicht durch die breite Flanscharmierung ist nicht weiter schlimm, solage dieses Gewicht hauptsächlich zwischen den Tragarmarmierungen positioniert liegt. Schlecht ist eine größere Gewichtsvertzeilung nur dort, wo die Flügel Hebelarme auf die Befestigungspunkte bilden, denn Fliekraft kann dort im Verein mit Hebelarm extrem zerstörerisch sein, nicht nur für C-Flügel! Man muß genau wissen, wo man unbedingt auf Leichtbau achten muß. Wichtig ist es nur dort, wo Hebelarm vorhanden ist, also nur an bestimmten Teilen der Konstruktion. Wer das weiß und einzuschätzen weiß, kann eine Menge Geld für Material sparen und dennoch 1a bauen.

Die Tragarme aus Kohlefaser zu bauen, wäre z.B. wirtschaftlich totaler Unsinn, weil dort Leichtgewicht nicht nötig ist und Gewicht dort eher sogar noch nützt, durch Schwungmasse. Der Roto muß ja nicht fliegen, oder?

Hallo Carl,

vielen Dank für die umfassende Antwort. Ich habe mir den Darrieus-Rotor gekauft, der ja Deiner Einschätzung nach auch recht stabil ist: http://www.ebay.de/itm/2307801…922wt_1270

Da ich vom Flügelbau leider wenig verstehe und handwerklich sowas nicht so perfekt hinbekommen würde, kaufe ich das lieber fertig. Was ich aber hinbekommen würde, wäre den Rotordurchmesser z.B. mit Alu Flachstangen zu vergrößern, was wohl auch sicherer wäre für die Konstruktion, wenn ich Dich jetzt richtig verstanden habe. Ich wollte die ganze Sache an einen Naben Fahrradmotor anschließen. Dafür habe ich mir den gekauft:
http://www.ebay.de/itm/3208947…500wt_1054
Irgendwo hatte ich gelesen, dass ein Darrieus mit 1m Flügeln und 1m Durchmesser so einen ähnlichen Nabenmotor antreiben könnte. Was meinst Du schafft es der Rotor auch mit 0,7m Durchmesser den zu bewegen - Oder auf welchen Durchmesser sollte man den erweitern? Hast Du noch Tipps zur Rahmenkonstruktion/ Gewindestangendurchmesser/ Verbindung mit dem Naben-Generator? Irgendwie würde ich das bestimmt hinbekommen, es soll aber möglichst den nächsten Sturm überleben....Ziel ist es da mal 150W rauszubekommen... Die Anlage soll auf einem Gartenhaus ihren Platz finden.

Hallo Len, ich glaube, Du hast eine gute Wahl getroffen, der Darrieus sieht gut aus und der Nabenmotor - abhängig davon, wie dessen Losbrechmoment aussieht, also die Anfangs-Kraft, die nötig ist, um ihn in Bewegung zu setzen - macht von aussen auch einen guten Eindruck! Beim Darrieus kann ich Dir jedenfalls teilweise mit Rat und Tat zur Seite stehen:

Teilweise, weil ich nicht in das Innere des Flügelprofils schauen kann, um dort zu sehen, wie die Verbindung zum Tragarm konstruktiv versteift wurde. Wenn die Schraube dort nur durch dünnes Blech geht, dann ist das eine Schwachstelle auf die Du noch achten müsstest. Es ist deutlich sichtbar eine Punkt-Verbindung, auf kleinem Raum treten dort hohe Kräfte auf, nur das kann ich Dir nach begutachten des Fotos mit 100% Sicherheit sagen.

An den beiden Stellen, wo am Flügel der V-Tragarm verschraubt ist, treten die höchsten Belastungen auf, die durch Winddruck mit Wechsellast und durch die Fliehkraft verursacht werden. Wenn, dann gibt die Konstruktion an dieser Stelle zuerst nach, das kann sein, dass der Flügel ganz abreißt, aus seiner Verschraubung herausgerissen wird, oder die obere Flügelhälfte, manchmal auch die untere gleichzeitig sich nach aussen biegt und abklappt...

Ansonsten:

Nein, keine Vergrösserung des Diameters, wenn Du ausreichend guten Wind hast. Eine solche Veränderung kann man machen, wenn der Tragarm dem Diameter des Rotors entsprechend angepasst ist, also bei weitem stärker im Material ist. Aber Du verlierst dadurch dann auch an Drehzahlen obwohl das Drehmoment zunimmt, weil, obwohl der Flügel weiter aussen schneller wird, bei größerem Radius die Achse doch relativ langsamer wird.

Ich vermute, um aus Deinem Nabenmotor was Nennenswertes rausholen zu können, brauchst Du einigermassen gute Drehzahlen, vielleicht so um die 100 U/sec und mehr, wenn Du auf 150 W kommen willst. Aber da können Dir andere im Forum vielleicht besser als ich helfen, ich bin nicht der Experte dafür.

Du kannst Deinen Darrieus mit 70 cm Durchmesser, falls er für Deine Erwartungen nicht ausreicht, z.B. erst bei starkem Wind anläuft,
nachträglich einen leichten Vorflügel aufsetzen, einen C-Fügler daraus machen. Das haben schon andere vor Dir gemacht, die ersten Erfindungen, die zum C-Flügel angemeldet wurden, hatten als Hauptflügel genauso ein Profil wie Deins.

Weil bei einem solchen Profil durch die Profildicke bedingt der Spalt zwischen C-Vorflügel und dem eigentlichen Flügel schmaler ausfällt als bei einem einfachen Blech muß der Vorflügel relativ breit werden, um Luft durchzulassen, das war einer der Gründe, warum mein Patent damals mit nur laminarer Leitfläche und Abdeckkappen anerkannt wurde. Man kann einen solchen Vorflügel dann insgesamt schmaler bauen bei vergleichbarem Drehmoment.

Da aber die Stabilität durch Verwindungssteifigkeit durch ein Profil wie beim Darrieus besser ist und weil Dein Profil relativ schmal zu sein scheint, läßt sich bei Dir mit ziemlicher Sicherheit ein C-Vorflügel nachrüsten, falls überhaupt nötig.

Der müßte dann so leicht wie möglich sein, dünnes Alu-Magnesium Blech etwa, läßt sich über ein Rohr von Hand zurechtbiegen. Du könntest überhaupt erstmal, falls Du feststellen solltest, dass Dein Rotor - so wie er ist - nicht ausreicht, aus Wellpappe oder anderem billigen Material einen Versuch machen, wieviel Vorflügel und in welcher Breite Du einen brauchst.

Sollte es ausreichen, nur das mittlere Teil des Darrieus-Flügels, welches zwischen den Befestigungsschrauben der V-Tragarme liegt, damit zu bestücken, wäre das ein Vorteil, weil die Flügelenden oben und unten als Hebelarme besonders viel Unheil anrichten können, wenn sie zu stark auf Winddruck und durch Mehrgewicht auch auf Fliehkraft reagieren. Das wäre dann eine gute Anfahrhilfe, dank der höheren Schnellläufigkeit der Darrieusprofile im restlichen Bereich hättest Du eine Hybridbauweise, die beide Vorteile miteinander verbindet.

Ja, das war wieder ein langer Sermon, ich weiß nicht einmal, ob Du das alles brauchst, vielleicht funktioniert Dein Teil ja auch so, wie es ist. Vielleicht nützt es ja was?

Gruß, Carl

Hallo Len
Ich rate dir auch deinen Darrieus umzubauen zu einem C- Rotor. Wenn ich mir die Fotos anschaue, sind die Flügel etwa 125 bis max 150 mm breit, Das bedeutet, dass du deinen Durchmesser nicht erhöhen darfst, sonst werden proportional die Flügel zu schmal. Dein (neuer) C-Rotor bietet als Vorteil eine höheren Leistung als dein Darrieus bei wesentlich (3 bis 5 mal) geringer Umdrehungszahl. Hierdurch ist dann auch die Fliehkraft wesentlich 10 bis 25 mal geringer, was sich bei Unwuchten (nicht nur bei Eis und Schnee) positiv auswirkt. Du musst andererseits natürlich deinen Generator mit einer Übersetzung anpassen. (zB kleinen Flach- oder Zahnriemen) Bei deinem Durchmesser (70cm) und der Breite (Tiefe der Leilflügel) kannst du Abwasserkanalrohre (110 mm besser 125 mm) in Kunsstoff (in der Länge aufgeschnitten) benutzen als Vorflügel. Eine ovale Nase vor dem halbrunden Rohr bringt auch etwas, aber nicht so sehr viel. Mehr bringt dagegen, wenn du den Leitflügel nicht in der Rotationsebene einbaust, sondern mit der Hinterkante nach aussen (schräg einbaust) zum äussern Durchmesser der WkA. Ich habe mal die Höhe deines Rotors auf 80 cm geschätzt, das wären dann 0,56 m2. Deine gewünschten 150 Watt wirst du nur im Sturm errreichen. Wenn dein Leitflügel effektif 150mm hätte und du den Flügel so einbaust wie beschrieben, wäre 25-26 % an der Achse möglich. Dies wären dann an der Achse bei 8 m/sec 44 Watt und bei 10 m/sec 86 Watt. Bei 3 m/sc sind es gerade mal 2,3 Watt an der Achse. Hierzu musst du noch 30% abrechnen für deine Übersetzung und den Wirkungsgrad deines Generators. Theoretisch könnte dein Darrieus etwas mehr bringen aber in der Praxis auf keinen Fall, weil er , wenn er nicht optimal proportional zur Windgeschwindigkeit dreht (fast immer) sofort abschmiert und real deine Leistung immer sehr viel niedriger ist. Ich habe dir mal die vermessene Leistungskurve von so einem C- Rotor angehängt. Du merkst sofort das tolle Durchzugsmoment und die fast identische leistung im oberen Bereich wenn der Wind wechselt. Der optimale Schnelllauf deines C-Rotors liegt bei etwa 6,0 mal die Windgeschwindigket. Um ein optimales Ergebnis zu erziehlen, sollte ein Generator bei etwa 5 m/sec Windgeschwindigkeit = etwa 82 Um/min, der Leistung deines Rotor angepasst sein, dh er soll bei 82 U/min 30 Watt netto abgeben; (mit der Bohrmaschine probieren und dann deine Übersetzung anpassen)
Gruss
Constant
Mit dem Hochladen des Grafik klappt das irgenwie nicht.
Constant

Hey Danke für die kompetenten Hinweise!
Also aus Carls Beitrag entnehme ich, dass ich den Rotor erstmal so testen soll, wie er ist. Möglicherweise noch die Anflanschungen am Flügel mit Alu verstärken, aber den Durchmesser zunächst nicht erweitern soll. Geht für die Verstärkung einfach eine Alu-Flachstange zwischen den beiden Schrauben am Flügel auf der Innen oder Außenseite?
Mit dem C-Rotor-Umbau kann ich mir noch nicht so ganz vorstellen, wie groß das jetzt alles sein soll und wie es genau aussieht als Umbau - gibt es Fotos von sowas?
Worauf hast Du genau ein Patent - Was hast Du genau erfunden?
Die Nabenmotoren sollen schon bei 200-300 Umdrehungen pro Minute volle Leistung haben. Das größte Problem sehe ich darin das Teil erstmal anzuwerfen, da die alles andere als leichtgängig sein sollen (25-55 NM Drehmoment je nach Generator). Wie schnell dreht sich so ein Darrieus denn mit diesen Maßen (1m Flügelhöhe, 75 cm Durchmesser)? Ein Savonius sollte das ja locker schaffen, aber ist ein Darrieus auch so schnell?
Aus Constants Beitrag entnehme ich, dass ein C-Rotor langsamer läuft, als ein Darrieus, aber mehr Drehmoment bei gleicher Fläche hat und ich aufgrund der Breite der Flügel den Durchmesser nicht erhöhen sollte - richtig?
Kenne mich leider noch nicht so aus und verstehe Dein Diagramm nicht genau- Was wird auf der X- und Y-Achse dargestellt (M/S und Umdrehungen des Rotors)? Wieso wurde nur bis 6m/s pro Sekunde gemessen, bzw. würde die Kurve bei mehr Wind gleichmäßig weiter nach oben verlaufen?
Gibt es auch so ein Diagramm von einem Darrieus?
Ziel ist es den Nabengenerator direkt anzuflanschen und den Rotor entsprechend anzupassen. Da sind höhere Drehzahlen als 80 sicher besser, wie gesagt 200-300 sind nötig für die 250W Maximalleistung des Generators (Kurzfristig soll bei den Dingern aber das Dreifache rauskommen können). Ich werde wohl erstmal den Darrieus so testen wie er ist, wenn er da ist. Reicht ein 12mm Gewindestange als Achse? Weil ich muss irgendwie ja an den Motor rankommen. Die Muttern, die auf dem Nabengenerator sitzen, sollen eine 19er Schlüsselweite haben, d.h. die Achse müsste M12 sein oder? Dann könnte man mit Adapter eine 12mm Gewindestange dranbauen...

Ganz kurz nochmal zu dem Elvwis 3, da ich da mit dem Verkäufer in Kontakt bin und mittlerweile schon zweimal einen anderen Scheibengenerator bekommen habe, aber immer noch nichts von versprochenen Werten erreicht wurde. Ich bekomme aus dem Elvwis bei heftigstem Sturm vielleicht gerade mal 6V, meist weniger raus. Das die Werte anscheinend nicht so ganz hinhauen, wie in der Beschreibung stand wird mir langsam auch bewußt, aber was ist denn wirklich physikalisch aus dem Elvwis z.B. mit Nabengenerator (falls er schafft den anzutreiben) machbar? Hier erstmal die versprochenen Werte aus meinem Angebot, was ich im Januar gekauft habe (Ich überlege zumindest den Generator zurückzugeben, wenn der neue jetzt wieder beim nächsten Sturm keine Leistung bringt):

Für den Generator ohne Windrotor wurden die folgenden Leistungen (Watt) und Spannungen (Volt) in U/min ermittelt:



U/min 100 200 300 400 500 600 800 1000 1200
Volt 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 20,0 25,0 30,0

Watt 2,0 10,0 24,0 44,0 70,0 102,0 184,0 290,0 420,0


Bei 2200 U/min. wurden Höchstwerte von 600 Watt und 60 Volt erreicht.



Typ Spannung in Volt bei Windgeschwindigkeit in m/s
1,2 m/s 2,3 m/s 4,5 m/s 9,0 m/s 13,5 m/s 18,0 m/s 27,0 m/s

ElvWiS III 2,80 5,60 11,20 22,40 33,60 44,80 60,00

ElvWiS III (AC) 7,95 15,80 32,20 66,50 99,45 132,12 198,90


In der folgenden Tabelle wird pro qm angestrahlter Fläche eines Windrotors 1. die


ungefähr im Wind enthaltene Leistung, 2. die max. erreichbare Leistung, begrenzt


durch die Betzzahl (59,3%), 3. die durch einen Windrotor mit Generator erreichbare


Leistung von 35% sowie 4. die von ElvWiS III (Anstrahlfläche 0,320 qm) mit Generator


im Wind erreichte Leistung dargestellt.




Typ Leistung in Watt bei Windgeschwindigkeit in m/s


1,2 m/s 2,3 m/s 4,5 m/s 9,0 m/s 13,5 m/s 18,0 m/s 27,0 m/s

Wind/qm 0,9 6,8 54,0 432,0 1.728,0 3.456,0 13.119,7


Betz 59% 0,5 4,0 31,9 254,9 1.019,5 2.039,0 7.740,6


Gen.35% 0,3 2,4 18,9 151,2 604,8 1.209,6 4.591,9


ElvWiS III 0,1 0,8 6,0 48,5 194,0 388,0 600,0

Ich kann momentan nur kurz antworten:

Die Ausführungen von Constant sind alle zutreffend, allerdings erreicht man mit einer der Eispitze nachgeahmten Profilform des Vorflügels wegen der dadurch bedingten Verringerung des Fahrtwiderstand je nach Abbremsmodi durch Lastabnahme relativ günstige schnellere Drehzahlen. Wichtig ist allerdings der Leichtbau der Vorflügelschalen, ganz besonders hier, weil Dein Darrieus-Rotor vom Hersteller wahrscheinlich der Last durch Fliehkraft schon angepasst wurde, ein Mehr an Gewicht verändert dann die Vorbedingungen für stabile Konstruktionsplanung.

Ganz richtig ist es, den Rotor erst mal so auszuprobieren, skeptisch bin ich zwar auch, aber wir kennen Deine genauen Wind- und Umgebungsbedingungen nicht genau. Die dünnwandigen leichten Plasterohre, die Constant vorschlägt sind vorab eine gute Lösung, wenn Du mehr Drehmoment brauchst und zum Probieren sowieso schonmal ideal. Da diese keine extremen Belastungen erdulden müssen wie das Hauptprofil. liesse sich vielleicht mit dünnem Alublech was noch leichteres und auch stromlinienförmigeres über ein Rohr von Hand biegen.

Ein paar Hinweise zum C-Flügel hier:

Forum/cf3/topic.php?t=2179

Dort findest Du auch Angaben zu dem Patent. Überhaupt lohnt es sich sicher für Dich, in der Versionsgeschichte der Threads zu VAWT´s eingehender nachzuforschen, da findest Du schon viele Fragen beantwortet. Für die alten Hasen hier, die gerne jede Frage beantworten, ist es jedesmal eine Geduldprobe, wenn sie aus den Tiefen der Forenbeiträge eine Passende Bearbeitung hervorkramen müssen. Aber nichts für ungut, wir helfen gerne.

So auch die Frage zum Achsdurchmesser/Gewindestange: Wenn Du den Generator nicht direkt unter der Nabe im Mittelpunkt des Rotors anflanschen kannst, dann solltest Du zumindest dafür sorgen, dass dort die Lagerung sitzt, damit die Achse nicht als Hebelarm hin und her schwankt. Denn 12 mm Gewindestange kann Tordieren, die Gewindetiefe gerechnet hat der Achsdurchmesser nur 10 mm. Das ist wenig für einen VAWT, sollte aber gehen, wenn Du Hebelarmlänge bis zum Lager vermeidest und genau mittig im Rotor lagerst.

Ich baue gerade einen Rotor mit 1m x 1m Durchmesser für die Ewigkeit mit übertriebener Achsdicke von 30 mm! 20 mm würden auch reichen, aber das ist schon ratsam. Du darfst Deine Achse keinen unnötigen Biegemomenten aussetzen, also genau im Schwerpunkt und Mittelpunkt des Rotors das Lager einplanen.

Nun ein sehr wichtiges Detail: Schau doch mal nach, ob Du die Leichtgängigkeit Deines Nabenmotors, aber auch die der Scheibengeneratoren verbessern kannst, indem Du die Lager, wenn Du sie Problemlos und ohne Schaden freilegen kannst, reinigst und danach mit dünnflüssigem Maschinenöl (auf keinen Fall Salatöl) schmierst und dann eine Weile in der Bohrmaschine laufen lasst. Es gibt auch Sonderbehandlungen, bei denen die Kugeln mit Silberputzmittel vorpoliert werden, gut ausgewaschen und dann mit Feinöl geschmiert super leicht laufen. Gegen den Laufwiderstand der Magnete, das "Cogging" läßt sich nichts tun als den Generator gegen einen "Eisenlosen" umtauschen. Max kann da weiterhelfen.

ich muß jetzt weg, Gruß, Carl

Hallo Len
Ich habe dir diese Leistungskurve eines C-Rotors rausgesucht weil diese am besten zu den Grössenangaben, welche ich deinem Fotos entnommen habe passt. In der Vertikalen hast du die Leistungen. In der Horizontalen die Umdrehungsgeschwindigkeit in km/h, welche du durch 6 Meßsensoren teilen musst. Alle Messpunkte wurden bei der gleichen Windgeschwindigkeit (etwas über 4 m/sec) ausgeführt. Wenn du den Rotor zu stark abbremst sinkt die Leistung weil der Rotor zu langsam dreht. Wenn du zu wenig abbremst natürlich auch. Deshalb ist die optimale Abbremsung (sprich der Schnelllauf) bei einer mittleren Windgeschwindigkeit (etwa 5 m/sec) wichtig. Natürlich gibt es auch solche Kurven für Darrieus Rotoren. Diese sind allerdings viel spitzer, rechts und links der maximalen Leistung geht es sehr schnell gegen null. Das bedeutet wenn der Schnelllauf beim Darrieus nicht DAUERND optimal ist, liegst du rechts oder links von der optimalen Leistung. Oder anders ausgedrückt die Leistung schmiert dauernd ab. Im Endeffekt ist dein Erntefaktor sehr bescheiden. Das Problem besteht darin, dass die Leistungskurve von jedem Generator NIE mit der Leistungskurve des Rotors (egal welchem) zusammenpasst. Die optimale Leistung geht nur mit einer elektronischen Programmierung der Abbremsung des Generators.
Gruss
Constant

@ Carl Danke für die Infos. Habe momentan beruflich recht viel zu tun, werde mir Deinen Link zu Deinem Patent demnächst genau durchlesen. Sieht aber beim ersten Überfliegen sehr beeindruckend aus - Respekt!
@ Constant ich verstehe das Diagramm leider immer noch nicht, Du schreibst, dass hier ein Rotor permanent mit 4m/s angeströmt wurde - Dann müsste doch die Umdrehungszahl gleich bleiben, oder nicht? Oder wird eine gewisse Zeit auf der X-Achse dargestellt? Auf der Y-Achse sollen Leistungen dargestellt werden (in welcher Einheit?) - auch hier wundert mich dass die Leistung so unterschiedlich ist bei gleicher Windgeschwindigkeit. Bei horizontalen Rotoren wird doch auch für eine bestimmte Windgeschwindigkeit eine feste Leistung angegeben (z.B 500w bei 12m/s)!?

Jedenfalls ist der Nabengenerator da! Durch Andrehen mit der Hand erreicht man 7,5V, was schon mal sehr positiv ist.
Leichtgängig ist das Teil aber nicht, d.h. da müsste ein recht großer Rotor dran - so geschätzt würde mein China-Horizontalachser den Generator gut antreiben können, der Elvwis würde sich aber sicher nur noch im Orkan drehen. Ich werden den Darrieus erstmal testen, wie er ist - kann aber gut sein, dass da noch ein Umbau fällig wird auf C-Rotor.
Die Montage muss allerdings genau andersherum, als beim Elvwis erfolgen, da sich das Kabel mit der Achse mitdreht. D.H. der Motor muss nicht über eine Gewindestange angetrieben werden, sondern direkt an den Rotor als Windradnabe montiert werden und die Achse mit dem Kabel dann fixiert werden. Meine erste Monrtage-Idee wäre jetzt in 10mm dicke Alu-Flachstange (300*100mm) ein Loch zu bohren und die Achse durchzustecken und dann mit Mutter und Unterlegscheiben zu Fixieren. Das sollte soweit klappen, jetzt ist aber die Aufgabe die Achse des Generators stabil in mindestens 60cm Höhe zu fixieren, damit sich der Rotor frei in der Luft drehen kann. Hier wäre meine erste Idee den Generator auf der Flachstange mit zwei weiteren Flachstangen (10* 600*100) auf Höhe zu bringen (Verbunden mit Winkeln) und als Bodenplatte eine weitere Aluflachstange zu nehmen. Oder gibt es dafür andere gute Konstruktionsideen?

Hallo Len
Du gehst davon aus, dass der Versuchsrotor immer optimal abgebremst wird. Genau das Gegenteil ist der Fall. Ich teste verschieden geformte grosse und kleine Flügel um das beste Ergebnis zu erreichen. Im Gegensatz zu der Propeller-WkAs wo man (fast) ganz genau den Flügel und die Leistung berechnen kann, ist dies bei den C-Rotoren noch immer Neuland mit sehr vielen Unbekannten. Mein Testrotor wird mit verschieden geformten , grösseren und kleineren Flügel ausgestattet um eben ein optimales oder zumindest ein sehr gutes Ergebnis rauszufinden. Der Rotor hat einen Durchmesser von 580 mm und ist 780 mm hoch Die Umfangsgeschwindigkeit wird mit den 6 Messensoren in km/h (HORIZONTALE ANZEIGE IN DER GRAFIK) gemessen und dann in U/sec umgerechnet. Der Rotor besitzt eine Bremse welche ich nach belieben einstellen kann So dreht er mal schneller und mal langsamer, Ich messe nicht die Bremsleistung in Energie, sondern in Kraftmoment in Gramm welches ich in Drehmoment (Nm) umrechne. Mit diesem Drehmoment und der Umdrehungszahl bekomme ich dann die genau abgegebene Leistung ( IN WATT, vertikale Linie) raus. Wenn du dort 3, 4 ,5 oder 6 ablesen kannst, sind dies Watt welche bei einer bestimmten Drehzahl erzeugt werden. Diese Drehzahl ist natürlich NICHT proportional zur Windgeschwindigkeit, sondern in irgend einen Verhältnis zur Abbremsung. Und diese optimalen Abbremsung, wo ich die interessanteste Leistung habe, entspricht dann dem optimalen Schnelllauf des Rotors. Ich muss später meinen Generator genau so anpassen (am einfachsten mittels Übersetzung) dass er eben nicht zu viel und nicht zu wenig abbremst. Nur dann bekomme ich gute Leistung. Und ich kann so auch den Wirkungsgad nachrechnen.
Gruss
Constant

Gut bis ca. 65 Umdrehungen erscheint es mir logisch, dass die Leistung bei höherer Umdrehung zunimmt. Aber wieso nimmt sie danach ab und ist bei 110 Umdrehungen bei 0? Es wird doch nur der Rotor gemessen ohne Generator oder? Im Umkehrschluß würde das doch bedeuten, dass man weniger Watt benötigt um den Rotor auf 100, als auf 60 Umdrehungen zu bringen!?
Hätte Physik in der Oberstufe wohl doch nicht abgegeben sollen damals...
Was sagt ihr zu meiner Unterkonstruktion!? Machbar?

Constant´s Leistungskurve bezieht sich auf eine fixe Windgeschwindigkeit, bei der die SLZ (bei ihm) durch eine Bremse (Drehmomentwaage) abgebremst wird. Ungebremst läuft der Rotor schneller, zeigt aber auf der Drehmomentwaage nichts mehr an. Du mußt Dir die Bremse als frei auf der Achse gelagert vorstellen, erst wenn sie an der Achse Bremsdruck erzeugt, wird sie von der Achse mitgedreht, je nach Bremsdruck stärker oder schwächer. Diesen Mitdrehmoment kannst Du über einen an der Bremse befestigten Hebelarm auf einer Waage messen.

Constant macht das, um für eine mittlere Windgeschwindigkeit, von der er für seine Anwendung ausgeht, die höchstmögliche Leistung bei Lastabnahme mit dieser Abbremsmethode zu ermitteln. Nach den ermittelten Werten sucht er dann nach dem passenden Generator.

Bei Dir ist es anders. Du hast einen Generator und einen Rotor und möchtest, das was dabei rauskommt. Also verkompliziere Dir das nicht, probier erst mal das aus, was da ist. Gibt es Probleme, dann, das sagt ja auch Constant, kannst Du den Darrieus immer noch mit C- Vorflügeln aufpeppen.

Wie, darüber hatten wir ja schon gesrochen: erst mal nur im kostengünstigen Experiment mit provisorisch angehefteten Wellpappe-Vorflügeln, um erst mal nur so auszutesten, was die Sache bringen könnte...

Wegen der Unterkonstruktion: Probier es einfach mal aus, so genau wie Du selber kann man das von hier garnicht beurteilen.

Hallo Len
Wenn du nicht mehr genug und immer weniger abbremst kannst du natürlich auch nur noch ganz wenig oder kein Bremsmoment, sprich kein Drehmoment mehr messen. Eine Undrehungszahl bei (sehr) geringem oder null Drehmoment gibt auch nur (sehr) geringe oder null Leistung. Betz hat schon (ich glaube 1919) nachgewiesen, dass man bei Propelleranlagen die Windgeschwindigkeit um ziemlich genau ein drittel (beim Durchgang durch die WkA) abbremsen muss, um die maximale Leistung bei der WkA zu erreichen. Wenn du das machst wird sich automatisch hinter der WkA die Windgeschwindigkeit nochmal um ein weiteres drittel abbremsen und es bleibt ein drittel der ursprünglichen Windgeschwindigkeit übrig. Deshalb benötigt hinter der WkA der verbleibende Wind mehr Platz und dehnt sich aus. Wenn du versuchst den Wind mehr abzubremsen, bekommst du WENIGER LEISTUNG raus, weil du eine Art Mauer gebaut hast der Wind geht dann aussen herum und du hast wieder weniger Leistung. Deshalb darfst du mit deinem Generator auch nicht beliebig viel abbremsen. Und natürlich auch nicht zu wenig. Du könntest rein theoretisch 59% und ein klein wenig an Windenergie ernten, wenn du eine unendlich grosse Zahl von Flügel hättest und diese unendlich schnell drehen würden und du zusätzlich auch noch keine Reibung und keinen Drall an den Flügeln erzeugen würdest.
Gruss
Constant

Danke für die Hinweise. Vor allem Carls Erklärung hat mir geholfen zu verstehen, was und warum da gemessen wurde. Es geht also nur um die Wahl des passenden Generators, der nicht zu wenig und nicht zu viel abbremst!
Ich war auch nicht untätig die letzten Tage und habe den Rotor und den Scheibengenerator zusammengesetzt. War nicht ganz so leicht für mich aber das Teil steht jetzt auf dem Gartenhaus - Meine Frau meint, dass es aussieht, als ob ich damit nach UFOs suchen würde Ich finde es optisch für den ersten Versuch in Ordnung und bin auch über die Größe im Vergleich zum Elvwis zunächst etwas erstaunt gewesen.
Die gekauften Flügel sind optisch sehr ordentlich verarbeitet (1m hoch, 20 cm breit und an der dicksten Stelle etwa 4cm stark. Sie haben innen und außen das gleiche Profil) und wirken stabil und leicht.
Als Unterkonstruktion dient ein alter Felgenbaum und ein aufgeschlagenes Vierkant-Stahrohr. Um die Stabilität weiter zu erhöhen, habe ich das Stahlrohr zunächst von allen vier Seiten mit Holzbalken eingekeilt - Da kommt nochmal was aus Alu später.
Die Windradnabe wurde mit 6 Schrauben fest mit dem Nabengenerator verbunden - das sollte auch halten
Der größte Schwachpunkt ist die Verbindung zwischen dem Generator und dem Stahlrohr: Hier habe ich die Achsmutter aus dem Generator durch zwei Winkel gesteckt, mit ner Mutter festgeschraubt und diese am Stahlrohr verschraubt, damit sich die Achse nicht dreht, sondern nur der Generator. D.h. der ganze Rotor sitzt auf dieser ca 10mm dicken Achsmutter. Ein Andrehen von Hand ist möglich - ob es beim Sturm hält muss sich zeigen. Gibt es da noch eine Idee, wie man das besser/ stabiler aufbauen kann?
Heute war ein wenig Wind ca. 5m/s, was den Rotor allerdings nicht zur kleinsten Bewegung gebracht hat. Der Nabengenerator hat aber auch einen relativ hohen Widerstand. Ich habe jetzt zur Optimierung mit einem alten Rohr experimentiert: Dieses habe ich halbiert und in 3 mal 80cm Stücke gesägt und außen an die Originalverschraubungen angesetzt. Hat aber auch noch nichts gebracht. Die nächsten Tage kommt mehr Wind - vielleicht klappt es dann schon so. Andernfalls muss ich die Konstruktion der Flügel noch optimieren. Dazu folgende Fragen: Wenn es ein C-Rotor werden soll: Welches Halbrohr nehmen (Durchmesser?) und wie befestigen? Ist ja beim C-Rotor nicht so leicht, da es durchströmt werden soll und ich am liebsten die Originalverschraubungspunkte ohne weitere Bohrungen im Flügel nutzen will (Die liegen allerdings ca. 6cm entfernt von der vorderen Kante des Flügels) . Wäre eine Lenz-artige Konstruktion nicht einfacher und ebenso effektiv? D.h. ein Winkel-Aluprofil pfeilförmig anbringen? Ich habe schon unterschiedliche Konstruktionen gesehen: Den Winkel (Die "Windtasche"/ den "Windfang") nach außen gerichtet und auch nach innen gerichtet. Vorstellbar wäre auch beides, d.h. nach außen und innen ein Winkelprofil. Was wäre denn am besten und wie dimensionieren?

Anbei mal ein paar Bilder - links ist der Elvwis im Bild. Habe mich für den C-Rotor entschieden. Zunächst mit den silber-lackierten Vorflügeln. Die waren aber wohl zu klein. Es hat sich zwar schon bewegt, allerdings nur kurz in einer Sturmböe (ca. 10m/s). Habe jetzt provisorisch erstmal größere Rohre genommen (war mal ne Regenrinne) und schwarz lackiert. Hatte leider keine längeren Schrauben, daher ist es etwas auf Spannung und gewölbt. Werde mir noch längere besorgen und silber lackieren, wenn es funktioniert. Leider derzeit kein Wind mehr zum testen.
Gibt es noch Tipps zu den Vorflügeln, bzw wie man sonst das Drehmoment dieses Rotors einfach erhöhen kann? Auf was kann ich den Durchmesser mit den Vorflügeln erhöhen?
Oben wurde etwas erwähnt von einer Ovalen/ Pfeilförmigen Form des Vorflügels - Wie sieht das genau aus/ bzw. wie machen?
Ich musste zur Montage der Vorflügel Löcher bohren und habe festgestellt, dass es sich nur um sehr dünnes Alublech handelt und innen so eine Art Styropor drin ist. Jedenfalls habe ich bedenken, dass mir der nächste Sturm die Vorflügel aus dem Darrieus-Rotor rausreist. Wie kann man das verstärken?

[quote]Meine Frau meint, dass es aussieht, als ob ich damit nach UFOs suchen würde[/quote]

Herzlichen Glückwunsch zu Deiner humorvollen besseren Hälfte!

Du machst bei den Vorflügeln besser noch Abdeckkappen dran, oben und unten, damit der Wind dort nicht Randverluste verursacht. Das bringt ein enormes Plus an Leistung, fast 50%! Die Kappen, einfache flache Spanten-ähnliche Formen, dienen gewöhnlich auch als Verbindungsstücke von Hauptflügel und Vorflügel. Sie können den Hauptflügel ganz umschliessen, wenn Du das hinbekommst.

Wenn Du diese Spanten dick genug machst, kannst Du damit sogar Dein Verbindungsproblem mit den Tragarmen lösen. Einfach die Tragarmschraube durch Spant und Flügelpro+ durchführen, der Spant wirkt dann als bombenfester Flansch. Material, was sich dafür anbietet sind Sperrholzplatten von Betonverschalungen am Bau. Da kannst Du noch auf beide Flächen Alu-Blech draufkleben und vernieten, so dass die Witterung Dir keinen Streich spielt und das doch noch auflöst. (Frost, Eis arbeitet in kleinsten Ritzen)

Am besten sieht der schmalere Vorflügel auf dem ersten Foto aus, mit dem würde ich es zuerst mal versuchen, danach mit dem aufgeweiteten. Du kannst mit der Vorflügelbreite bestimmen, wann der Rotor anläuft und auch die Schnelllaufzahl damit beeinflussen, logisch.

Aber das mußt Du selber ausprobieren, so nach Gefühl. Da gibt es für Dein Modell keine bekannten Vorgaben. Bedingt durch die Profildicke Deiner Darrieus-Flügel wird auch der Durchlassspalt zwischen Vor- und Hauptflügel bestimmt, daher brauchst Du wahrscheinlich hier etwas breitere Vorflügel. Am wichtigsten sind jedoch zunächst die Abdeckkappen, dort zischt Dir - so wie es jetzt ist - die ganze Luft aus dem "Reifen".

Auch die Vorflügelform bringt zusätzlich noch bessere Werte, wenn Du das Profil derselben ein bißchen der Spitze eines Ei`s nachempfindest. Zu spitz bringt aber auch wieder nichts, weil das von der energetisch wirksamen Flügelbreite abgeht. Die Spitze erzeugt keine Energie, sie soll den Fahrtwiderstand vermindern. Nicht so bauen wie beim Tornado sondern wie beim Huhn.

Nun noch ein sehr wichtiges Detail zur Befestigung des Fahrradmotors auf dem Mast:

Am besten befestigst Du den, indem Du eine dicke Achsmutter in ein Rohr einschweißt. Vorsicht, dass sich beim Schweißen das Gewinde nicht verzieht. Das kanst Du so machen, indem Du wie an den Sechskant-Stellen der Mutter Schlitze ins Rohr sägst und dort von aussen am Rohr die Schweißpunkte setzt, immer gegenüberliegend schweißen, damit die Hitze nicht an einer Stelle zu groß wird.

Eine eingeschweißte Achsmutter im Rohr ergibt den besten Masseschluss. Alles andere kann sich losschlackern und muß öfters mal kontrolliert werden.

Natürlich muß das Rohr mit der Mutter oben an der Schraubstelle exakt plan sein und glatt am Motor anliegen.
Du mußt darauf achten, dass der Rotationssinn des Windrades genau wie das Rechtsgewinde rechts herum verläuft, sonst liegt das Teil bald unten. Es schraubt sich sonst los.

Ich finde es gut, dass Du einfach so drauflos baust. Es kostet zwar Lehrgeld, aber die Erfahrung ist intensiver.

Ok Danke - Ich werde in die Richtung mal experimentieren. Schweißen kann ich selber nicht und möchte das ganze Teil ungerne wieder abbauen und wegbringen - bis jetzt hält es noch mit den Winkeln. Wird aber u.U. demnächst Thema mit dem Schweißen - Vom Drehsinn passt es allerdings, so dass es sich eigentlich nicht losschrauben kann. Die Alu-Winkel sind allerdings natürlich nicht so Stabil, wie ne eingeschweißte Mutter...
Mit den Abdeckkappen werde ich mal etwas experimentieren. Danke für die guten Hinweise. Werde berichten, wie es verlaufen ist. Bin aber guter Dinge, dass es machbar ist, da es sich jetzt schon bei 8m/s andreht mit den schwarzen Flügeln ohne Kappe...

Kannst Du vielleicht auch mit Hartlot und einem Gasbrenner machen. Wenn die Mutter ziemlich stramm in das Rohr eingepresst wird, die Schlitze im Rohre helfen dabei, man kann das ein Bißchen in Form hämmern, dann läßt sich das bestimmt auch so machen. Auch beim Schweißen sollte die Mutter schon vorher stramm sitzen.

Fahrradrahmen werden/wurden an den Rohrverbindungen in Muffen hart eingelötet. Das hält, wenn es sauber gemacht wird. Schweißen ist aber besser/sicherer. Du solltest die Mutter, falls die verchromt ist, etwas abfeilen oder schleifen, sonst gibt das Probleme beim Schweißen oder Löten. Da es eine kleine Schweißarbeit wäre, das macht Dir jeder Handwerker für kleines Geld, wenn Du alles fertig zum Schweißen vorbereitet hinträgst.

Der so erreichte Masseschluss ist nun einmal statisch wichtig und wäre die optimale Lösung.

Jetzt noch ein Hinweis, den ich zuvor vergessen hatte: Nabenmotoren für Fahrräder haben meist Konuslager, die mit zwei Schrauben gekontert auf jeder Achsseite eingestellt werden können.

Diese Lager werden ab Werk meist etwas straff angezogen ausgeliefert, so dass sich durch minimales Lockern ein deutlich besseres Anlaufverhalten des Motors ergeben kann. Es macht auch einen Unterschied, ob dort relativ festes Schmierfett oder leichtes Maschinenöl verwendet wird. Meistens kann man da noch etwas "zaubern" !