Hallo zusammen,

da ich mich schon seit Wochen in die WIndkraftthematik eingelesen habe, fallen mir jedoch einige Gebiete recht schwer.
Ziel meiner Diplomarbeit ist es, Rotorblätter von Kleinwindkraftanlagen mit Berücksichtigung der Pitchregelung auszulegen, bzw. deren optimalen Pitchwinkel zu berechnen anhand fiktiver Windgeschwindigkeiten.

Soweit so gut, hänge jetzt schon ziemlich hinterher und habe verschiedenste Lehrbücher zur Hand aber ich weiss dennoch nicht, wie ich vorzugehen habe.

Es wäre echt super, wenn mir jem. die Unterschiede zwischen
Verwindungswinkel ( und in wieweit dieser bei Berechnungen berücksichtigt werden soll),
Blatteinstellwinkel,
Blattanströmwinkel,
Anstellwinkel,
Pitchwinkel,
resultierender Anströmwinkel,
Bauwinkel

denn in jeder Literatur werden diese Begriffe unterschiedlich definiert.

Es soll also über 3 oder 4 verschiedene Rotorblattgeometrien, wie Blatttiefe t und Radius r und diese in Segmente eingeteilt werden, sofern ich das bis jetzt richtig vertstanden habe?!
Frage hierzuz.B ist, in wieviele Segmente ein Rotorblatt eingeteilt werden muss?

Darüber hinaus benötige ich verschiedene Rotorblattskizzen mit Bemassungen ( Blatttiefe und Radius). Habe versucht, bei diversen Herstellerfirmen mir diese anzufordern
aber dies gestaltet sich, wahrscheinlich aus betriebsgeheimen Gründen als sehr schwierig.

Kann mir jemand sagen, welche Daten für eine solche Berechnung zu Grunde gelegt werden müssen?

Also meines Erachtens könnte doch die
Nenngeschwindigkeit
Nenndrehzahl
Blatteinstellwinkel ??
und Luftdichte
angenommen werden und daraus

die Umfanggeschwindigkeit ( u = 2*pi*n*r)
die Schnelllaufzahl (lambda=u/v)
der resultierender Anströmwinkel (alpha res = tan-1 (1/lambda)
die resultierende Anströmgeschwindigkeit v= Wurzel aus v hoch 2 + u hoch 2
Projektionsfläche des einzelnen Segments ( Ap = t * r)
berechnet werden.

Um dies allerdings zu bewerkstelligen, wird hierzu doch erstmal eine Rotorblattprofilskizze mit entsprechende Bemassung benötigt?!

Und dann existiert ja noch ein Diagramm, welches empirische ca und cw Werte anhand des Anstellwinkels liefert. Anhand dieser Auftriebs und Widerstandsbweiwerte könnte doch die Auftriebskraft und Widerstandshraft sowie Schubkraft errechnet werden oder?

ach, so viele Fragen und versuche, ein besseres Verständnis zu entwickeln aber es sind für mich zu viele Begriffe, die ich nicht zuordnen kann.

Daher mein verzweifelter Aufruf, ob sich vielleicht ein alteingesessener Pro mir bei der Thematik weiterhelfen kann, das Forum hier ist einer meiner letzten Hoffnungen, da ich auch nicht das Thema wechslen möchte.

Lieben Gruss und in voller Hoffnung verbleibe ich

Daniel

Hallo,

ich habe selber vor kurzem meine Bachelorthesis über ein ähnliches Thema geschrieben.

An Büchern empfehle ich dir das Buch "Manuel Franquesa - kleine Windräder". Ist leider sehr schwer zu finden!

Ansonsten das Standardbuch ist der "Gasch/Twele - Windkraftanlagen". Ich hatte aber einige Probleme damit, an einigen Stellen sind auch definitiv Fehler in den Berechnungen. Außerdem werden in diesem Buch unübliche Variablen für die verschiedenen Winkel use verwendet - das führt schnell zu Verwirrung, vorallem wenn man irgendwo Hilfe sucht.

Zu den Winkeln:

Verwindungswinkel: Siehe hier. http://www.wind-energie.de/sit…-twele.jpg Sollte selbsterklärend sein? Das Blatt wird bei der Konstruktion so berechnet, das im Auslegungspunkt (lambda_a) überall am Blatt der optimale Anstellwinkel erreicht wird. Dieser ergibt sich normalerweise aus der besten Gleitzahl (epsilon = c_a/c_w)

Anströmwinkel = resultierender Anströmwinkel Der Winkel, mit dem das Blatt tatsächlich angeströmt wird. Also die vektor. Summe aus Windgeschwindigkeit am Blatt (v2 = 2/3*v1) und Umfangsgeschwindigkeit am Blattsegment(variabel über den Radius!)

Wenn du mit Scilab (oder Matlab,wenns unbedingt sein muss) rechnest, ist die Zahl der Segmente ja wurscht - je höher desto besser. Für eine erste händische Rechnung reichen dir 5 Segmente auf der äußeren Rotorhälfte, das ist aber dann natürlich nur eine grobe Überschlagsrechnung. Trotzdem zu empfehlen, weil du dich sonst in deiner Programmierung nach Fehlern totsuchen wirst - war bei mir so.

Standard-Profile sind natürlich die NACAs, Göttinger, ... Interessant bei Kleinwindanlagen eventuell auch CK220 von Prof Crome (keine Verwindung, keine variable Blatttiefe)

Die Hersteller großer Anlagen werden dir wohl kaum ihre speziellen Profile freigeben. Es gibt den "Stuttgarter Profilkatalog" (Althaus), der könnte dir eventuell nützlich sein. Kostet als CD 25€, oder für Unis 50€, wenn ich mich recht entsinne.

Und ja, anhand von ca, cw usw kann die Auftriebs- und Widerstandskraft berechnet werden. Außerden Schub, Moment, Leistung....



Irgendwie schwierig, dir genauer weiterzuhelfen, deine Fragen sind nicht so genau. Ich kann dir aber Mut machen, es ist machbar, wichtig ist aber erstmal das richtige Verständnis der Winkel. Das kann die niemand abnehmen, zeichne es dir 20 mal auf, baue eine Modell aus Papier und klebe Vektoren mit Zahnstochern dran, irgendwie wird das doch zu verstehen sein. Ist ja kein Hexenwerk, nur etwas verwirrend durch die verschiedenen Bezeichnungen in unterschiedlichen Lehrbüchern.

Ansonsten bist du hier im Forum schon an einer guten Adresse.

gruß, Steffen


PS: Toll fand ich auch diese Seite: http://www.wind-energie.de/infocenter/technik . Einfach mal alles durchgehen und kleine Beispiele nachrechnen - dauert zwar ne Weile (so wars bei mir, als E-Techniker musste ich mir erst noch Strömungsmechanik usw selbst beibringen) aber man lernt was.

Hallo,

was hat der Blatteinstellwinkel mit der Drehzahl zu tun und warum ist dadurch der Wirkungsgrad einer horizontalen Kleinwindkraftanlage besser als von einer vertikalen Kleinwindkraftanlage?

Es wäre super wenn mir das jemand erklären könne.

Liebe Grüße

Hallo Alina,

die Frage verstehe ich nicht ganz. Der Einstellwinkel hat im Prinzip nichts mit dem Wirkungsgrad zu tun sondern eher mit der SLZ welche durch diesen bestimmt wird...nicht nur aber unter anderem.
Prinzipiell kann man sagen dass bei horizontalen Anlagen die SLZ mit kleinem Anstellwinkel steigt, bei vertikalen Anlagen hängt es zudem aber noch stärker vom Füllungsgrad ab und zudem gibt es verschiedene Ansätze bei Darrieusrotoren sowohl nach innen als auch nach außen anzustellen. Zudem ändert sich der effektive Anstellwinkel dort beim umlaufen der Achse weshalb oft eine Excentersteurung verbaut wird um hier nachzuregeln. Anderenfalls würde das Teil erst ab einer recht hohen SLZ und Windgeschwindigkeit ordentlich laufen und eine laminar anliegende Strömung erzeugen.

Gruß
Max