Hallo Zusammen,
mein Name ist Karl Heinz, bin 63, und komme aus Neuss. seit langem hatte ich schon den Wwunsch mir ein Western Winrad zuzulegen. Da es aber nicht viel brauchbares in der ein Meter Klasse gibt, habe ich beschlossen mir eins selbst zu bauen. Den Mast und die Adaption habe ich selber gebaut das Windrad selber ist von Hecht Windräder und dreht recht gut mit ca. 60 - 100 U/pm je nach Wind natürlich. So nun meine Fragen: Welchen Generator kann ich verwenden um eine 12 Volt Bleibatterie zu laden, und welchen Lade Regler könnt ihr mir da empfehlen. erst wollte ich es nur so drehen lassen, aber jetzt hätte ich schon gerne etwas Strom erzeugt.Mechanik ist jetzt kein Thema für mich, nur in der Elektronik hapert es ein wenig.
Vielleicht könnt Ihr mir da ja etwas helfen.
Beste Grüße

Karl-Heinz

Evtl. Nabendynamos. Mehrere mechanisch koppeln, bis das Windrad nicht mehr schafft. Ansonsten Scootermotor mit entsprechen hoher Übersetzung.

Bei 60 - 100 Umdrehungen wobei unter Last des Akkuladens die Drehzahl etwas heruntergeht wäre der Nabendynamo ideal.

Um den Westernrotor funktionell anzubringen geht das nur am Dynamogehäuse, nicht an der Achse denn da ist der Ausgang für den Strom AC der mit Gleichrichter für den Akku noch in Gleichstrom gewandelt werden muss.

Das Modell von Shimano mit massiver Achse eignet sich dann am ehesten für eine stabile Verbindung mit der Gondel:

https://www.google.com/aclk?sa…EEg&adurl=

Es gibt mehrere verschiedene Modelle bei Shimano, die mit Schnellverschluss lassen sich nicht statisch stabil verbinden, das ergäbe eine "Sollbruch" Verbindung.

Der hier verlinkte Dynamo hat eine lang genug herausragende Achse die man idealerweise in ein Rohrstück hineinschraubt damit die Verbindung sehr stabil wird.

Bei 1 m Rotordurchmesser treten sonst genug Kräfte auf um eine Verschraubung im Bohrloch eines Eisenwinkels mit der Zeit auszuleiern.

Der Durchmesser des Rotors entspricht auch den Leistungen die der Dynamo bei Normalwind bringen wird, die 12 V werden bei 60 Umdrehungen bereits erreicht (obwohl im Datenblatt angegeben wird 6 V 3 W ).

Die 3 W werden allerdings auch bei starkem Wind nicht wesentlich höher, die Leistung ist konstruktiv eingeschränkt was aber nur dann eine Rolle spielt wenn häufiger starker Wind eine andere Lösung mit mehr Ertragsmöglichkeit sinnvoller macht,.

Es gibt keine bessere als den Nabendynamo für Schwachwind bei dieser Rotorgröße mit den genannten. 60 bis 100 Umdrehungen da mit anderen höher drehenden Generatoren nötig werdende Übersetzungen weitere Reibungsverluste implizieren.

Und - da der Rotor 1 m Durchmesser hat genügt das Drehmoment für frühen Anlauf mit Lastabnahme selbst für diesen Nabendynamo der ein etwas stärkeres Rastmoment der Magnete hat als die Shimanos mit Schnellverschluss der höheren Preisklassen.

Leistungsmäßig sind alle etwa gleich, die teuren sind eben etwas leichtläufiger.

Fabrikmäßig kommen sie mit relativ festen Lagerungen die man mit einer Bohrmaschine etwas einfahren kann damit sie leichtgängiger geschliffen werden,.

Klingt super Carl!

Also Nabendynamo -> Brückengleichrichter -> AGM Bleiakku
Der Bleiakku sollte nicht zu klein sein, dann kann man die Dinge einfach belassen und braucht keine weitere Ladeelektronik.

Brückengleichrichter z.B.:
https://www.conrad.de/de/p/dio…09812.html
Geringe Verlust Spannung von 0.9 V und mit 8 A hohe Strombelastbarkeit, so dass keine passive Kühlung notwendig wäre.

Akku z.B.:
https://batterie24.de/hr-hipow…65ah/91002
Alte Akkus sollten nicht verwendet werden, weil diese eine hohe Selbstentladung haben, oft mehr als das Windrad laden kann.
Ich würde mindesten 30 Ah verwenden, dann kommt es nicht zu einer Überladung und es braucht keine weitere Regelung.

Nun was mit dem Strom machen?
Led Beleuchtung bringt viel, bei geringem Verbrauch.
Handy und Tablet aufladen?
In jedem Fall auf den Akkustand achten, diese Akkus dürfen nicht tiefentladen werden und müssen immer mal wieder voll werden.

Viel Spaß mit dem Projekt.

Vielen Dank erst einmal für die guten Tipps und Links ! Die Idee mit dem Nabendynamo finde ich schon recht gut, zumal ich dann kein Getriebe benötige, doch nun ein paar Fragen dazu. Wenn der Nabendynamo 6 Volt hat, geht denn überhaupt eine Ladung einer 12 V Batterie ? Und ist es richtig, das dann ein 3 Watt , 6 Volt Generator ca. 0,5 Ampere leistet ? Und dann noch die Frage zum Laderegler, Den Gleichrichter brauche ich zum gleichrichten der Wechselspannung die aus dem Generator kommt, aber benötige ich dazu nicht noch einen Kondessator und eventuell andere Bauteile für den Regler, oder wird nur die gleichgerichtete Spannung einfach an die Batterie angeschlossen ?
Sorry für die vielleicht blöden Fragen, aber da bin ich leider nicht so firm.

Viele Grüße

Karl-Heinz

"Geringe Verlust Spannung von 0.9 V und mit 8 A hohe Strombelastbarkeit, so dass keine passive Kühlung notwendig wäre."
Ärgerlich solche Aussagen, wäre es doch ein Leichtes gewesen, das Daternblatt an zu sehen.
Da steht für 8A " Dauergrenzstrom mit forcierter Kühlung", und auch nur mit rein ohmscher Last.
Ohne Kühlluftstrom sind es lediglich 5,6A bei Umgebungsluft 40°C. Bei Glättungs-Kondensator am Ausgang (wird hier nicht gebraucht) lediglich 4,5 A, auch dazu eine Fußnote.
Reicht für einen Nabendynamo alle Mal, aber das mit den Strömen ist eben oft illusionär.

Und für die 0,9V bei 8 A steht in einer weiteren Fußnote "Gültig pro Diode".

@ Karl Heinz:
"dreht recht gut mit ca. 60 - 100 U/pm je nach Wind natürlich." Dir ist schon klar, wenn das bei z.B. 3 m/s Wind ist, dass es dann z.B. bei 12 m/s das 4-Fache ist?

Hallo

Wenn man ein Fahrrad schiebt, dreht das Rad etwa 0,75 U/sek und da ist die Spannung schon gut dabei mit blinkender Beleuchtung.
Die Spannungsspitzen dabei ohne Last höher als 6 V.
Ein wenig mehr Drehzahl und schon sind es 12 V und die Ladung des Akkus beginnt.
Nutzt man die 12 V ist der max Strom aber geringer als die angegebenen 0,5 A , also eher 0,3 bis 0,4 A , das regelt sich Bauartbedingt im Generator, bei höherer Drehzahl sind da auch noch höhere Spannungen möglich, werden aber durch den Generatorstrom begrenzt .
Auch wenn bergab nit 30 oder mehr kmh gefaren wird brennt die Beleuchtung nicht durch.
Der Akku ersetzt jeglichen Kondensator mit grösserer Kapazität.
Also nur Gleichrichter, der das Endladen gleichzeitig verhindert und Akku !

Gruß Aloys.

Hallo Karlheinz,

"Wenn der Nabendynamo 6 Volt hat, geht denn überhaupt eine Ladung einer 12 V Batterie"
Ja, wenn der Nabendynamo schneller dreht liefert er mehr als 6 V.

"Und ist es richtig, das dann ein 3 Watt , 6 Volt Generator ca. 0,5 Ampere leistet ?"
Nein, bei Nennspannung, 6V liefert er ca 500mA. Wenn bei 12 V betreiben, dann liefert er weniger Strom, z.B. 350mA.
Der Nabendynamo macht bei 12 V leicht mehr Leistung als bei 6 V, also z.B. 4 W.

"Den Gleichrichter brauche ich zum Gleichrichten der Wechselspannung die aus dem Generator kommt, aber benötige ich dazu nicht noch einen Kondensator und eventuell andere Bauteile für den Regler?"
Nein, man kann das an dieser Stelle so einfach lassen. Der Akku glättet mehr als Kondensatoren das hier könnten.

"... oder wird nur die gleichgerichtete Spannung einfach an die Batterie angeschlossen ?"
Ja!

Grüße

Ist schon alles sehr gut beantwortet, einen Tipp hätte ich noch:

Den Akku will man ja nicht nur laden sondern auch entladen. Je nachdem wieviel Watt oder Milliwatt der Verbraucher schluckt kann es sein dass der Akku mangels manuellem Trennen der Last vom Akkustrom - z.B. aus Versehen der Akku tiefentladen in den Keller fährt.

Als Schutz vor Tiefentladung kann man zwischen den Akku und den Verbraucher einen KFZ Batteriewächter stellen, z.B. diesen:

https://www.google.com/aclk?sa…EEA&adurl=

ja super, dann habe ich ja etwas mit dem ich arbeiten kann ! jetzt erst mal nen Dynamo besorgen und den Halter modifizieren. Und Danke auch für den Tip mit dem Wächter !
Beste Grüße

Karl-Heinz

Bei Wechsel- oder Drehstromgeneratoren sind die Spannungsangaben der gleichgerichtete und geglättete Effektivwert. Bei der Messung wird auch dieser Wert gemessen.

https://www.leifiphysik.de/ele…%5E%202%20.

der Scheitelwert ist V_effektiv * 2^{^(1/2)}

https://de.wikipedia.org/wiki/…bezeichnet.

bei gemessenen 6V effektiv sind es also 6V * 1,4142 = 8,48V
bei 9V -> 12,72V

Geht der Scheitelwert über die Akkuspannung beginnt die Ladung, eben pulsierend.

Ok, vielen Dank !, jetzt aber noch eine Frage: ich habe jetzt einen ShimanoDHC3000 bestellt und erhalten, jedoch wenn ich ihn versuche mit den Fingern zu drehen, rastet das Ding wie ne grobe Lünette an einer Taucheruhr ! Wenn ich zum Vergleich an mein Fahrrad gehe, dreht der Nabendynamo ohne spürbares Rastmoment. Sicher, da ist das ganze Rad und man merkt es vielleicht nicht so stark, aber der gekaufte geht schon recht schwer, und ich vermute das Windrad wird da nur bei sehr starken Wind das Rad drehen. Gibt es da vielleicht Unterschiede bei den Dynamos, was das Leichtdrehen betrifft ? ich wollte mir jetzt noch einmal einen anderen bestellen, aber diesmal mit Flansch für eine Bremsscheibe, dann kann ich ihn auch besser adaptieren.Ich habe auch schon bei Fahrradhändler nachgefragt, aber eigentlich keine Hilfe bekommen, nur das der Dynamo leicht drehen muß.
Vielleicht habt Ihr da einen Rat !
beste Grüße

Karl Heinz

Dein Westernwindrad mit 1 m Durchmesser hat noch mehr Hebel als jedes Laufrad vom Fahrrad, einmal mit montiertem Nabendynamo sollte es sich - gefühlt - ebenso leicht ohne Ruckeln drehen.

Das gewählte Modell ist schon optimal, vor allem auch was die Stabilität der Montage mit der langen massiven Achse an der Windradgondel angeht.

Die Modelle mit kurzen Stummeln der Hohlachsen für Schnellverschluss drehen etwas leichter sind aber als sichere feste Einpunkt-Befestigung an der Gondel denkbar ungeeignet.

Du kannst die Achse Deines ShimanoDHC3000 mit etwas Karton umwickeln um das Gewinde zu schonen und so in eine Bohrmaschine einspannen und so auf Touren etwas leichtgängiger machen.

Werkseitig sind die Lager immer etwas strammer eingepasst und müssen noch eingelaufen werden.

Das vom Rückschluss der Magnete herrührende Ruckeln bleibt jedoch auch weiterhin, das lässt sich nicht ändern.

Dein langsam laufendes Windrad hat relativ dazu ein gutes Drehmoment, mit dem Nabendynamo sollte es spätestens bei 3 Meter in der Sekunde Windgeschwindigkeit anlaufen, das ist auch ein mittlerer Wert sehr vieler Standorte in Deutschland .

So nun habe ich den neuen Dyma adaptiert( ein Modell mit Aufnahme für eine Scheibenbremse) Leider ist das Rastmoment noch hoch, und es hat nur ein wenig gedreht, gut war auch nicht so windig. Dennoch wäre mir ein leichtgängigere Modell lieber. Zum Test habe ich erst einmal eine 12 Volt Glühlampe angebracht, mal sehen was passiert, wenn der Wind etwas stärker wird.

Beste Grüße

Karl

Vielleicht wartest Du noch, falls Dein Standort nicht zu selten auch mal etwas mehr Wind hergibt - ein Schnitt von 3,5 -4 m/sec sollte schon für kontinuierlichen Lauf und Ladebeginn am Akku reichen wobei es möglich sein sollte mit einem ausrangierten Lastwagenakku mit noch etwas Restkapazität Geld für Ladeelektronik zu sparen und teure neue Akkutechnik erst mal zu schonen.

Dem Blei/Säure Akku schadet es dann nicht auch mal bei Sturm viel Ladestrom zu bekommen, er kann ruhig einmal ein wenig sprudeln, das wird die Säureschichtung verhindern und den Akku regenerieren. Da muss nichts geregelt werden, ein Windrad dieser Größe wird so schnell nicht den Akku überfordern.

Webb Du aber lieber schon einen etwas früheren Anlauf haben möchtest und eine relativ stabile Haupt Windrichtung hast kannst Du um den dafür nötigen Shimano mit Hohlachse und kurzen Wellenstummeln stabil zu verankern mit Sicherheitsgarantie nur eine 2 Punkt Achs Aufhängung wählen, also das Windrad in einem Gestell stabil ohne Windrichtungs Nachführung einhängen.

Das geht, ich habe es so auch schon (zufriedenstellend) gemacht - für ein Westernwindrad allerdings ist das nicht unbedingt die klassische Version.

Ach so, ja - Respekt, das Foto mit dem neuen Dynamo - da scheint ja ein Profi zu werkeln!

Hallo Carl,

vielen Dank für Deine Antwort und die Blumen ! ich denke auch, ich werde jetzt etwas abwarten und dann auch mal ne 12 Volt Batterie mit dem Generator über einen Gleichrichter verbinden. Den Shimano habe ich übrigens nur hinten fest mit dem Aufnahmebock verschraubt ( also die Achse geht schon komplett durch die Hohlnabe, und wird so festgezogen, ist schon recht fest die Angelegebheit) vorne am Adapter geht die Verbindung dann über eine Powergrippkupplung zur Welle vom Windrad. Die Powergrippkupplungen sind schon recht gut, da sie auch etwas ausgleichen, wenn die Ausrichtung nicht so 100 pro ist. Allerdings in Maßen.
Beste Grüße

Karl-Heinz

Ja wenn das gut zentriert ist sollte die Verbindung vom Adapter zur Windradwelle über Powergrip stabil genug sein, auch wenn hinten nur der sehr kurze Achsstummel einer Shimano Hohlachse zur Verfügung stände.

Mit dem Zentrieren muss man es ja sehr genau nehmen sonst taumelt das - je stärker desto mehr Reibungsverluste.

Genau genommen ist das ja bereits eine Zwei-Punkt Verbindung, Nur eben einmal vorne am Dynamo Gehäuse und einmal hinten an der Dynamoachse.

Genial gelöst!

Hat mir einer folgendes dazu geschrieben:
"Ich habe den Hecht Westernflügel Durchmesser 1,30 m mit diesem Generator aufgebaut.
Karl kann sich auch gerne bei mir melden. Habe noch einige dieser
24 Votl/ 200 Watt Generatoren - 12 Volt bei 80 RpM
Gruß Ardo"

Dazu 2 Bilder:


Kann bei Bedarf die E-Mail Adresse per PN übermitteln.

Permanentmagnet Generatoren mit Rastmoment mit. Übersetzung an einem Kleiinwindrad betreiben ist nicht gerade optimal für frühen Anlauf bei relativ schwachen Windverhältnissen.

Die Übersetzung nimmt wegen Reibungsverlusten einen Teil der auch so schön als gering zu erwartenden Energie weg, als Eisen verbundener Magnetfeldkreis dürfte dieser Generator selbst wenn er nicht das abbremsende Treibrad bewältigen müsste kaum leichter anlaufen als der Shimano.

Trotzdem danke für das Beispiel, bei guten Windverhältnissen kann es schon möglich sein dass das so gut funktioniert.

So ab etwa 5 m/sec mittlere Windgeschwindigkeit.

So wie auf dem Foto zwischen Büschen im Garten dreht sich nichts.

"So wie auf dem Foto zwischen Büschen im Garten dreht sich nichts." Wie klug Du doch bist!

Ardo hat mir noch geschrieben:
" Der Generator ist absolut rastfrei! Stammt aus einer Firmenauflösung, ist eine Sonderanferigung".