Hallo,
Ich habe mit meinem Teampartner die Diplomarbeit Windwand. 5 stehende Rotoren (1,3m hoch) welche über einen Kettenantrieb und dann einen Generator ins Netz speisen sollen.

Wir wollen maximal 800W einspeisen damit es ein kleines ‚, Balkonkraftwerk‘‘ ist.

Wir sind schon länger auf der Suche nach einem Generator und unser niedriges Budget macht uns zusätzlich zu schaffen( 200€).

Würde mich freuen wenn mir jemand helfen könnte.
Lg

Man kann als Kenner der Standortbedingungen von Balkon-Windanlagen - sowohl was durchschnittlich in urbanem Umfeld Windgeschwindigkeiten als auch Strömungsqualität angeht - keine Empfehlungen aussprechen.

Maximal 800 W einspeisen - das klingt nach dem was chinesische und teils sogar einheimische Hersteller als Nennzahl angeben um die Erwartungen möglicher Käufer zu manipulieren.

Falls es nur um eine Studie bzw. Diplomarbeit geht - da schon durch den geplanten Kettenantrieb Reibungsverluste die als gering einzuschaetzende mechanische Energie schmälern werden und weil bei in urbanem Umfeld auch das Windangebot in der Regel mehrheitlich als katastrophal gering zu erwarten ist muss man schon um das Trägheitsmoment und magnetischen Rückhalt zu überwinden einen Generator ohne magnetisches " Kogging" und auch ohne Abbremsendes Übersetzungsgetriebe wählen.

Auf dem Markt gibt es dafür sogenannte "Eisenlose" bzw. Coreless Generatoren. Ich würde dann aber nicht einen mit 800 W Nennleistung vorschlagen sondern auch aus Kostengründen einen mit 50 - bis höchstens 200 W Nennleistung.

Denn auch ein Generator der 800 W leisten kann wird dies erst dann zur Verfügung stellen wenn er mit genügend mechanischer Energie angetrieben wird.

Was der Karl über den "Standort" Balkon gesagt hat, ist ganz richtig.
Aber so groß sind die Verluste bei Kettentrieben nicht, als dass man sie nicht einsetzen kann.
Irgendwas muss man ja nehmen.

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Sonst eben die üblichen Illusionen.
Ich denke mal, Gesamtwirkfläche etwa 1 m²? Dann bei 11 m/s aerodynamisch um 200W, s. Anhang für einen, den Chinesen als 2000W Gerät anpreisen.
In wieweit über 12 m/s von der energetischen Wahrscheinlichkeit eine Rolle spielen, dazu Bild 20 und 21 in http://geopolos.de/Entwicklung…c528057652

Auch für den Savonius gibt es Kurven zum Cp und Md über der TSR, s. Anl. 2
Mit denen werdet Ihr Angaben machen können über die nötige Drehzahl des Generators, z.B. bei 12 m/s.
200W werden genügen, aber welche Spannung dann? Wobei das für eine Dipl.-Arbeit wahrscheinlich zweitrangig ist.
Allerdings, irgendwas soll mit der Energie ja geschehen. Also nicht zu kurz denken!

Dass der Cp bei Euch nicht kommen wird, die Leistung damit auch nicht, hat 2 Gründe:
1. Zu wenig Re-Zahl, da zu klein im D. Siehe auch <Widerstandsläufer> in http://geopolos.de/windkraft.html
2. Halbschalen nicht gerollt, sondern nur geknickt.

Wir wollen maximal 800W einspeisen, da dies ein sogenanntes Balkonkraftwerk ist und man bis 800W keine Genehmigung fürs einspeisen benötigt soweit ich weiß. Es wird jetzt nicht auf einem Balkon stehen.

Berechnet wurden Leistungen bis über 1000W bei starkem Wind. Können 200W Generatoren dem standhalten.

Unsere Betreuer haben uns außerdem gesagt, dass wir bei Fahrraddynamos und Kfz-Lichtmaschinen schauen sollten. Sind diese für so etwas gemacht?

KFZ Lichtmaschinen kommen überhaupt erst ab etwa 800 Umdrehungen i.d. Minute auf eine Ladespannung von 12 V und können dann einen Akku laden.

Nabendynamos sind nur dann interessant wenn man sich mit den maximal 5 W zufriedengibt die sie auch bei hohen Drehzahlen nicht überschreiten. Solche Dynamos haben auch in der teuersten Version magnetische Rastmomente welche zusammen mit den Reibungsverlusten durch den Kettenantrieb (so gering der auch sein mag) bei Schwachwind kaum das Losbrechmoment überwinden hilft.

Jedenfalls nach dem Eindruck der durch das Konzept Deiner Windwand übermittelt wird-

Mit 1m2 Rotor- Wirkfläche sollte man ansonsten einen Nabendynamo doch schon ganz gut betgzreiben können und vielleicht läuft das auch bei der Windwand. Jedenfalls aber nicht bei schwächeren Windgeschwindsigkeiten unter 3,5 m/sec ! Und da liegt eben die Crux.

Einen Versuch mit Nabendynamo wäre es dann wert wenn die Kosten für einen coreless Scheibengenerator nicht erschwinglich sind und der Wind nie zu schwach ist.

Ein günstigerer Ausweg wären noch die KFZ Lüftermotore, diese sind i.d.R. DC-Motore mit Magneten. Auf dem Schrottplatz.
Günstig da geschraubte Gehäuse, nicht billig zusammengepresst oder genietet und darunter gibt es etwas dickbauchigere Modelle älterer Generation mit sogg. Glockengehäuse d.h. nicht die übliche zentrale Drehachse dreht sondern das äussere Gehäuse mit den Magneten um den feststehenden Stator im Zentrum.

Das sind die mir bekannten leistungsstärksten, relativ leichtgängig und sehr robust.

Ein 200 W coreless Scheibengenerator dürfte locker den stärksten Sturm überstehen bei der Fläche zum Wind die Euer Modell haben soll ist nicht gerade zu befürchten dass 200 W überhaupt je erreicht werden.

Trotzdem - viel Spass und Erfolg!

Aber man muss es anmelden, sonst kann es Strafen geben. Habe von 1000 EUR gehört.

Wer hat da versucht zu rechnen, und womit?
Und was bedeutet für Euch starker Wind?
Ne realistische EXCEL-Vorlage habe ich hier rein gestellt: Forum/cf3/topic.php?t=6884

Wer lernt hier eigentlich von wem? Oder ist es sprichwörtlich so: "Was ich nicht weiß frage ich die Studenten".

Gebt mal die Drehzahl für 12 m/s durch, dann sehen wir weiter!

Hallo

Bremst mal mit der Hand an einer Achse bei " starkem " Wind !! wenn es da heiß wird reden wir über einen Generator.

Gruß Aloys.

Das ist keine sachliche Aussage.

Allerdings scheint den Verantwortlichen nicht klar gewesen zu sein, dass der Savonius bei einer Umdrehung auch deutliche auftriebsbildende Strömungsanteile hat. Man betrachte nur mal das erste Bild in https://de.wikipedia.org/wiki/Savonius-Rotor
Dafür ist der optimale Versatz der Halbschalen in der Mitte wichtig.

Die Schalen nur auf abgewinkelte Bleche zu reduzieren, behindert die Strömung maßgeblich.
Besser wäre das Auftrennen von z.B. Dachrinnen-Rohren mit dem Winkelschleifer gewesen,
bzw. das Verwenden von Darinnen-Stücken.
Sollten Messungen ergeben, dass es nicht so ist, so will ich mich korrigieren.

Drehzahl bei 12 m/sec allein genügt nicht zum Einschätzen der Leistung, man braucht auch das Drehmoment bzw. Pfoten verbrennen beim Versuch abzubremsen

Nein, wer die Leistung bei Drehzahl hat kann sich das Drehmoment ausrechen.

Hallo

Tja , Die haben aber gar nichts weder -- noch !

Gruß Aloys..

Abwarten!

Entweder man hat Drehzahl und Leistung oder erstere und das Drehmoment. letztlich kann man aus beiden Varianten ähnliche Schlüsse ziehen...

Aber was soll's, letzten Endes hat Aloys doch gesagt was man tun kann um abzuschätzen ob es sich überhaupt lohnt aufwendigere Berechnungen anzustellen - Tuchfühlung mit der Hand an der Drehachse bei 12 m/sec Windgeschwindigkeit.

Und darauf können wir ja noch bis ins Frühjahr - Stichwort Frühjahrsstürme - warten...

Als ob es nicht ach Herststürme gäbe....

Ich kan mir schon denken, warum die mit dem Generator bis 800W gehen wollen.


Drehzahlen hier natürlich auf 1m D bezogen.

Aber über 13 m/s spielt die Häiufigkeit beim Jahresenergiegehalt praktisch keine nennenswerte Rolle mehr.
http://geopolos.de/Entwicklung…age045.png
Genereatorleistung ist aber in Annäherung proportional zum Volumen, das wiederum proportional zum Preis.

Außerdem reichen 20 m/s als Sturmereignis noch nicht aus. Da geht es beim 50-Jahres Wind mindestens bis 24,3 m/s.
DIN 4131 in http://geopolos.de/Entwicklung…c528057657

Bei Normalwindrädern und Darrieus-Läufern legt man den Generator nur bis ca. 13 m/s aus und lässt darüber die Strömung
durch Generatorkurzschluss abreißen, z.B. nur.

Was macht man zur Sturmsicherung beim Savonius? Die ewige Frage.
Zusammenbruch des Drehmomentes durch Strömungsabriss gibt es nicht, s. letztens veröffentlichte Kurven für den Savonius.
Der benimmt sich eher wie eine Dampfmaschine.

Passende WR wie z.B. der SUN-1000 G2-WAL 23 bis 65 vertragen nur Spannungen bis 65V DC. Danach trennt sich der WR vom Netz. Was dann? Steigt die Spannung am Eingang ungebremst weiter, bis die MosFETs sich zerstören.
Müsste eine eingangsseitige Relaistrennung erfolgen.
Und der Savonius dreht ungebremst weiter, bis er sich zerlegt...?

Irgendwann scheint sich das Innere zu "verstopfen", weil die Luft dem schnellen Richtungs-Wechsel nicht mehr folgen kann.
Aber wann ist das?
Das wäre mal ein Thema für eine Dipl.-Arbeit, aber welcher Wissenschaftler beschäftigt sich heute noch mit dem Savonius?

Bleibt noch die Möglichkeit, mit Luftleitblechen drum herum zu arbeiten, welche bei zu viel Drehzahl den Luftstrom verengen...
Bleibt eben auch keine einfache Lösung.

"Irgendwann scheint sich das Innere zu "verstopfen", weil die Luft dem schnellen Richtungs-Wechsel nicht mehr folgen kann"

Allerdings würdig für eine Dipl. Arbeit und sehr schwierig die genauen Strömungsabläufe nachvollziehbar und rechnerisch zu ermitteln. Hängt ja auch von den unterschiedlichen Bauweisen ab.

Jedenfalls scheint es wirklich eine native Sturmsicherung des Savonios zu geben. Dipl. Ing. Schulz, der das Buch "Der Savonius Rotor" geschrieben hat geht auf Grund seiner Versuchsreihen mit Sicherheit davon aus das die Generatoren mit höherer Windgeschwindigkeit nicht endlos höher mit Rotationsspeed beschickt werden.

Der hat sogar den Dr. gelernt, allerdings wohl für Landtechnik, s. sein Buch letzte Umschlagseite, aber sei es drum.

Werde das Thema mal der Sektion Physik der UNI Oldenburg vorschlagen. Die haben einen Windkanal vom Feinsten.
Und mit Strömungssimulation sollten sie sich auskennen.

Wenn die Betreuer anstatt Nabendynamos Nabenantriebe meinten, so könnten die schon eher geeignet sein.
Habe mal einen für das Fahrrad vermessen, vor mir aber auch schon welche.
Link: Forum/cf3/topic.php?p=53464#real53464
Genauer: Forum/cf3/topic.php?p=53527#real53527

Es gibt aber noch andere Möglichkeiten.
Wenn die Studierenden sich hier aber nicht mehr melden, werde ich keinen Generator aus suchen, und dann kann man das Thema eigentlich beenden.

Gebt mal die Drehzahl für 12 m/s durch, dann sehen wir weiter!
[/quote]

Bei 12 m/s haben wir ca 220 U/m

Ab 25m/s (90 km/h) wollen wir abschalten

Ja ich habe Nabenantriebe gemeint.
Bist du auch auf Leistungen bei den Berechnungen gekommen?

Nabenantriebe gibt es ab 150 W Verbrauchsleistung als Generator generieren sie weniger als den Verbrauch bei Motoranwendung.

Ein Dilemma bei solchen Nabenantrieben ist der zähe Anlauf und die Abbremsung durch in der Trommel befindliche Übersetzungen mit eher hochtourigen kleinen Antriebsmotoren Was man so macht um kompakter und mit weniger Gewicht bauen zu können.

Bei Windrad Touren würden solche Motore ohne die Übersetzung kaum Spannung aufbauen können, Strom und Leistung auch nicht.

Euer Ratgeber der Euch sowas empfohlen hat scheint noch weniger Ahnung davon zu haben als Ihr als Fragesteller.

Was ich soeben bei eBay gefunden habe ist eine Dynamo Lichtmaschine von Kubota mit knapp 200 W max Leistung, als Dynamo gebaut dürfte das Teil schon eher mit weniger Drehzahl als normale KFZ Lichtmaschinen auf 12 V Spannung kommen aber ob es für Eure Zwecke reichen könnte müsstet Ihr noch beim Hersteller oder Vertrieb durch die Frage nach der nötigen Drehzahl für 12 V Ladespannung ermitteln. Hier der Link:

https://www.ebay.de/itm/355786…ULCB9-viZA