Hallo an alle Windkraftausnutzer

, da ja bekanntlich eine vertikal laufende Windkraftanlage einen relativ bescheidenen Wirkungsgrad (etwa 0,2 --> Leistungsbeiwert) aufweist und somit dem Wind eine geringe Energie entzieht, macht man sich so seine Gedanken!
Ist es denn sinnvoll, die rotierende Masse zu erhöhen und somit die Rotationsenergie über das Trägheitsmoment zu steigern?

Damit müsste man doch mittels Drehmoment die Leistung aufbringen, die man durch die geringe Fläche des angreifenden Windes nicht zur Verfügung hat, oder???


Eventuell hat sich ja schon mal jemand damit beschäftigt oder gar diverse Versuche unternommen!

MfG
Herbergerle

Was soll der Unteschied sein, ob dein Windrad 5 Kilo oder 5 Tonnen wiegt? Die Energie kommt aus dem Wind. Da lässt sich nicht durch zusätzliches Gewicht mehr Energie aus dem Nichts zaubern.

Ein großes Massenträgheitsmoment sorgt für einen mechanischen Energie Zwischenspeicher.

d.h. die Turbine kommt langsamer auf Drehzahl, fällt aber auch langsamer bei Belastung durch den Generator ...
Das kann positiv sein, z.B. bei Böen, kann sich aber auch negativ auswirken,
weil die Energie von Böen nicht vollständig verwendet werden kann.

Gruß Frank

Danke für dein Statement...leuchtet ein.
Demzufolge erhält man mit einer größeren Masse nur einen besseren Gleichlauf, aber keine Erhöhung des Drehmoments!?

Weil eigentlich:


M = P / w = P / 2 · p · n und M = F · d / 2
wobei F = Umfangskraft

und die berechnet sich aus:

F = Beschleunigungskraft (1.) + Hubkraft (2.) + Reibkraft (3.)
F = m * a + m * g + m * µ

Somit hätte man doch ein größeres Moment --> mehr Leistung am Generator!?

...oder hab ich hier nen völligsten Denkfehler, zum Freitag um eins

Hallo Herbergerle!
Nee, das anliegende Drehmoment erhöht sich leider echt nicht, da haben XXLRay und Erdorf schon Recht.

Ich probiers mal so auszudrücken:
Das Drehmoment hier ist ja das Resultat der von außen angreifenden Kräfte. In unserem Fall ergibt sich durch die Windkraft ein Drehmoment am Rotor der WKA.
Das Trägheitsmoment ist allerdings der Widerstand des sich drehenden Körpers (hier: der Rotor) gegen jede Veränderung seiner Drehbewegung (egal ob Beschleunigung oder Abbremsung).
Widerstand in dem Fall heißt: Das entstehende Trägheitsmoment wirkt in jedem Fall ENTGEGENGESETZT zu dem Moment, welches man probiert von außen (zB durch den Wind) einzuleiten.
Bsp: Leite ich ein positives Moment zum Beschleunigen ein (+), so ist das Vorzeichen des Trägheitsmoments negativ (-). (umgekehrt gilts fürs Abbremsen: Beschleunigung neg --> Tragheitsmoment pos)

Das ganze addiert sich daher nicht zum anliegenden Drehmoment hinzu.

Ich hoffe, ich konnte ein wenig helfen?


Wenns noch jmd ganz genau wissen will: der zugehörige Formelansatz sieht laut Wikipedia (es lebe copy&paste ) dann so aus:
J = M / a = m * r²

J: Trägheitsmoment [kg*m²]
M: wirkendes Drehmoment [N m]
a : Winkelbeschleunigung [rad/s^-2]
m: (Punkt)Masse [kg]
r: Abstand zur Rotationsachse [m]

d.h. ins Trägheitsmoment spielt mehr mit hinein als Kraft und Hebelarm; es ist abhängig von der Masse, der Beschleunigung und wie die Masse im Abstand zum Hebelarm verteilt ist.


Eine Frage hätte ich dann aber doch noch: Was genau meinst du bei deinen Formeln mit "Hubkraft"?



Gruß
Thorsten

Guten Morgen,

danke erstmal für die rasche Aufklärung meines Unwissens!
Ich war da mit dieser Annahme wohl etwas auf dem Holzweg, aber mit eurer Unterstützung hat sich das ja nun beheben können

@Pleiades:

Das Einbeziehen der Hubkraft ist bei der Berechnung schwachsinnig, sorry! Ist ja auf die Gewichtskraft bezogen und bei vertikaler Bauweise eh völligst uninteressant.
Bitte ignorieren

Fazit:

Es ist sozusagen empfehlenswert bei einer Windkraftanlage auf den Leichtbau zu setzen, da alle unnötigen Massen keinen Vorteil bringen und die Anlaufgeschwinigkeit noch erhöhen!?

Ich wünsche allen Tüftlern ne stürmische Zeit und hoffe, dass ich mich demnächst etwas konstruktiver einbringen kann, da dieses Forum echt Klasse ist

Gruß
Herbergerle

Genau so seh ich das.

Das sehe ich aus Erfahrungen etwas anders. Eine größere Masse bringt kein Plus an Leistung aber das WIndrad läuft wesentlich ruhiger.
Eine gute Schwugmasse ist von Vorteil. der Rotor dreht in böen nicht so schnell hoch. Das ist meiner Meinung nach besonders bei hohen Windgeschwndigkeit ein Vorteil, da e uch die Nennleistung begrenzt und auch zum Beispiel Furlingsicherungen dann besser funktionieren ( Stichwort "Luvierigkeit" bei hohen Kreiselkräften). Bemerkbar macht sich das vor allem bei größeren Anlagen...

Jedenfalls sehe ich das so...


Gruß
Max

Generell stimm ich den Argumenten Laufruhe und Drehzahlsicherheit bei Böen zu - klarer Fall. Nur bedeutet eine größere Masse auch wieder größere Kreiselkräfte - d.h. es wird wieder schwerer die Mühle ausm Wind zu drehen. Wenn es also mal tatsächlich richtig bläst und der Rotor wirklich hochgedreht hat, kann eine zu große Masse mehr Fluch als Segen sein...
Welche der beiden Größen (Masse oder Drehzahl) dabei nun stärker ins Gewicht fällt, ist abhängig von der Verteilung der Masse in Bezug zum Abstand von der Drehachse des Rotors: Je weiter weg von der Achse, desto schlimmer. Aber da die meisten Blätter nach außen hin eh dünner werden, ists wohl je nach Blatt-Bauart vlt tatsächlich ein wenig sinnvoller, mehr die potentielle Drehzahl im Auge zu behalten und bei der Masse Fünfe gerade sein zu lassen. Aber das ganze ist schon wieder fast ein Luxusproblem...wer kann im DIY-Bereich schon so hochgradig wählerisch bei Material und und vor allen Dingen der Blattform sein?

Den richtigen Mittelwert zu finden, um Laufruhe & Böensicherheit gegen akzeptable Kreiselkräfte abzuwiegen dürfte wohl ne Philosophie für sich sein


Aber:
Da Herbergerle in seinem Anfangsposting erwähnte, dass es ihm um Vertikalachers geht, stellt sich das Furling-Problem hier ja garnicht. Dass ein VAWT bei seinem Erntegrad speziell in Böen derart hoch dreht, finde ich eher unwahrscheinlich. Bliebe also nur noch das Argument Laufruhe übrig... Und das würde ich (persönliche Ansicht) eher einem schnell ansprechendem Anlaufverhalten des Rotors opfern - d.h. Leichtbau.

So bleibt die Laufruhe&Sicherheit vs Kreiselkräfte-Problematik wohl ein Luxusproblem der Horizontalläufer...