Hallo zusammen,

ich denke darüber nach, mir auch ein Windrad mit einer vertikalen Achse zu bauen. Bei der Recherche im Internet und bei youtube bin auf dieses Design gestoßen:
Youtube- Video

Ich finde dieses Design interessant, weil es diese "Leitbleche" hat und einfach schön anzuschauen ist, wenn es läuft.
Allerdings kann ich überhaupt nicht einschätzen, wie gut oder schlecht dieses Design in Bezug wirklich ist. Vielleicht könntet ihr mir mit eurer Erfahrung da ein bisschen weiterhelfen.

Ich hab hier mal eine schematische Skizze des Aufbaus erstellt:


Laut den Anleitungen des Erbauers dieser Anlage, hat er für die 8 Leitbleche einfach Holzplatten im 45° Winkel eingebaut. Und die 16 Profile bestehen wohl aus Teilen, die in Amerika für die Verkleidung von Häusern gedacht sind und eben die Form eines leicht gewölbten Profils haben. Die sind wie in der Zeichnung zu sehen unter einem 41° Winkel eingebaut.
Hier das Video, wie er die Profile einbaut: http://www.youtube.com/user/im…MMYxqcDSzc

In dem Video heißt es, dass dieses Windrad ein Auftriebsläufer ist, aber müssten dazu nicht die Profile um 180° gedreht eingebaut werden?

Schon mal vielen Dank für eure Kommentare!

Viele Grüße,
Dr.Brain

Du hast recht, die Profile machen so einen recht merkwürdigen Eindruck. Aber auch um 180° versetzt hättest Du die runde Profilseite zur Anströmrichtung und nicht wie bei Horizontalläufern etwa auf der Leeseite. So angewinkelt machen Auftriebsprofile eigentlich wenig Sinn, der Widerstand aus der Fahrtrichtung trifft breitflächig auf die Profilseite, auf der sich eigentlich ein Unterdruck aufbauen sollte, wenn denn schon an Auftrieb gedacht wird. Solche Profile von hinteren Anstellwinkeln anzublasen macht aus meiner Sicht auch wenig Sinn, einfache Bleche als Schaufeln stelle ich mir dann auch nicht weniger wirkungsvoll vor. Anders wäre es vielleicht bei mechanisch nachgeführten Profilen, die jeweils im optimalen Winkel zu Strömung reguliert werden. Aber das steht hier ja nicht zur Debatte, wäre auch unverhältnissmäßig aufwendig. Auf dem Video war von erheblicher Windstärke am Standort die Rede, das würde erklären, warum der Erbauer damit so sehr zufrieden ist. Die Einleitflächen helfen vielleicht dabei, würden dies wahrscheinlich bei anderen Bautypen - wie Savonius etwa - genauso tun mit mehr Leistungsbeiwert. Allerdings muß man vorsichtig sein, ich traue mich nicht, eine Idee abzutun ohne sie geprüft zu haben.

Wichtig ist, dass Dir so ein Windrad optisch gut gefällt. Dann spielt es keine Rolle, wieviel Leistung Du dabei herauskitzeln kannst. Drehen wird es sich bestimmt, falls ein normaler Generator zu sehr abbremst, kann man bestimmt auch irgend einen kleinen Schrittmotor mit wenig Leistung betreiben und ein paar Ledlichter damit zum Leuchten bringen.

@Carl: Danke für deine Einschätzung.
Stimmt, eine Drehung der Profile um 180° würde auch nicht viel Sinn ergeben. Da müsste das Profil an einer Achse senkrecht zur Profilsehne gespiegelt werden. Dann würden die Profile doch von der von den Leitblechen abgelenkten Anströmung mehr oder weniger optimal angeströmt und würden auch einen Auftrieb erzeugen, der zum Antrieb des Windrades beiträgt. In so einem Fall wäre man doch schon recht nahe an einem Savonius- Design, oder?
Was ich an dem Design noch interessant finde ist, dass die Leitbleche die Profile auf der Rücklaufseite (also wo sie sich entgegen die Anströmung bewegen) von der Anströmung abschirmen. Macht so etwas überhaupt Sinn oder ist es den Aufwand nicht wert?

Die Abschirmung kann durchaus Sinn machen, zumal sie auf der gegenläufigen Seite der Blätter einen Teil der dortigen Anlaufströmung hinüber zur antriebswirksamen Seite lenken kann, mehr oder weniger, je nach Windrichtung zu dieser fixen Position dieser Leitflächen. Man müßte mal an einem Savonius oder anderem Modell ausprobieren, was das bringt, es hätte den möglichen Vorteil, dass man auf eine mechanische Nachführung ähnlicher Flächen zum Wind verzichten könnte, für den Fall dass es auch nur annähernd soviel bringt wie "Windikus" (Andre´s) Erfindung:

Forum/cf3/topic.php?t=2549

Möglich wäre aber auch eine Ergänzung oder Weiterentwicklung vom "Windikus" aufgrund einer weitergehenden Erfahrung mit den Leitflächen hier.

Schade, dass der Amerikaner nur sein Windrad im Video vorstellt und keine Leistungsbeiwerte, mit denen man einen näheren Hinweis bekäme.

Ich würde davon ausgehen, dass einfache leicht gebogene Blechschaufeln mit gleichen Anstellwinkeln besser funktionieren würden als diese so professionell aussehenden Profile. Ein aerodynamisches Profil hat, solange es optimal (wie hier) für einen ganz bestimmten Anstellwinkel zur Strömung (und nur für diesen optimal) konzipiert ist auch nur bei diesem den maximalen Beiwert. Bei dem Rotor des Amerikaners scheint die direkte Strömung diese Anstellungswinkel kaum nicht zu erreichen da die Flügel im wirksamen Drehkreisabschnitt fast immer von hinten statt von vorne angeströmt werden.

Man nimmt beim Darrieus normalerweise ein symmetrisches Profil mit der Flügelsehne linear zur äusseren Drehkreisbahn, also ohne die einseitige Auslegung zur Strömung wie hier oder bei einem Flugzeugflügel etwa. Asymmetrische Flügel machen m.E. nur dann einen Sinn, wenn die Flügel eine mechanische Nachführung haben, die ihnen über einen größtmöglichen Drehkreisabschnitt einen maximalen Auftrieb geben könnten. So etwas wird auch gemacht, aus meiner Sicht sind hier jedoch Klimaeinwirkungen wie Eis und Schnee problematisch und die Lastwechsel auch, die auf solche mechanisch beweglichen Teile einen negativen Einfluß haben können.

Wenn Du Dir einen Rotor in der Bauart der amerikanischen Konstruktion machen willst, so würde ich mir die Anstellwinkel, die dort angegeben werden, zunutze machen oder ausprobieren ob so am meisten erzielt wird. Die aerodynamischen Profile würde ich durch einfache Bleche, die ähnlich wie die runde Seite der aerodynamischen Profile gebogen sein könnten, ersetzen, wahrscheinlich sogar mit dem Effekt einer geringfügig besseren Leistung als beim Original.

Die Leitflächen bringen sicherlich eine höhere Leistung. Allerdings erreicht man den gleichen Effekt, indem man das Windrad einfach größer baut. Bei Windrädern mit enorm vielen Flügeln bin ich immer skeptisch. Viele Flügel bedeuten in der Regel viele Verwirbelungen und damit auch viele Verluste.

Ich hab gerade durch Zufall ein Video bei youtube gefunden, bei dem einer die Ergebnisse zeigt, die er von CFD- Simulationen einer WKA mit dem gleichen oder zumindest ähnlichen Design, wie dem oben von mir beschriebenen, erhalten hat.
youtube- Link

Außerdem hab ich den Thread im vawts.net- Forum gefunden, in dem der Erbauer dieser WKA sein Design vorstellt.
Link zum Forum

Wie es aussieht, gibt er auf der zweiten ein Bild mit einer Zeichnung seines Designs raus. Nur leider werden die Bilder bei mir nicht geladen. Habt ihr da mehr Glück?

Da sieht es tatsächlich aus, als ob die Profile in der Art eingebaut sind, wie ich sie auf der Skizze oben eingezeichnet habe.
Was mich bei der CFD- Simulation aber wundert,ist zum einen, dass der Hauptauftrieb der Profile und somit der Antrieb der WKA auf der der Anströmung abgewandten Seite stattfindet. (Zu sehen an den roten Flecken vor den Profilen bei der Darstellung der Drücke. Das bedeutet hoher Druck und damit hohe Kraft auf die Profile) Und das zweite ist, dass die größte Leistung bei einer Schnelllaufzahl von knapp unter 0,5 auftritt. (Angenommen TSR steht für "tip speed ratio", zu deutsch Schnelllaufzahl)

Außerdem wird an einer Stelle im Video gesagt, die WKA in dieser Form hätte einen Wirkungsgrad von 36%. Wenn ich das mit dem vergleiche, was ich hier im Forum gelesen habe zum Wirkungsgrad von Vertikalachsern mit Wirkunsgrad von 20% - 30%, dann ist das doch schon ordentlich, oder?

Die Bilder werden bei mir auch nicht angezeigt. Das ist leider häufig so, wenn Bilder nicht im Forum sondern bei externen Anbietern gehostet werden. Den hohen Wirkungsgrad kann ich mir nur so erklären, dass man bei der Berechnung die Leitflächen nicht mit einbezogen hat. In der Diskussion zum Video wird auch erwähnt, dass der Erbauer das Design nicht weiter verfolgt hat, weil er mit der Leistung eben nicht zufrieden war.