KI bei der Entwicklung von WKA

Menelaos

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KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 04.04.2024 - 05:31 Uhr  ·  #74114
fand ich sehr interessant dass nun auch KI bei der Auslegung vertikaler Windanlagen zum Einsatz kommt. Mal sehen ob daraus tatsächlich was wirtschaftlich vermarktbares entsteht:

https://futurezone.at/science/…/402842932

Carl

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 04.04.2024 - 07:43 Uhr  ·  #74115
KI wird jetzt also auch zum "Verarschen" nutzbar gemacht? Auszug aus dem Artikel:

"erstaunliche Erfolge. Mithilfe von KI ermittelten sie die optimalen Einstellungen für die Rotorblätter. Sie entwickelten 2 Profile und konnten damit die Effizienz um 200 Prozent steigern. Außerdem ist es ihnen auf diese Weise auch gelungen, die Vibrationen, die schlecht für die Konstruktionen sind, um 77 Prozent zu reduzieren."

Wenn es jemand schaffen würde mit KI die Eigenschaften der Standorte so zu optimieren dass jeder Flattermann den passenden Wind bekommt um in seinem optimalen Bereich zu funktionieren hat kann das menschliche Gehirn sich endlich zur Ruhe setzen.

Daran dass - wenn wir kein Gehirnschmalz mehr produzieren - der Denkapparat mit der Zeit verkümmert ähnlich wie die Reflexe und Fähigkeiten des Autofahrers beim selbst fahrenden Verkehrsvehikel stört sich kaum einer.

Hat schon jemand über die Lieblingsbeschäftigung nachgedacht wenn KI alles übernimmt? :o

Che

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 04.04.2024 - 09:29 Uhr  ·  #74118
Gut geschrieben!

WL01

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 04.04.2024 - 11:16 Uhr  ·  #74120
Zitat geschrieben von Carl

KI wird jetzt also auch zum "Verarschen" nutzbar gemacht? Auszug aus dem Artikel:

"erstaunliche Erfolge. Mithilfe von KI ermittelten sie die optimalen Einstellungen für die Rotorblätter. Sie entwickelten 2 Profile und konnten damit die Effizienz um 200 Prozent steigern. Außerdem ist es ihnen auf diese Weise auch gelungen, die Vibrationen, die schlecht für die Konstruktionen sind, um 77 Prozent zu reduzieren."

Hat schon jemand über die Lieblingsbeschäftigung nachgedacht wenn KI alles übernimmt? :o
Stimmt alles.
Und die Studie (Peer-Review) ist eine rein theoretische. Es wurde bisher nur mit einem KI-gestützten Programm ein bzw. zwei Modelle ausgearbeitet, die in der Theorie funktionieren sollen. Praxistest wurden damit noch keine gemacht.
Und die Hauptverbesserungen basieren einfach auf der Winkelverstellung der Rotorblätter, abhängig von der Windrichtung. Dies wurde auch bisher schon bei einigen System (allerdings mechanisch) gemacht und alle diese Systeme sind wegen der Komplexheit, der teuren Steuerung und den mechanischen Anfälligkeiten gescheitert. Nunmehr sollen "Kameras", Spiegel und ein computerprogrammgestützte Systeme dies übernehmen. Naja, ... Im Westen nichts Neues!

Zitat
In dieser Studie zeigen wir, dass die individuelle Blattverstellung eine wirksame Steuerungsstrategie ist, um die Leistung von Windkraftanlagen mit vertikaler Achse über alle Geschwindigkeitsverhältnisse hinweg zu verbessern. Mit einer experimentellen In-situ-Optimierung unter Verwendung eines verkleinerten Turbinenmodells in Verbindung mit einem genetischen Algorithmus wird eine Familie optimaler Blattverstellungskinematiken abgeleitet. In der kontrollierten Laborumgebung kann durch eine optimale dynamische Blattverstellung eine Verdreifachung des Turbinenleistungskoeffizienten sowohl bei On- als auch Off-Design-Spitzengeschwindigkeitsverhältnissen erreicht werden.

Die beiden Blattstellmanöver, die für den Erfolg entscheidend sind, sind ein Pitch-Manöver nach außen während der Aufwindphase und ein Pitch-Manöver nach innen während der Leephase. Das Auswärts-Pitch-Manöver begrenzt das Überschießen des effektiven Anstellwinkels über den kritischen Strömungsabrisswinkel hinaus und richtet die Blattkraft in die tangentiale Richtung aus, um die Leistungsentnahme während der Aufwindphase zu erhöhen. Bei vom Design abweichenden Spitzengeschwindigkeitsverhältnissen verzögert dieses Manöver außerdem eine massive Strömungsablösung und sorgt für ein perfektes Timing der dynamischen Strömungsabrisswirbelablösung. Indem wir den Wirbel zu Beginn der Vorwindphase zur Seite abwerfen, vermeiden wir unerwünschte Wirbel-Blatt-Wechselwirkungen während der restlichen Vorwindphase, was weiter dazu beiträgt, die Vorwindeffizienz zu erhöhen und Lastschwankungen zu reduzieren. Das Inwind-Einwärts-Pitch-Manöver führt dazu, dass die Größe des effektiven Anstellwinkels schnell abfällt und nahe dem Wert des kritischen Strömungsabrisswinkels bleibt, um die Leistungsentnahme während der Downwind-Phase zu optimieren. Dieses Manöver fördert die Wiederanbindung der Strömung und ermöglicht die Bildung eines zweiten Vorderkantenwirbels, wodurch in der Gegenwindphase ein zweiter Stromerzeugungsbereich entsteht. Vertikalachsen-Windkraftanlagen entziehen in der Gegenwindphase im Allgemeinen wenig bis gar keine Energie, und die hier erzielten Verbesserungen sind transformative Effizienzgewinne. Weitere Arbeiten sind eine eingehendere Analyse des Einflusses der optimalen individuellen Blattverstellung auf die aerodynamischen Eigenschaften von Strömungsstrukturen, die sich auf der Turbinenschaufel bilden, und ein Vergleich dieser Eigenschaften mit der suboptimalen Blattverstellungskinematik.

Ein notwendiger und wünschenswerter nächster Schritt besteht darin, diesen Kontrollmechanismus in größerem Maßstab zu testen.

XXLRay

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 04.04.2024 - 20:46 Uhr  ·  #74128

Carl

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 05.04.2024 - 07:44 Uhr  ·  #74129
Vertikalläufer haben den nicht zu leugnenden Nachteil dass sie nicht den Wirkungsgrad von Horizontalläufern erreichen.

Es gibt einige Vorteile bei Vertikalen die mit einer aufwendigeren Technik wieder zunichte gemacht werden können.

Wenn unter extremen Witterungsbedingungen eine verlässliche Vertikalanlage eingesetzt werden soll -

dafür kommen Vertikal Bauweisen unter Umständen in Frage -

dann sollte man auf solchen Schnick-Schnack wie automatisch anstellbare Flügel und sonstige im Aussenbereich empfindliche und/oder wartungsintensive Steuerungen verzichten.

FamZim

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 05.04.2024 - 10:47 Uhr  ·  #74131
Hallo

Ich kann mir nicht vorstellen wie eine Verstellung der Flügel überhaubt sein solte.
Das geht nur mit komplett verstellbaren Blättern, was aber ein Vor und zurückschwenken nötig macht.
Das dürfte aber groß Stellkräfte und ein Kaos an Unwucht verursachen !!
Aber das weis die KI natürlich nicht !!

Gruß Aloys.

Menelaos

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 05.04.2024 - 12:16 Uhr  ·  #74132
KI ist ja nun auch ein breites Feld. Ich kann mir schon vorstellen, dass damit versch. Profile etc. effizienter in Simulationen getestet werden können. Wie viel Praxisbezug das ganze dann hat bleibt zu ertesten... 🙈🤷🏻‍♂️

Carl

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 05.04.2024 - 14:34 Uhr  ·  #74134
Aloys: Zitat:

"Ich kann mir nicht vorstellen wie eine Verstellung der Flügel überhaubt sein solte.
Das geht nur mit komplett verstellbaren Blättern, was aber ein Vor und zurückschwenken nötig macht.
Das dürfte aber groß Stellkräfte und ein Kaos an Unwucht verursachen !!"

Das hat es schon gegeben über Exenterwelle etc. - durchgesetzt hat es sich schon deshalb nicht weil im Winter alles filigran mechanische festfrieren kann. Stellkräfte waren dabei beherrschbar aber die Unwuchten spielen u.U. eine erhebliche Rolle.

FamZim

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 05.04.2024 - 23:55 Uhr  ·  #74135
Hallo

Die Befestigung ist doch fast dierekt an der Welle !
Bei Verstellung schwenkt das ganze Blatt am Umpfang vor und zurück .
Normal sind die Blätter grade und senkrecht, die gedreht werden.
Da gibt es eher keine Unwucht durch.

Gruß Aloys.

FamZim

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 06.04.2024 - 00:03 Uhr  ·  #74136
Ich noch einmal !

Das mir von Carl vorgeschlagene beispiel mit Segelstoff halte Ich allerdingt mitlerweile eher vorteilhat und selbstregulierent.
Als Ausfürung mit vorderem Runtstab (GFK) ~ 20mm D und hinterem Rundstab ~5 mm D in einem Segeltuchschlauch.
Der Grund dafür ist das hinter dem vorderen Stab der Stoff sich zu einem guten Profil beulen kann , egal ob vor oder hiter dem Wind !!

Gruß Aloys.

Erdorf

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 06.04.2024 - 00:47 Uhr  ·  #74137
KI wird unsere Welt signifikant verändern das ist jetzt schon klar.
Wer es nicht glaubt:

https://chat.openai.com/

Anmelden und Fragen stellen, Fragen präzisieren. Am besten zu einem Thema wo man sich gut auskennt,
dann könnt ihr die Antworten besser bewerten.
Ihr könnt übrigens permanent die Sprache wechseln oder euch auch verschreiben.

Wann und wie stark KI in unser Leben dringt und wie viel das bringt bleibt natürlich abzuwarten.
Es hat schon begonnen und wird weiter Fahrt aufnehmen und unsere Entwicklung stärker beschleunigen
als Buchdruck, Computer und co.

Aber ja, das ist alles andere als unkritisch, mit vielen Risiken, viel Veränderung in immer kürzer werdender Zeit.

Grüße

Che

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 06.04.2024 - 09:33 Uhr  ·  #74139
Bei verstellbaren Blättern: "Die Unwuchten spielen u.U. eine erhebliche Rolle."
Nur wenn sie umlaufend sind, also sich mit drehen.
Wenn immer an der gleichen Stelle, durch die Blattverstellung über den Drehkreis eben, dann weniger bis nicht schlimm.

Carl

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 06.04.2024 - 09:52 Uhr  ·  #74140
Ja genau, es war allerdings auch nur gemeint bei mechanisch im Umkreis verschieden angestellte Blättern.

Dies ist dann aufwendiger herzustellen, bei Frost ungünstig und würde auch Unwuchten verursachen, zumindest bei stärkeren Windgeschwindigkeiten.

Wenn ein Entwickler zu sehr auf eine bestimmte Bautechnik fokussiert ist passiert es leider nicht selten dass er mit allen Mitteln den Wirkungsgrad zu steigern versucht ohne dann erst auftretende Schwachpunkte zu berücksichtigen.

Als da sind: Höherer Kosten und Bauaufwand, Empfindlichkeiten gegen Witterung, höherer Verschleiß - unter anderem natürlich auch durch Unwuchten.

Manchmal findet man auch ganz neue Ansätze beim Tüfteln, entmutigen lassen sollte man sich durch solche Set-Backs nie! :-)

WL01

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 06.04.2024 - 10:50 Uhr  ·  #74141
Im Grunde ist der Aufbau eines Vertikalen Windrades primär eine Kostenfrage und die Anstellwinkelveränderung ist m.A. aus diesem Grund gescheitert.
Rein technisch lässt sich das Problem m.A. ohne Schwierigkeiten lösen. Nur wurde in diesem Bereich noch zu wenig geforscht.
Aber es gibt ein derartiges Prinzip bereits.
Es nennt sich Zyklische Blattverstellung und wird bei Hubschraubern genutzt. Auch hier werden enorme Rotationskräfte frei (11 Umdrehungen pro Sekunde (das sind 660 Umdrehungen pro Minute)) und trotzdem funktioniert das System trotz der unterschiedlichen "Windgeschwindigkeiten", da der Anstellwinkel abhängig von der vorwärts/rückwärts/seitwärts Geschwindigkeit des Helikopters geändert wird. Z.B. muss der Anstellwinkel bei der Vorwärtsbewegung geringer sein, als bei der Rückwärtsbewegung des Rotors, da ja der (Fahrt-) wind ja von vorne kommt, und den Heli sonst zum Rollen bringen würde.

Und ja, Unwucht, z.T. auch Eis können den Absturz eines Helis verursachen. Und der Wartungszyklus so alle 50 Betriebsstunden ist auch nicht gering.

Carl

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 06.04.2024 - 12:53 Uhr  ·  #74144
ungerne widerspreche ich hierauf: "Rein technisch lässt sich das Problem m.A. ohne Schwierigkeiten lösen. Nur wurde in diesem Bereich noch zu wenig geforscht."

Unser seit 2013 nicht mehr aktives Forenmitglied Constant in Luxemburg hat sehr aktiv an der mechanischen Anstellwinkel Veränderung geforscht und gearbeitet bis hin zum Versuch einer Markt Einführung, :

Forum/cf3/usercp.php?u=5995

Nach wie vor bin ich davon Überzeugt dass Eis und Schnee für die Funktion dieser Mechanik ein kaum zu überwindendes Hindernis ist, Constant hat berichtet dass sein System gut funktioniert und einen höheren Wierkungsgrad erbringt - was glaubhaft ist aber nicht bedeutet dass man so etwas in den feuchteren und kälteren Breitengraden gut in den Griff bekommen kann.

WL01

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 06.04.2024 - 14:51 Uhr  ·  #74145
Zitat geschrieben von Carl

ungerne widerspreche ich hierauf: "Rein technisch lässt sich das Problem m.A. ohne Schwierigkeiten lösen. Nur wurde in diesem Bereich noch zu wenig geforscht."

Unser seit 2013 nicht mehr aktives Forenmitglied Constant in Luxemburg hat sehr aktiv an der mechanischen Anstellwinkel Veränderung geforscht und gearbeitet bis hin zum Versuch einer Markt Einführung.

Ja und es gibt sogar ein Projekt aus 2020 im weitaus größerem Maßstab, das fehlschlug und zweimal mit einem Crash der Befestigungen endete, Stand 28.04.2023:
Windrad mit Problemen


Erster Test ohne Pitch:

Carl

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 06.04.2024 - 18:05 Uhr  ·  #74146
Vielen Dank WL01!

Das sind Neuigkeiten! Die wirklich größte vertikale Windkraftanlage war mit mehreren M-Watt "EOLE" in Kanada, Cap Chat. Auch ein Darrieus -Läufer, allerdings die klassische Zwiebelform!

Auch dort gab es Schwierigkeiten nicht nur wegen dem Hohen Gewicht welches auf dem Bodenlager einwirkte - dummerweise wurde dieser Druck dadurch verstärkt das die Halteseile diagonal zum Boden liefen und sobald Winddruck aufkam zog die diagonale Verspannung auf Luvseite die vertikale Achse nach unten. Ein Jammer, auch dort!

Es existierten H-Rotoren größerer Bauweise mit extra Masten die die Spannseile horizontal zum Lager oben führten und dann in die Richtung nach außen diagonal nach unten. Dort gab es das Problem in der Form dann nicht.

Ich will jetzt nicht unken und auch nicht den Pioniergeist anzweifeln der zu solch gewaltigen Unternehmungen geführt hat. Irgendwie fühle ich mich allerdings darin bestätigt dass bei mir mit meinen zahlreichen Experimenten eher Bescheidenheit mit der Baugröße geübt wurde.

Es ging ja auch nicht anders - kein Budget für himmelstürmende Unternehmungen!

WL01

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 07.04.2024 - 08:29 Uhr  ·  #74149
Als Laie würde ich meinen, dass da einige Konstruktionsfehler drin sind, die zum Crash geführt haben, dass also die Darrieus-Flügeln untereinander verspannt gehören und zumindestens zwei bis drei dreifach Rotorflügelpaare das Gewicht halten müssten. Sonst kommt es zu unterschiedlichen Winkeln bei der Windaufnahme oberhalb und unterhalb der Montageachse. Nicht umsonst werden bei Darrieus-Rotoren bis drei Meter bereits solche Abspannungen verbaut. Aber da wirst Du sicherlich mehr Ahnung haben als ich.

FamZim

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Re: KI bei der Entwicklung von WKA

 ·  Gepostet: 07.04.2024 - 10:42 Uhr  ·  #74151
Hallo

In dem Film ist zu sehen das lediglich ein einzelnes Blatt verstellt wird, zu sehen an der Hinterkante !!
Sieht nicht nach Inteligenz aus !!

Gruß Aloys.