Warum gibt es das noch nicht?

Ladeelektronik, Messgeräte, Steuerungen etc.

Warum gibt es das noch nicht?

Beitragvon kinetiq » Fr 6. Okt 2017, 07:54

Hallo Windradfreunde.

Seitdem ich mein Windrad habe, und die erste Belastungskurve in den Windmaster gehackt habe, stellt sich mir die Frage weshalb es noch keinen WR der so intelligent ist und selber die optimale Belastungskurve herausfinden kann.
Bei Solar ist das relativ simpel, hier habe die Geräte meist einen MPP-Tracker. Das Gegenstück für das Windrad fehlt mir hier noch. In der Theorie stelle ich mir das so vor, dass man parallel zum Windrad einen kleinen Windradsensor aufstellt, dieser ist unbelastet und gibt uns den "Sollwert vor", der WR belastet nun das Windrad entsprechend bei jeder Windgeschwindigkeit und vergleicht dabei wie sehr die Drehzahl/Spannung im Gegensatz zu dem Windradmesser in die Knie geht, und belastet dann entsprechende weniger oder mehr. Sprich es soll die Belastung geregelt werden.

Oder ist sowas schon am Markt zu haben? Ich konnte sowas noch nicht finden.

Gruß, Martin.
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Re: Warum gibt es das noch nicht?

Beitragvon Bernd » Fr 6. Okt 2017, 19:20

Hallo Martin und willkommen im Forum.

Meiner Meinung nach muss es einen Grund geben weswegen die meisten Hersteller auf eine "Automatikfunktion" für die Findung der optimalen
Belastung des Windrades verzichten. Ich denke das es wesentlich schwieriger wie in einem Solarsystem sein wird den optimalen Punkt so zu finden
das es nicht zu einem unerwünschten Aufschwingen des Systems kommt. Ein Solarsystem reagiert praktisch trägheitslos auf Veränderung
der äusseren Belastung wohingegen das Windrad konstruktiv bedingt beim Über- oder Unterbremsen mit seiner individuellen Massenträgheit der
schnellen Ermittlung der gerade zum Wind passenden Belastung entgegen wirkt.
Viel einfacher ist es daher wenn dieser Punkt nicht erst ermittelt werden muss sondern bereits im Vorfeld festgelegt ist.
Dann wird quasi (fast)IMMER richtig belastet.

Einziger Haken ist das man sich einmalig die Mühe machen muss die zu seinem Windrad passenden Kurve empirisch durch Annäherung an das Optimun zu ermitteln.
Das kann eine Weile dauern bis man da die richtigen Werte gefunden hat.
Man vermeidet so aber Aufschwing- und Pendeleffekte und belastet letztendlich fast immer korrekt.

Fakt ist für mich aber das die Sache mit der optimalen Belastung viel schwieriger zu lösen ist als bei Solar.

Grüße

Bernd
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Re: Warum gibt es das noch nicht?

Beitragvon kinetiq » Sa 7. Okt 2017, 10:18

Hallo Bernd.

Klar gibt es einen Grund weshalb die Hersteller der WR keine Automatikfunktion einbauen, weil der Aufwand in keinem Verhältnis zum Nutzen steht. Da müsste man richtig Geld investieren um das Regelsystem, das doch recht komplex ist, auszutüfteln, und dann kaufen das nur ein paar Bastler, die das dann evtl. sogar selber nachbauen. ;-)

Einen Wechselrichter für Solar zu bauen ist weniger Aufwand und man kann davon sehr hohe Stückzahlen verkaufen.
Das dürfte das Desinteresse der Industrie erklären, aber wir sind hier ja Bastler/Tüftler, bei uns muss es sich ja nicht immer sofort rentieren.
Wir können eine coole, selbständige Optimierung erfinden. :-)

Gruß, Martin.
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Re: Warum gibt es das noch nicht?

Beitragvon herbk » Sa 7. Okt 2017, 12:34

Hi Martin,
ich spring dann mal bei diesem Thema rein... aber zu erst mal auch von mir ein "willkommen in Forum".

Über so eine Regelung habe ich mir auch schon mal Gedanken gemacht und eine kleine Arduino Steuerung gebastelt. Irgendwo ist im Forum auch darüber geschrieben, aber wie immer wenn man etwas sucht, findet man es nicht... (Edit: doch noch gefunden:http://www.daswindrad.de/forum/viewtopic.php?f=19&t=2314&start=10)

Der Gedanke war: wenn ich das Windrad belaste, dreht es ja logischerweise langsammer wie wenn keine Last angeschlossen ist. Ich messe regelmässig (alle 0,x Sekunden) über die abgegebene Spannung die Rotordrehzahl und vergleiche den aktuellen Messwert mit dem vorhergehenden.
Ist die aktuelle Drehzahl größer als die vorhergehende erhöhe ich die Last (Last regeln erfolgt per PWM)
Ist die aktuelle Drehzahl gleich der vorhergehende erhöhe ich die Last
Ist die aktuelle Drehzahl kleiner als die vorhergehende senke ich die Last.

Das ganze funktioniert einigermassen, zumindest meinem H-Rotor halte ich so besser bei Laune, - beim C-Rotor sehe ich nur eine kleine Verbesserung.

Da ich weder Elektroniker noch Programmierer bin habe ich aber nicht mehr viel daran geändert, ich brauch' das ja auch nur ab und zu mal für einen Rotortest.
Gruß Herbert
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Re: Warum gibt es das noch nicht?

Beitragvon kinetiq » Sa 7. Okt 2017, 16:15

Hallo herbk.

Hattest Du das nur zum Einstellen Deines Systems, oder läuft das permanent an Deiner Anlage so?

A bisserl schwierig stell ich mir vor, weil der Regler ja nicht wissen kann ob die Drehzahl runtergeht weil der Wind nachlässt oder weil die Last zu gross geworden ist. Aber egal in der Praxis wird er da wohl in jedem Fall brav rauf und runterregeln.
Ich habe mir auch schon überlegt ob ich mir einfach zum Ermitteln der optimalen Kennlinie über ein paar Schütze mehrere Lasten anschliesse, welche ich dann von Hand zu und abschalten kann, ich kann dann ja den Wind und die Spannung überprüfen, also das was Du gemacht hast nur eben manuell. Ich bräuchte das ganze ja nur einmalig um meine Kennlinie zu erfassen.
Wie machst Du das mit dem PWM? Speisst Du dann entsprechend mehr oder weniger ins Netz, oder gehst Du damit auf einen Heizstab?

Oder ich lege mir doch noch einen Windkanal zu. ;-)

Gruß, Martin.
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Re: Warum gibt es das noch nicht?

Beitragvon herbk » Sa 7. Okt 2017, 20:17

kinetiq hat geschrieben:Oder ich lege mir doch noch einen Windkanal zu. ;-)


So weit war ich auch schon mal... Allerdings ist das was man (ich) sich leisten kann dann auch nicht sehr genau.
Meine Anlagen/Rotoren haben nur "Testgröße", da lohnt sich weder Einspeisen noch sonst etwas wirklich. Das einzige was ich damit wirklich mache (neben Testen) ist LiPo's laden.
Die Regelung läuft aber immer an der Anlage wenn ein H-Rotor aufgebaut ist, weil der ungeregelt unter Last "gar nichts bringt".

In Arbeit sind allerdings 2 Teststände, die, wenn sie fertig sind, an einer Stelle aufgestellt werden wo relativ gut und gleichmässig der Wind geht. Dann kann ich jeweils 2 Rotoren unter gleichen Bedingen vergleichen.

Die Regelung funktioniert auf diese Weise schon recht gut, es ist auch egal ob der Rotor langsammer wird weil der Wind nach lässt oder weil man zu viel Strom entnimmt. Er regelt auch brav rauf und runter, was noch nicht stimmt ist die Geschwindigkeit mit der Nachgeregelt wird. In manchen Situationen wird zu schnell nachgeregelt (was aber nicht sehr schlimm ist) Bei böigem Wind ist die Regelung aber zu träge.
Da muss ich die Software noch anpassen damit bei schnellem Drehzahlanstieg oder -abfall auch der "duty Cycle" schneller nachzieht. Von Hand seh' ich keine Chance das hinzukriegen...

Auch das messen der Windgeschwindigkeit mit eine Windmesser und auf dieser Messung das Windrad nachregeln macht in Gegenden wo der Wind so unregelmässig bläst wie bei uns keinen Sinn. Das ist alles viel zu träge. Das Anemometer reagiert schnell weil es klein und leicht ist, der Rotor des Windrades viel langsamer. Bis der Rotor reagiert ist die Bö schon wieder weg.

Wie machst Du das mit dem PWM?
Die Frage versteh' ich jetzt nicht... ich denke Du bist Elektroniker, - die wissen doch normalerweise was eine PWM macht... ;) :? ;)
kurz ein, wenig Strom fließt, - lang ein, viel Strom fließt... auf diese Art regle ich wie viel Strom aus dem Generator "abfließen" darf (und damit die Last die den Rotor bremst).
Gruß Herbert
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Re: Warum gibt es das noch nicht?

Beitragvon kinetiq » So 8. Okt 2017, 08:34

Hallo herbk.

Ja, ich weiss natürlich was eine PulsWeitenModulation ist, die PWM regelt wie viel oder wenig Strom fliessen darf. Wohin dieser Strom fliesst wollte ich wissen, was ist Deine Last? Du schriebst Du lädst Lipos.
Ich speise immer gerne ein, d.h. ich könnte dann einen "dummen" Solar-Wechselrichter als Last nehmen, der nimmt dann soviel Strom wie ihm der PWM zukommen lässt.
Vorteil wäre, ich müsste keinen teuren, aufwändigen Win-WR nutzen, und dem keine Kurve einprogrammieren die ohnehin nicht wirklich stimmt.
Du schreibs vom Programmieren und Begriffen wie "Duty-Cyle" und bist kein Elektroniker.
Du erinnerst mich an einen Arbeitskollegen, der ist Physiker und hat im Keller ein Oszilloskop für 10kEuro stehen. ;-)

Gruß, Martin.
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Re: Warum gibt es das noch nicht?

Beitragvon herbk » So 8. Okt 2017, 10:06

Guten Morgen Martin,
Wohin dieser Strom fliesst wollte ich wissen, was ist Deine Last?
Wenn die Akkus alle voll sind hängt einfach eine Glühbirne als Last dran. Wie schon geschrieben, bei 0,25m^2 Rotorfläche und einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von etwa 3 - 4 m/s lohnt sich das Nachdenken darüber nicht wirklich. :D

Ich speise immer gerne ein, d.h. ich könnte dann einen "dummen" Solar-Wechselrichter als Last nehmen, der nimmt dann soviel Strom wie ihm der PWM zukommen lässt.
ja, genau so stelle ich mir das vor... Allerdings müsste für einen "Produktiveinsatz" auch noch eine Sicherung für den Fall eines Lastabwurfs eingebaut werden, damit. wenn der Wechselrichter keinen Strom mehr abnimmt, der Rotor nicht "durchgeht". Ist aber bei einem Horizontalachsigem Windrad nicht ganz so wichtig, weil es sich bei zu viel Wind ja eh aus dem Wind dreht.
Wenn Du das mal ausprobieren möchtest, den Sketch (das Programm für den arduino) und die Schaltung lass ich Dir gerne zukommen, den "Messeingang" und die Endstufe musst Du halt ggf an Deine Bedingungen anpassen.

Du schreibs vom Programmieren und Begriffen wie "Duty-Cyle" und bist kein Elektroniker.
Ich kann mir alles was irgendwie mit Technik zusammenhängt recht gut aneignen... eine Woche intensiv damit beschäftigen (und eine gute Informationsquelle wie das Arduino Forum) dann gehen schon einfache Geschichten.
Wo ich aber immer Hilfe brauche ist bei der Elektronik... Ich weiss zwar wie die Bauteile grundsätzlich funktionieren, aber weshalb ich jetzt welchen der tausend verfügbaren Transistoren verwenden sollte und weshalb der dann welchen Widerstand vorgeschaltet haben will... keine Ahnung... :oops: :roll:
Gruß Herbert
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Re: Warum gibt es das noch nicht?

Beitragvon kinetiq » So 8. Okt 2017, 13:14

Hallo Herbert.

Eine Glühbirne als Last wäre mir ein wenig zu unsicher, wenn die durchbrennt? Allerdings spiele ich selber mit dem Gedanken mir eine umschaltbare Last zu bauen mit den ganzen Halogen die bei mir rumfliegen, jetzt wo ich mein Haus nach und nach auf LEDs umgerüstet habe. ;-)
Ich würde es dann so machen, dass ich die Lämpchen so in reihe und parallel schalte, dass da auch eine ausfallen darf, ohne dass was schlimmes passiert.

Eine Sicherung für Deinen Lastabwurf würde ich ganz simpel mit einem Relais machen. So dass das Relais im stromlosen Zustand eine Last (Heizung/Lampe) draufgeschaltet hat.

Wenn es Dich beruhigt, welchen Transistor, Schottky-Diode oder integrierten Schaltkreis man wo einsetzt, welche Vor-Nachteile der hat weiß auch ein Elektroingenieur nicht, das kommt mit der Zeit, man sammelt Erfahrungen weil man Fehler gemacht hat, oder schaut sich an wie andere ihre Schaltungen designen. Das ist einfach die Praxis. :-)

Gruß, Martin.
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