Ladeelektronik

[andreas]

Hallo Wilfried,

ich habe gar keine Erfahrung damit. Die hier per Wind anfallenden Energiemengen sind zu gering, um sie anders als elektrisch zu speichern. Solar habe ich nicht, weil keine südlich gelegene Dachfläche vorhanden ist. Also geht alles in Akkus rein, wobei ich nun allen Überschuß in Li laden werden, weil davon mehr als reichlich vorhanden ist.

MfG. Andreas

[Bernd]

Ich meine z.B., es wäre von Vorteil, wenn bei annähernder Vollladung die Windkraft auf eine kleinere
Pufferbatterie geschaltet wird, aus welcher trägere Verbraucher zwangsweise versorgt werden,
wie z.B. Warmwasserbereitung, Fußbodenheizung oder andere thermische Speicher.

Die Pufferbatterie sollte dann aber eher grösser als kleiner sein, oder man lässt sie besser gleich weg und
schickt den Strom sofort in den Heizstab, oder was auch immer. Mit 12 Volt kommt man da aber nicht weit...

Die Idee Leistungsspitzen nicht einfach in nutzlose Wärme zu verbraten ist auf jeden Fall gut.
Ich persönlich finde es auch schade wenn man Windräder, insbesondere die horizontalen, genau
dann schon aus dem Wind nehmen muss wenn es energetisch eigentlich gerade erst interessant wird.
Aber.... (es gibt ja immer ein aber ) man muss das leider auch von der nüchtern sachlichen Seite betrachten.
Wenn wir einen Generator so auslegen das er auch bei Sturm noch ausreichend dimensioniert ist,
dann wird dieser sehr sehr teuer. Man muss dann also abwägen ob sich die erheblichen Mehrkosten überhaupt
jemals wieder reinholen lassen. Dazu sollte man über ein Jahr oder länger ermitteln mit welchen
Windgeschwindigkeiten man örtlich zu rechnen hat und ob überhaupt nennenswerte Zeiträume mit sehr
starken Wind von sagen wir oberhalb 12-14m/s vorhanden sind.

Zweitens wird die erzielbare Leistung die eine Kleinwindanlage abgeben kann meistens um ein vielfaches
überschätzt. Einen nennenswerten Beitrag zu der im Haus benötigten Wärmeenergie wird ein Windrad erst
bei einer sehr grossen Auslegung liefern können, und das dann auch nur bei sehr starken Wind oder Sturm.
Um mal ne Hausnummer zu nennen sollte das Windad dann schon ab 3 oder besser 4m Durchmesser aufwärts gross sein
und es sollte natürlich kein 12V oder 24V Windrad sein, denn sonst müsste man armdicke Kabel in den Keller ziehen
wenn man nicht einen Grossteil der Leistung auf dem Kabelweg verbrutzeln will.

Wer also an die Erwärmung von Wasser denkt, sollte sehr sehr gross bauen und auch die Spannungen entsprechend
auslegen, bei Nennleistung vielleicht 300 Volt oder mehr um die Transportverluste im Kabel gering zu halten.

Bei einem kleinen 12V Windrad die Sturmspitzen mit viel finanziellen Aufwand dem Haus in Form von Wärme zuzuführen
und dabei dann den Hauswärmeverbrauch um vielleicht 0,2 % zu minimieren kann teurer werden als es sein zu lassen,
so schön ökologisch der Gedanke auch ist.

Grüsse

Bernd

[Wilfried]

Die Pufferbatterie sollte dann aber eher grösser als kleiner sein, oder man lässt sie besser gleich weg und
schickt den Strom sofort in den Heizstab, oder was auch immer. Mit 12 Volt kommt man da aber nicht weit...

Die Pufferbatterie muss nur so groß sein, dass ein Wechselrichter stabil zu betreiben ist, diesen z.B. 1 Std. versorgen kann. 12V oder 24V Wechselrichter für 1000 Watt gibt es schon für um die 50,00 €. Eine 24V-Batterie müsste dann nur rund 40 Ah haben.
Und das Problem dicker Kabel hat sich damit sowieso erledigt, weil die Leistung fast zu 100% an 230V-Geräte geht.

Ob dieser Mehraufwand von ca.100 - 200 Euro rentabel ist, das kann für den Einzelfall berechnet werden. Überschlägig lässt sich sagen, dass eine durchschnittliche Generatoreinspeisung von 100 Watt täglich 20 Cent Ertrag bedeutet, also rund 70,00 Euro im Jahr. Das wäre ja gar nicht sooo schlecht. Ich sehe das aber auch nicht so eng. Eine elektrische Eisenbahn oder Brieftaubenzucht bringen z.B. auch keinen Ertrag...

Beste Grüße
Wilfried

[finn]

jopp, wir sind mit dem, was wir bauen wahrscheinlich alle eher im hobby/forschungsbereich anzusiedeln... aber pioniere für etwas tragen ja eh immer die kosten, von denen andere nur profitieren...

[Bernd]

So sehe ich das auch, meistens dürften die Bau- und Betriebskosten nie wieder rein zu holen sein.
Es ist mehr Hobby als nutzbringend, ausser man baut wirklich sehr gross.

Wechselrichter und Akku zwischen Windrad und Heizpatrone hätten den Vorteil das man auch für andere
Anwendungen die 230 Volt zur Verfügung hätte und die Kabelverluste nach dem Weselrichter ziemlich
gering wären.
Zwischen Wechselrichter und Windrad müsste das Kabel aber sehr dick ausfallen. Ich kenne da jemanden
der hatte da etwas dünn dimensioniert und mehr Verluste im Kabel als im Generator gehabt.

Wenn man mit dem Strom ausschliesslich heizen wollte, wäre allerdings ein Generator sinnvoller der
gleich eine hohe Spannung produziert, denn der Wechselrichter erzeugt auch Verluste und vor allen ein
wahrscheinlich zur Anwendung kommender Bleiakku bringt auch hohe Verluste, den so genannten Ladefaktor,
mit sich das heisst man pumpt ca. 1,4 x mehr Energie in den Akku als man später wieder entnehmen kann.

Da man einen Bleiakku niemals auch nur annähernd leer fahren sollte, wenn man länger was von ihm
haben möchte, müsste dieser im Beispiel mindestens doppelt so gross sein wie die Ah die ich entnehmen möchte,
besser noch mehr.
Auch wird immer wieder drigend davon abgeraten normale Autoakkus für solche Anwendungen zu verwenden.
Ob das wirklich so zwingend schlecht sein muss.... ich weiss es nicht.

Grüsse

Bernd

[andreas]

Hallo Allerseits,

heute früh drehte sich mein Windrad viel zu langsam, es paßte gar nicht zu den schwankenden Bäumen. Null Volt auf der Ladeschaltung, aber noch ein paar hundert mA Strom aus dem Windrad. Die Datenerfassung hatte um 06:38 den letzten Ladestrom gesehen. Das dürfte auch fast der Todeszeitraum meiner aktiven Z-Diode gewesen sein. Der Tip147 darin hatte einen CE-Schluß, damit schützte er dann endgültig vor Überspannung. Nach Austausch des Transistors spielt nun wieder alles.

Der über Nacht auffrischende Wind war morgens bei 12 m/s angelangt, und offensichtlich war das einem der Li-Akkupacks zu viel, die interne Schutzschaltung trennt dann bei Überspannung oder -strom den Akku von den Anschlüssen. So mußte der Tip147 den Strom auffangen, was er wohl nicht lange durchgehalten hat. Die Akkupacks schalten bei 5 oder 6 A ab, die konnte der einzelne Transistor bei 38 V leistungsmäßig nun gar nicht mehr.

Ich denke ernsthaft darüber nach, anstelle des Transistors einen dicken Thyristor einzusetzen. Der geht dann sofort in den Kurzschluß und bremst runter, bis der Wind nachläßt und der Haltestrom unterschritten wird. Die überschüssige Leistung wird dann beim Ansprechen in Zuleitung und Generator verbraten und grillt mir nicht meine Halbleiter...

MfG. Andreas

[andreas]

So, gebaut, getestet und spielt. Akkus abgeschaltet, Windrad dreht hoch, Spannung auch. Bei 42 V knackt es kurz, der Zeiger vom Strominstrument knallt gegen den rechten Anschlag, die Spannung fällt auf Null. Das Windrad tourt sehr schnell ab, der Strom geht schnell runter bis fast Null. Sobald der Wind ein wenig nachläßt, läßt der Thyristor los, es kann der normale Betrieb weiter gehen. Ich hätte es gleich so bauen sollen... Die Schaltung:

crowbar.JPG (10.03 KiB) 13396-mal betrachtet

MfG. Andreas

[Wilfried]

Hallo Andreas,

genial! Es sind oft die einfachsten Dinge...

Beste Grüße
Wilfried

[Wolle]

Hallo,

ich lese nun schon eine ganze Zeit (halbes Jahr) im Forum mit und möchte nun auch beginnen ein Windrad zu bauen.
Meine Frage hier zur Ladeelektronik:
Da hier mehrere Schaltungen vorgestellt wurden und selbstverständlich immer kleine Verbesserungen und Ideen dazu kommen wollte ich fragen,
ob es nun einen "optimale" (ist mir klar, das nix perfekt sein kann!!) Ladeelektronik gibt und jemand den Stromlaufplan hier einstellen könnte.
Also ich meine ohne PIC oder ähnlichem, nur Hardware.
Gehe von den hier typischen Strom und Spannungswerten aus, welche hier besprochen wurden.
Bin für jede Hilfe dankbar.


@ Andreas:
Brauche mal Hilfe bei dem Thyristor.
Der Thyristor muss ja über das Gate "gezündet" werden. Leider weiß ich nicht, wie ich die "Zündvoraussetzungen" (ab welchen Strom- bzw. Spannungwert?)
aus einen Datenblatt heraus lese, da ich das noch nicht so oft gemacht habe. Die ganzen Abkürzungen in solch einem Datenblatt sind ziemlich verwirrend .
Kannst du mir Helfen?


MfG Wolle

[andreas]

Hallo Wolle,

es kann keine optimale Ladeschaltung für alle Zwecke gebe, denn dazu sind die Verhältnisse viel zu unterschiedlich. Ermittle die bei Dir typischerweise auftretenden Werte, dann kann man über eine passende Schaltung nachdenken.

Zum Thyristor: Der wird allein mit Strom gezündet. Der Zündstrom und der Haltestrom sind die wichtigsten Werte, sie stehen auch in jedem Datenblatt drin. Das Gate braucht also einen bestimmten Zündstrom eingefüttert, bevor die Laststrecke über Anode und Kathode durchschaltet. Gewöhnlich stehen dabei so um 1 bis 2 V am Gate an, die Werte streuen aber gut. Wird der Zündstrom verringert oder abgeschaltet, bleibt der Thyristor am Gleichstrom durchgeschaltet, bis man seinen Haltestrom auf der Laststrecke unterschreitet. Zünd- und Haltestrom haben bei kleinen Thyristoren oft ziemlich gleiche Werte.

MfG. Andreas