2 kW-Anlage

[Bernd]

Boooaah.... jetzt bin ich selber verblüfft.
Ich habe anhand von Wilfrieds Angaben mal nachgerechnet wieviel Leistung an den wenigen Tagen mit
hoher Windgeschwindigkeit zusammen kommt, hier das Ergebnis:

4 Tage mit einem Windspeed von genau 10 m/s ersetzen 148 Tage mit Durchschnittswind von 3m/s !!

19 Tage mit einem Windspeed von genau 8 m/s ersetzen sogar unglaubliche 360 Tage mit Durchschnittswind von 3m/s !!

Wilfried ich glaube da bekommst du dort eine gute Ernte, zumal diese Werte ja sowieso noch bei "normalen"
Windgeschwindigkeiten liegen. Noch krasser wird es oberhalb 12 oder 14 m/s, da kann ein einziger stürmischer Tag
schon mehr als 100 "normale" Tage ersetzen.

Grüsse

Bernd

[Wilfried]

Ja, Bernd, aber das nützt mir doch gar nichts, weil ich die Energie ständig brauche - Trinkwasserversorgung kann ich nicht abhängig machen von unberechenbaren Starkwindtagen und Speichern ist verlustreich und teuer. Die Menschen müssen mit dem Durchschnittswind überleben können. Natürlich wird das System auch noch durch Solarenergie gestützt, aber das ist ja in vielen Regionen noch teurer.

Erstmal werde ich die Konstruktiven Möglichkeiten zu Papier bringen und dann könnte man vielleicht von Dir, CFD, den günstigsten Lösungsvorschlag einholen. Hast Du da eine Software, oder ist eigene Excelakrobatik. So oder so, Respekt!

Beste Grüße
Wilfried

[CFD]

Zum möglicherweise fehlenden Bremsmoment des Generators:
Ich hatte ja die Generatorauslegung nur für eine Phase gemacht. Hierzu hatte ich die vom Windrad zur Verfügung gestellte Leistung durch 3 dividiert (für eine 3 Phasen-Drehstrom-Wicklung) und das Bremsmoment einer Phase ermittelt.
Nun ist es ja so, dass die beiden anderen Phasen ja gleichzeitig auch noch ein Bremsmoment erzeugen, auch wenn die Phase 1 ihr Maximum hat.
Siehe nachfolgendes Bild:

Momentenbilanz 02.png (24.08 KiB) 9283-mal betrachtet

Es ergibt sich nun das Bild von 104 Nm vom Windrad zu 90,8 Nm Bremsmoment vom Generator.
Was ich weiter oben geschrieben habe, dass das Drehmoment vom Windrad und das vom Generator im Gleichgewicht stehen müssen ist nicht richtig.
Wäre das so, dann würde sich das Windrad nicht weiterdrehen.
Da in unserer Beispielrechnung noch ein Drehmomentüberschuss des Windrades von 104 Nm - 90,8 Nm = 13,2 Nm vorhanden ist wird sich folgendes einstellen:
- das Windrad dreht etwas schneller, so dass der Momentenüberschuss vom Luftwiderstand der Flügel aufgebraucht wird?
- man kann dem Generator mehr Strom entziehen, wobei die Drehzahl etwas sinkt?

@Wilfrid
D=1700mm, Magnete außen und Spulen innen hört sich interessant an.

Nachfolgend eine Halbach-Array-Anordnung aus 50x25x10 Magneten (300 Stück, 100 Magnetpole, D=1500)

Magnetische Flussdichte entlang des roten Pfades (Komponente tangential zur Pfadrichtung)

Ringgenerator - Halbach Array - Magnetische Flussdichte.png (19.99 KiB) 9282-mal betrachtet

Man könnte mit durchschnittlich 0,4 Tesla rechnen (im Abstand bis 10mm, was ich finde ohne den Einsatz von Eisen ziemlich gut ist), im Vergleich zu 0,2 Tesla beim "klassischen" Ringgenerator. D.h. doppelte Spannung bei gleichem Kupfereinsatz oder halber Kupfereinsatz bei gleicher Spannung im Vergleich zu voriger Beispielrechnung. Wobei der Magneteinsatz höher ist (300 zu 240 Magnete).

Gruß CFD

[Bernd]

Ja, Bernd, aber das nützt mir doch gar nichts, weil ich die Energie ständig brauche

Es bedeutet ja nicht das dieser Generator nur bei Starkwind 2 Wochen im Jahr funktioniert.
Natürlich kann er auch aus den häufig anliegenden 3m/s die ständig benötigte Nutzenergie erzeugen
und das mindestens so gut wie es ein kleinerer Generator auch könnte, will sagen es gibt keine Nachteile
aber einige Vorteile wie starke Überlastfähigkeit oder spätere andere Nutzung mit Leistungsreserve.

Es ist aber müssig darüber zu sinnieren ob ein leistungsfähiger Generator Sinn macht oder nicht, denn
wie ich schon schrieb wird so ein grosser Generator ohnehin, ob man will oder nicht, sehr leistungsfähig werden.
Da ändern auch sparsame Kalkulationen nichts drann, schon gar nicht bei 1,5m Durchmesser.
Es sei denn man verheizt ganz bewusst Energie und senkt damit den Wirkungsgrad, z.B. durch die Verwendung
von viel zu dünnen Spulendrähten, aber wer wird sowas freiwillig machen ?

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Hallo CFD, das war schon mal ein guter Schritt nach vorn auf der Suche nach dem verlorenen Schatz.
Tatsächlich kann es aber dennoch immer noch nicht sein das ein Generator der "nur" 90 Nm Bremsmoment
bei 47,7 U/min erzeugt, 170 Watt pro Phase abgibt. Hmm...

Deine neue Berechnung weist meiner Meinung nach den Fehler auf das das neue Bremsmoment nicht
mehr der dreifachen Leistung einer Phase entspricht, mit anderen Worten 90 Nm ergeben keine
3 x 170 Watt sondern nur 2 x 170 Watt.
Die Leistung mit der du das Bremsmoment für eine Phase berechnet hast, entspricht ja genau dem
Effektivwert der Leistung für eine Phase. Wenn dann müssten wir diesen Wert mal 3 nehmen, aber
dann liegen wir zu hoch.

Das der Windradrotor bei 104 Nm Belastung stehen bleiben müsste, sehe ich anders.
Die 520 Watt die ich dem Windradrotor in usnerem Beispiel entnehmen kann entsprechen ja der Abgabeleistung
die ich der Rotorwelle entnehmen kann OHNE das das Windrad dabei stehen bleibt. Der Rotor rotiert dabei
weiter auf seinem Nutz TSR von ca. 0,5.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

CFD hast du dein Halbacharray mal ohne "Halbach" simuliert ?
ich frage weil mir die Steigerung doch sehr hoch vor kommt im Vergleich zu dem was man an anderer
Stelle zur möglichen Steigerung durch den Halbacheffekt lesen kann.
Haben wir bei Wegnahme der "Überbrückungsmagneten" tatsächlich nur den halben Fluss ?

Grüsse

Bernd

[Wilfried]

Hallo Bern, hallo CFD,

wie angedroht hier die ersten Ideen zu Gestaltung der Wabenplatten im Bereich Magnet und Spule:

Ungünstig scheint mir inzwischen die Verwendung von V2A in Magnetnähe. V2A ist zwar nicht magnetisch, aber wegen der Wirbelströme...
Also, da kann auch Kunststoff hin.
Die Slide Bahn zwischen Stator und Rotor ist eine Sicherheitsmaßnahme. Natürlich sollen sich die Flächen möglichst nicht berühren. Eine starke stabilisierende Wirkung erhoffe ich von den Kräften zwischen den Magneten und den Spulen.

[CFD]

Hallo Bernd,

hast du dein Halbacharray mal ohne "Halbach" simuliert ?

Hier ist das Ergebnis:

Haben wir bei Wegnahme der "Überbrückungsmagneten" tatsächlich nur den halben Fluss ?

Tangentiale Komponente der magnetischen Flussdichte entlang des roten Auswertepfades:

Ringgenerator - D1500 -02.png (16.07 KiB) 9214-mal betrachtet

Der Fluss ist in etwa nur halb so hoch im Vergleich zum Halbach-Array.
Wobei zum "eisenbehafteten" Scheibengenerator (mit Eisenrückschluss hinter den Magneten und zwei Scheiben) noch ein großer Abstand besteht. Dort sind 0,7 Tesla Flussdichte ja kein Problem. Die Halbach-Array-Anordnung wurden ja immer mit eisenbehafteten Rotoren verglichen. Da scheint sie nicht viel zu bringen. Bei total eisenlosen Rotoren aber wohl schon.

Gruß CFD

[Wilfried]

Hallo CFD,

könnte ich für die Array-Anordnung auch zwei Magnete 30x30x10 mit einem 25x50x10 kombinieren?

[Bernd]

Boah das haut mich jetzt aber echt um, damit hätte ich in dieser Deutlichkeit niemals gerechnet !
Da eröffnen sich ja gerade ganz neue Horizonte für den eisenlosen Generatorbau !

Das Beispiel Halbacharray bringt, obwohl die "Überbrückungsmagnete" vergleichsweise klein sind, eine
Flusssteigerung von satten 100 %, unfassbar.

Grüsse

Bernd