Verhalten des C- Rotor bei schräger Durchströmung

[klingei]

Hallo Windfans

Will mir demnächst einen C- Rotor bauen und ich hab auch schon einen passenden Standort. Er soll in den Bergen auf ca. 1750 Meter installiert werden. Besonders im Gebirge gibt es viel Wind und da wäre doch so eine C- Rotor ideal.

Doch ich hab mich gefragt wie sich der Rotor wohl verhalten, wenn er schräg durchströmt wird. Also nicht im rechten Winkel zum Rotor. Ist da überhaupt ein merklicher Unterschied festzustellen?

[Bernd]

Nach unseren bisherigen Erfahrungen kann man sagen das die Effektivität sinkt wenn der Rotor
ungünstig von schräg unten oder von schräg oben angeströmt wird.
Zum grossen Teil ist es dadurch begründet das schlicht und einfach weniger Rotorfläche (aus Sicht
des Windes) zur Anströmung und somit zur Leistungsgewinnung zur Verfügung steht. Es verringert
sich also die Nutzfläche.
Von diesem Phänomen is aber im Grunde jede Bauart betroffen.
Alternativ könnte man das Windrad schräg stellen, so das der am Hang empor laufende Wind im
90 Grad Winkel auf das Windrad trifft.
Auch eine Horizontale Montage des Rotors würde Abhilfe bringen, erzeugt aber vielleicht
mechanische Probleme.

Wenn dein Wind quasi immer im Hangwinkel den Berg hoch kommt, dann wäre ein schräg stellen
der Rotorsachse zumindest von der Theorie her förderlich.
Es kommt natürlich auch auf den Bergwinkel an, wenn der nicht all zu gross ist würde ich den Rotor
einfach normal gerade montieren, auch wenn dann der Wind etwas schräg auf den Rotor trifft.
Mechanisch und optisch wäre senkrecht sicher einfacher bzw. schöner.

Grüsse

Bernd

[Windfuchs2]

Hallo Klingei,

habe auch schon daran gedacht,wenn man die Fügel auf z.B. 45 °Schräge setzt. Gerade bei Verwirbelung kommt der Wind ja nicht immer nur gerade von vorn ! Gerade im Gebirge gibts ja oft auch die Aufwinde . Also ich bin da positiv eingestellt . Genau müßte man Vergleichsmessungen machen. aber ich schätze 15-20% mehr Leistung,weil der Wind nach meiner Meinung besser genutzt wird.
Die Winde wechseln oft ständig die Richtung und die Anströmung.
Das Drehmoment wird aber etwas geringer ,ausprobieren!

Gruß Windfuchs2

[klingei]

Ich hab da so meine Bedenken wenn ich meinen Rotor schräg aufstelle. Würde der Rotor nicht viel unruhiger laufen?

[Bernd]

Wenn er korrekt ausgewuchtet wäre dann nicht, sieht halt nur komisch aus.
Bei liegender, also horizontaler Bauweise, würde es ja dann gar nicht mehr funktionieren wenn
es so wäre wie du befürchtest. Einzig der Einfluss der Schwerkraft wäre nicht mehr im Umlauf
konstant, aber damit leben die "normalen" Horizontalläufer schon immer. Da gehts bei jeder Umdrehung
auf und ab.

Grüsse

Bernd

[zitrusfrucht]

Ich weiß nicht, wie diese Kräfte heissen, aber: Eine Scheibe (oder hier ein Rotor) dreht sich je nach Stellung zur Gravitation nicht immer gleich gut. Das kann jeder selbst ausprobieren: Man versuche eine Scheibe ganz schnell zu drehen wenn sie a) waagerecht zur Erde ist b) senkrecht c) in einem Winkel bis zu 45 grad.

Je näher man der 45 Grad rückt, desto schwerer lässt sich die Geschwindigkeit aufrechterhalten, da sich die Scheibe entweder Waagerecht oder Senkrecht (je nachdem) ausrichten möchte. Ein Brummkreisel lässt sich auch nicht im 45 Grad Winkel halten und richtet sich immer selbstständig waagerecht zur Gravitation auf.

Ich denke äußerst rasche Materialermüdungen und Leistungseinbüßungen wären die Folge, wenn der Roter nicht vertikal oder horizontal angebracht wird!

Festplatten dürfen aus dem selbigen Grund auch nur horizontal oder vertikal eingebaut werden, niemals schräg!

[Carl von Canstein]

Willkommen hier!
Du hast recht, das entspricht auch praktischen Erfahrungen, die ich gemacht habe. Je schwerer der Rotor, um so deutlicher bekommt man diese Kräfte zu spüren. Bei Festplatten ist es die hohe Geschwindigkeit, die soviel ausmacht, dass auch relativ leichte rotierende Scheiben eine kräftige Fliehkraft aufbauen können. Die Fliehkraft im Verbund mit der Schwerkraft bewirkt dieses Verhalten, welches Du am Beispiel des Kreisels so gut beschrieben hast!
Gruß, Carl

[Bernd]

Hallo Zitrusfrucht

Ich denke äußerst rasche Materialermüdungen und Leistungseinbüßungen wären die Folge,
wenn der Roter nicht vertikal oder horizontal angebracht wird!

Du beschreibst das ein schnell rotierender, schräg gestellter Kreisel versucht sich 90 Grad zur
Gravitation zu stellen.
Und du meinst, das diese "Aufrichtetendenz" die, im Verhältnis zur Rotationsgeschwindigkeit, im kleinerem Maße
auch beim Windradrotor auftreten könnte, Leistungseinbußen und sogar "ausserst rasche Materialermüdungen"
nach sich ziehen würde ? Dann müssen ja durch das schräg stellen der Achse immense zerstörrerische Kräfte entstehen ?

Grüsse

Bernd

[Carl von Canstein]

Hallo Bernd!
Entschuldige, wenn ich mich da einmische: Vermutlich rechnet Zitrusfrucht genausowenig wie Du oder ich mit immensen zerstörerischen Kräften, die an unseren langsamdrehenden Rotoren wahrscheinlich tatsächlich auftreten könnten, wenn sie denn schnell genug rotierten. Diese Kräfte, die bei einem langsam drehenden schräg stehenden Rotor nichtsdestoweniger in abgeschwächter Weise immer noch wirksam sein müssen, können durchaus wie eine kleinere oder größere Unwucht es auch tut über kürzere oder längere Zeiträume hinweg zu Materialermüdungen führen.
Ich hatte schon zum Zeitpunkt, als Klingei sein Vorhaben der schräggestellten Drehkreisebene hier einbrachte, bei mir gedacht:
Oweia !!!
Aber ich hatte mich seinerzeit nicht getraut etwas zu sagen, weil zu diesem Zeitpunkt schon einige Mitglieder dieses Forums mit mir unzufrieden waren wegen meiner ewigen Einwände. Es nützt ja nichts, wenn ich immer wieder behaupte, dass ich Probleme nur deshalb aufzeigen will, damit sie auch gelöst werden können.
Der Überbringer einer solchen Botschaft wird nun einmal nicht dafür geliebt dass er nervt, so ist das nun einmal!
Später, als Klingei seine bewundernswerte Cadzeichnung hier im Forum einbrachte, hatte ich allerdings leider übersehen oder vergessen, dass er auch das Thema mit dem schräg stehenden Rotor editiert hatte. Sonst hätte ich ihn ja zumindest privat nocheinmal darauf ansprechen und warnen können. Ausserdem sollte es durchaus noch andere Lösungen als die Schrägstellung des Rotors geben.
Eine die mir jetzt spontan einfällt wäre, durch eine Abdeckung des tiefer gelegenen Bereiches vor dem Rotor dafür zu sorgen, dass die - wenn dann auch stark verwirbelte - Strömung eher einer horizontalen Angriffsebene entspricht. Mit Verwirbelungen kommt unser Rotor schliesslich blendend zurecht.
Auch eine etwas zurückgesetzte Positionierung des Rotors auf einer Terasse könnte evtl. einen positiven Effekt haben.
Jetzt, da wir bei diesem Thema sind, würde ich auch sehr gerne eine entsprechend "falsche" Anströmung auf dem Prüfstand, also in verschieden hohen Abweichungen von der horizontalen Ebene nach oben und/oder unten anregen. Wir wissen doch noch garnicht, ob bzw. wann unser Rotor nachteilig auf einen zur Horizontalen veränderten Einwirkwinkel der Strömung reagiert. Ermunternd hinzu kommt, dass meine frühen Erfahrungen mit unserem Rotor deutlich genug eine recht hohe Toleranz gegen solche Einfallswinkel der Strömung aufgezeigt haben.
Einzig - es müßte noch im Labor nachgewiesen und verifiziert werden, damit man bessere Vorgaben zur Verfügung stellen kann.
Allerdings war ich erst jetzt durch den Beitrag von Zitrusfrucht auf die Wirkung der Kreiselkräfte gestoßen, ich dachte vorher eigentlich mehr ausschliesslich an eine Mischung aus den schwerkraftbedingten Lastwechseln bei Horizontalläufern und den Lastwechseln, die Du ja bei unserem Vertikalläufer inzwischen selbst sehr gut kennst.
Sicherlich lag ich damit nicht ganz daneben, aber das mit den Kreiselkräften kommt bestimmt noch dazu. Ich hatte das vollkommen übersehen und bin jetzt wieder einmal super dankbar dafür, das wir alle zusammen in diesem tollen Forum soviel voneinander profitieren können!
Also: Danke Bernd, danke Zitrusfrucht, danke Carl und alle anderen!
Eines ist ziemlich sicher: Wenn Du (Bernd) Deinen kleinen Versuchsrotor draussen horizontal legst, so übersteht er solche Windböen, wie Du sie auf Deinem Grundstück mit vertikal laufendem Rotor schon erlebt hast wohl kaum sehr lange. Nicht solange jedenfalls wie wenn er vertikal läuft! Dann nämlich - horizontal -kommen zu den uns bekannten typischen Lastwechseln des Vertikalläufers diejenigen des Horizontalläufers dazu und erhöhen die Belastung entsprechend.
Gruss, Carl

[Bernd]

Was bin ich froh endlich die vielen vielen Gefahren erkannt zu haben.
Endlich geht mir auf das ich nicht ein Windrad zu bauen hoffte, sondern eher etwas wie ein Atomkraftwerk, mit all seinen Risiken.
Da mir jetzt endlich nach und nach klar wird das alles um den Faktor 1000 komplizierter und gefährlicher ist als es mir
bisher erschien, werde ich nun sämtliche Bauvorhaben in Sachen Windenergie aufgeben.
Man, wie lange hat es gedauert bis ich das endlich kapiert habe !!

Was wäre ich nur für ein Riskio eingegangen. Ich danke allen, insbesondere Carl !!
Gut das ich vor Schaden bewahrt wurde !!
Ohne die unendlich vielen Warnungen wäre ich vielleicht ins Verderben gerannt !!!
Windenergie ist wirklich etwas, was absolut nicht zu bändigen ist.
Man muss unbedingt die Finger davon lassen, alles andere wäre ein leichtsinniges Spielen mit unkalkulierbaren Gefahren.
Ich verstehe nun alle Horrorszenarios die Carl immer wieder herauf beschwor.
Scherkräfte, gigantische Belastungen, Kreiselkräfte, kurze Lebensdauer etc. etc etc. etc. etc. etc. und die bis zum
Erbrechen beschworenen falschen Lagerungen haben mir gezeigt das die Nutzung der Windenergie im einfachen
Rahmen nicht realisierbar ist.
Die Risiken sind einfach vieeeeeel vielviel viel zu gross !!
Alles kann mal kaputt gehen und hält vielleicht nicht einmal 20 Jahre,vielleicht sogar noch weniger, um Gottes Willen.
Das darf man nicht einfach so hinnehmen.
Ich habe das endlich verstanden.

vielen Dank !!

Bernd