Lenzrotor - Projektarbeit

[lamond]

Hallo Leute,

im Rahmen einer Projektarbeit an der Uni, müssen wir ein Windkraftanlage mit vertikaler Drehachse entwerfen. Dabei sind folgende Rotorprinzipen in Frage gekommen: Savonius, H-Darrieus und C-Rotor.
Einzige Vorgabe sind eine Leistung von bis zu 2kW. Zur Auswahl des Rotorprinzips haben wir versucht die einzelnen Vor- und Nachteile gegeneinander abzuwägen. Wir haben uns für den C-Rotor entschieden, wobei das wichtigste Entscheidungskriterium der Vorflügel war und die damit verbundene Eigenschaft bei kleinsten Windgeschwindigkeiten von selbst anzulaufen.

Wir stecken nun bei der Leistungsbetrachtung und Grobdimensionierung fest. Hier im Forum wird ja ein Leistungsbeiwert von 0,2 angenommen, was einem reinem Widerstandsläufer bei optimalen Verhältnissen entsprechen würde. Dabei sind uns nun folgende Fragen aufgekommen:

1. Ist der C-Rotor nicht eine Kombination aus Widerstands- und Auftriebsläufer? (Wobei der Vorflügel die Rolle des Widerstandsläufers und die Leitfläche mit einem aerodynamischen Profil die Rolle eins Auftriebsläufers einnehmen) Der Drehmomentverlauf am 50x50cm Rotor spricht ja auch eher gegen einen reinen Widerstandsläufer.

2. Wäre ein H-Darrieus mit Vorflügeln nicht ein "perfekter" C-Rotor bzw. dasselbe?

3. Gibt es Empfehlungen bezgl. des verwendeten Materials für die Flügel? Wir können uns nicht zwischen Alublech und GFK entscheiden. Macht eine Herstellung der Flügel aus GFK wegen der "Einfachheit" der Konstruktion überhaupt Sinn?

Ich würde mich sehr über eine Antwort von euch freuen!
MfG

[Wilfried]

Hallo Lamond,

willkommen im Forum!

1. Ist der C-Rotor nicht eine Kombination aus Widerstands- und Auftriebsläufer?

Vermutlich ja, ist aber bisher unbewiesen.

2. Wäre ein H-Darrieus mit Vorflügeln nicht ein "perfekter" C-Rotor bzw. dasselbe?

Wenn die Dimensionen für den C-Rotorstimmen. Berechnungstabellen dazu gibt es als Exceldatei zum Downloaden.

3. Gibt es Empfehlungen bezgl. des verwendeten Materials für die Flügel? Wir können uns nicht zwischen Alublech und GFK entscheiden. Macht eine Herstellung der Flügel aus GFK wegen der "Einfachheit" der Konstruktion überhaupt Sinn?

Für nur einen Rotor kommt m.E. nur Alublech in Frage, und für eine Serie wäre Kohlefaser sogar wirtschaftlicher als GFK - habe ich gerade von Faserfreund gelernt

Noch einfacher als C-Profile lassen sich Lenzflügel herstellen, welche nach neueren Erkenntnissen im Wirkungsgrad noch besser als C-Profile sein sollen und im Anlaufverhalten kaum schlechter sein können. Das solltet ihr im Team noch einmal abwägen.

Viel Erfolg und beste Grüße

Wilfried

[finn]

Also von der Herstellung her sind Lenz-Rotoren kaum zu toppen

[lamond]

Danke für die Antworten. Wir ziehen den Lenzrotor nun ebenfalls in Erwägung und werden nochmal darüber diskutieren. Kann man davon ausgehen, dass der Lenzrotor ein reiner Widerstandsläufer ist mit einer Schnelllaufzahl unter 1 ?

[Bernd]

Hallo Lamond und auch von mir ein herzliches Willkommen im Forum.

Reine Widerstandsläufer gibt es fast gar nicht.
Die meisten Bauprinzipien die als Widerstandsläufer bezeichnet werden, sind im Grunde eine Kombination
aus Widerstands- und Auftriebsläufer. Dennoch haben alle ein Nutz TSR von unter 1, zumindest alle die ich
bis jetzt testen konnte.
Über ein TSR von 1 hinaus kommen nach meiner bisherigen Erfahrung nur "reinrassige" Auftriebsläufer, wie
der Darrieus. Das "reinrassige" schrieb ich in Häkchen, weil selbst dieses Bauprinzip widerum Anteile eines
Widerstandsläufers hat, sonst würde er gar nicht anlaufen.

Nach meiner Erfahrung ähneln sich C- und Lenzrotor in ihren Eigenschaften ziemlich.
Beide habe fast das gleiche Nutz- und auch Leerlauf TSR.
Im Test erwirtschatete der Lenz aber deutlich mehr Nutzleistung.
Bei niedrigen Drehzahlen erwies er sich überaus drehmomentstark.

Grüsse

Bernd

[lamond]

Hallo Leute,

nach langer Abwesenheit hier im Forum, führen wir unsere Projektarbeit nun weiter. Wir haben uns nun zu einem Lenz-Rotor entschlossen. Die Frage um den Werkstoff der Flügel wurde mit GFK beantwortet, obwohl wir eigentlich lieber zum Aluminium tendiert haben. Da wir unsere Betreuer allerdings zufriedenstellen wollen, mussten wir uns derer Meinung beugen.
adius vo
Nun zu meiner Frage...unsere Lenzflügel sind 2m lang bzw. hoch und die Proportionen sind gemäß der Angaben von Lenz nach V2 gemacht worden. So kommen wir zu einem Vorflügel mit Radiuslänge 187,5mm und Leitfläche mit 612,5mm. Kann mir einer bitte sagen, wie nun die GFK Dicke zu wählen ist? Sind 3mm Wanddicke bei solchen Flügeln realistisch oder sollten es schon 10mm sein? Bei Aluminium würde ja eine Wanddicke von 2-3mm völlig ausreichen, aber wie gesagt beim Thema GFK haben wir nicht so den Überblick.

Grüße

PS.: Das Thema habe ich soeben geändert, also kann es auch verschoben werden ins Lenzforum.

[Flo Celle]

Hallo lamond,

also um diereckt deine Frage zu beantworten 3mm als reines Lamienart ist zu wapelich für 2 m allerdings sobald die "deckel" draufkommen und gut verklebt sind sieht das schon wieder anders auß dann könntes es grade so hin kommen es gibt zwei sichere varianten ihr könntet weine Wabe mit ins Sandwitsch geben oder oben und unten das laminat ansteigen lassen in der dicke so das ihr im schnitt betrachtet !sehr übertieben! eine sanduhr form bekommt. sollte die halterung (strebender)des Flügels allerdings nicht nur oben und unten am deckel angebracht werden sondern auch in der mitte des rotors so sollten 3mm auch ausreichen und nur an den befestigungspunkten das laminat verstärkt werden wenn ihr allerdings eine "Wanda" als Lenzrotor in beracht zieht dann sind durch die wölbung der Leitfläche 3mm ausreichend
Gruß Flo