Hallo "Windfreunde",
dies ist mein erster Beitrag, denn ich interessiere mich erst kürzlich für VAWT und das "Fieber" läßt mich nicht mehr los, denn ich plane eine kleine WKA für mein Gartenhaus in Niederösterreich. War von Anfang an für "Vertikale" begeistert... aber erst durch viele Recherchen von den ursprünglichen Ideen (-> Savonius -> Darrieus -> Kombination von beiden) doch endlich zum C-Rotor und mittlerweile auch ein wenig(?) zum Lenz-Rotor gekommen. Warum, will ich weiter unten erklären.
Meine Anmerkungen zur (verwirrenden) Diskussion +9 oder -9° sind folgende:
Die Abbildungen (technischen Zeichungen) von Lenz1/2 sind nicht naturgetreu! Denn die Verhältnisse von wing chord / wing diameter sind in den Abbildungen mit ca. 2,42/2,96 dargestellt. Laut Angaben müssten diese aber 2,02/2,13 betragen. Das macht das Leben eine CAD-Zeichners nicht leichter! Aus diesem Grund eine weitere Abbildung von mir:
Zur Erklärung:
Der Flügel in Magenta stellt die Größenverhältnisse für Lenz1 mit Radius 500 mm dar. Das grüne Teil ist aus Wolles Vorlage (+9°) entnommen. Hier mußte ich jedoch schätzen, denn ein Dreieck ist entweder durch zwei Seiten und den einschließenden Winkel ... oder ... oder ... definiert. Ich habe 43°zwischen den roten radialen Linien geschätzt (gemessen!) angenommen. Die Dimension der (grünen) Platte (Wolle) scheint mir, nach Angaben der vorliegenden Lenz1/2-Zeichnungen, für einen 0,5 m-Rotor deutlich zu groß! Die (fast nicht sichtbare) graue Fläche, ist der Versuch die "trailing edge" auf den Kreisumfang zu ziehen. Und auch ich komme zu einem ähnlichen Wert wie Wolle (14°)! Die anderen Varianten habe ich mir gespart. Denn es gibt einfache Gründe dafür.
Zum Problem:
+ (plus) oder - (minus) 9°! Ich möchte hier keine alten Weißheiten widerkauen, aber zur Erklärung des Problems zwei Zitate von Felix von König aus "Wie man Windräder baut" (4. Aufl.), um endlich mit der Frage plus oder minus ins Reine zu kommen:
Liegen die Staukörper jedoch schräg in der Strömung, so teilt sich die Windkraft in zwei Komponenten und zwar in eine Widerstandskomponente in Richtung des Windes und in eine quer zur Windrichtung, die man Auftrieb nennt.Und mit "schräg" ist hier "die dem Wind zugewandte Seite nach oben" gemeint, was die (minus!) -9° doch nicht sind! Denn -9° erezugt nur einen "Ab"-, aber keinen "Auf"-Trieb!
Außerdem schreibt von König auch noch folgendes:
Wir brauchen aber einen hohen Auftrieb und so muß man einen größeren Anstellwinkel a mit 6° oder 7° wählen und die höheren Wirbelverluste in Kauf nehmen, die … mit falscher Anstellung recht erheblich anwachsen.Aber das braucht man ja nicht passionierten Windradbauern zu erklären. Es wunderte mich nur die Diskussion, ob und warum welche Winkel sinnvoll wären.
Aber auch diese Thematik hat mich zum Denken bewogen. Meines Erachtens ist der Lenz1 eine gute Idee, aber die Leitflügel haben noch kein wirklich gutes Design im Sinne eines aerodynamischen Optimums! Aber vielleicht wäre dies die Lösung zu einer weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades (41%)!? Aber dann (bitte) in der richtigen Richtung
In diesem Zusammehang auch ein Wort zum C-Rotor: nachdem sich hier die Leitflügel auf der Kreisfläche bewegen, ist auch hier das Auftriebsprinzip - sofern man überhaupt davon sprechen darf - nicht wirklich optimal gelöst. Für mich ist es ein modifizierter Widerstandsläufer, der mir aber trotzdem recht gut gefällt.
Beim Vergleich von Lenz1 mit Lenz2 fiel mir folgende Modifikation besonders auf: Beim Lenz1 gibt es eine Center Drum, die die Strömungsdynamik, im Inneren des Rotors, positiv beeinflußt. Leider wurde diese beim Lenz2 völlig vernachlässigt und (stattdessen?) die Flügel mit -9°angeordnet. Umso verwunderlicher ist der enorme Wirkungsgrad! Es macht deshalb auch nicht viel Sinn, Lenz1 mit Lenz2 direkt zu vergleichen. Denn alleine die Summe der wing chords, im Verhältnis zum Umfang des Rotors unterscheiden sich enorm (L1/L2 = 27/38%). Ganz zu schweigen von den viel mächtigeren Vorflügeln, die eventuell das Anlaufvermögen des Rotors verbessern, aber auch den Widerstand, über mehr als der halben Rotationsbahn, erhöhen
Ein Vorschlag: Wäre es nicht verlockend, den Drum-Körper gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, so dass die Drum-"Kante" mit der trailing edge des benachbarten Flügels näher zusammenzurücken, um mit dem nachlaufenden Flügel (mehr) +/- parallel zur Windrichtung stehen? Aber das will ich erst noch einmal in einer weiteren Zeichnung ausprobieren. Aber auch eine Variation des Drum-Radius' wäre interessant, um den Einfluß der dadurch induzierten Druckunterschiede auf das Leistungsspektrum zu untersuchen?
"Grau mein Freund ist alle Theorie..." auf weitere Kommentare - vielleicht dann auch aus der Praxis freue ich mich jetzt schon.
Mit "windigen" Grüßen aus AT
Armin