Savonius vielflügelig

[Herz_aus_Stahl]

Hallo erstmal, ich bin der neue

angeregt durch



und

http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Dreiecke.PNG,
sowie der Diskussion mit der "Düse" beim C- Rotor, hab ich überlegt, ob es nicht sinnvoll ist, wie bei der Turbine aussen z.B. einen Ring als Stator mit z.B. 32 Profilen zu bauen, die einen 32-fachen Savonius antreiben und die Anströmung optimieren. Gibts sowas schon? Es gäbe nämlich viele Vorteile einer solchen Konstruktion, die durch die Profile Beschleunigte Luft würde im Inneren Druck aufbauen und beim Verlassen des Rotors die Energie wieder an den Rotor abgeben.
Aber vielleicht irre ich da ja auch, ich bitte um Meinungen.

Sowas mit Stator z.B.

Die haben sowas gebaut, sieht aber nicht "fertig" gedacht aus... http://www.gual-industrie.com/Doctech.pdf



Gruss
Oliver

[Carl von Canstein]

Hallo Oliver!
Herzlich willkommen in unserem Forum!
Die Idee mit dem Savonius als Mantelturbine mit vielen Fluegeln ist technisch sicherlich ein interessantes Thema. Ob man durch die Vielzahl der Fluegel eine hoehere Leistung erzielt laesst sich schwer vorhersagen, nichts ist besser als eine Untermauerung einer Idee durch einen praktischen Versuch.
Generell ist es meine Auffassung, dass sich der Savoniusrotor mit seinen guten Eigenschaften am besten konstruktiv beherrschen lesst, wenn seine Abmessungen sehr klein und kompakt bleiben. Wenn die auf ihn einwirkende Stroemung vorher durch Statorfluegel verstaerkt wird, sollte ein solcher Rotor mit kleinen Abmessungen mit dem entsprechend vorteilhafter Statik der hoeheren Stroemung entsprechende Leisung erbringen.
Der Vorteil: Die mechanisch beweglichen, dem Materialverschleiss ausgesetzten Teile sind so viel guenstiger bemessen! Die dann groesseren Statoren sind ja keinem mechanischen Verschleiss ausgesetzt!
Von diesem Grundgedanken geht sicherlich auch der kommerzielle Hersteller: TMA Wind aus. http://tmawind.com/
Dort werden jedoch weniger Fluegel und Statorflaechen eingesetzt.
Man hoert manchmal Zweifel an dieser Technik, weil sie sehr gross und bauaufwendig erscheint.
Ich selber bin davon ueberzeugt, dass es eine sehr gute dauerhafte Loesung ist, die wenig Wartung erfordert und sicherlich akzeptable Ergebnisse bringen kann.
Andererseits kann ich gut verstehen, dass manche Leute bei dem Gedanken zurueckschrecken, ein so grosses Bauwerk koenne den ganzen Garten ausfuellen!
Fazit: Vorausgesetzt, man verfuegt ueber ausreichend Stellraum (eine groessere Parklandschaft worin so ein Bauwerk dann nicht zu sehr dominiert) dann laesst sich erwarten, dass man viel Freude an so einer Windturbine haben kann. Die kann bestimmt ohne Schaden 100 Jahre alt werden!
Gruss Carl

[Herz_aus_Stahl]

Da stellt sich die Frage, ob der Stator auch zur wirksamen Fläche gehört? Wie gross sollte so ein Savonius denn sein um ca. 300W zu erzeugen? Wenn der Stator auch zur wirksamen Fläche gehört, kann man den Savonius in den Dimensionen eines "normalen" bauen und sollte die gleiche Leistung erhalten mit weniger bewegter Masse.

Oder seh ich da was falsch?

Der Vorteil von dem Stator ist doch auch, dass der Rückdehende Teil des Rotors nicht dem Gegenwind ausgesetzt ist.

gruss
oliver

[jb79]

Das Prinzip müßte eigentlich beim C- Rotor auch funktionieren und wenn man sich von Bernd gepostete Diagramm ansieht 3 Vorteile bringen:

1.) Weniger bewegte Massen
2.) Reduktion der Rotorabbremsung im Bereich 240-270°, weil der Wind dort nicht hinkommt.
3.) verstärkte Anströmung der Flügel mit dem optimalen Winkel (30°) bzw. im Lee (windabgewandten Bereich) mit ca. 210° statt 180°, was nur geringe Verluste gegenüber 180° Anströmung bedeuten würde.

Wenn die Statorblätter dann noch verstellbar gemacht werden, also in ihrer Mitte gelagert und über einen drehbaren Ring zu verstellen, dann könnte man den optimalen Anstellwinkel durch Probieren finden.

[Carl von Canstein]

@Oliver: Die Statorflaeche ist sicherlich als stroemungskonzentrierende Flaeche Bestandteil des Gesamtwirkungsgrades, jedoch leider nicht im gleichen Verhaeltniss wie ihn ein normaler Rotor mit vergleichbarer Flaeche zum Wind haben wuerde.
Ich kenne die genauen Verhaeltnisse dort nicht genau, gehe aber davon aus, dass man bedeutend mehr Statorflaeche fuer gleiche Leistung benoetigen wuerde wenn man zwei gleichgrosse dieser verschiedenen Systeme miteinander vergleicht.

@ JB79: Du hast sicherlich recht, dass es moeglich waere, den Rotor mit durchstroemten Fluegeln genauso durch aufgestellte Statorleitflaechen zu mehr Leistung zu trimmen.
Allerdings laesst sich unser Rotor mit weniger Materialaufwand groesser bauen als ein Savoniusrotor, weshalb aus vorher bei Oliver schon angegebenem Grund bei uns wahrscheinlich die Vergroesserung des Rotors die kostenguenstigere und effektivere Methode sein duerfte. Der Savonius eignet sich nun einmal durch seine konzentrisch angeordneten Blaetter und wirksame Durchstroemung des Turbinenraumes besser fuer eine Anstroemung die ja am Modell auch konzentrisch ausgerichtet ist. Das vermute ich jedenfalls, beweisen kann ich es nicht ohne vorher entsprechende Versuche gemacht zu haben.
Unser Rotor hat ja quasi schon stroemungsverstaerkende Leitflaechen die allerdings als Leitflaechen im Fluegel selbst mitlaufen.
Prinzipiell sollte es jedoch moeglich sein, auch stroemungsverstaerkende stative Flaechen an unserem Rotor zu nutzen. Ich vermute allerdings, dass die guenstigste Form dieser Nutzung darin bestehen koennte schon vorhandene stroemungsverstaerkende Flaechen, beispielsweise Gebaeude oder landschaftliche Positionen mit mehr Wind als normal, zu nutzen.
Wie gesagt laesst sich unser Rotor groesser bauen als der Savonius, ohne dass deshalb Unwucht und Lastwechsel so drastisch ins Gewicht fallen.
Grenzen gibt es, die Statik und Stabilitaet betreffend natuerlich auch bei uns, nur wurden diese noch nicht im Experiment so eindeutig ausgelotet wie bei Savonius!
Letzten Endes muesste das alles mal ausprobiert werden, dann haben wir Gewissheit!
Gruss, Carl

[Bernd]

Ich finde den Einwand von Carl gut, das man eine Statorfläche vermutlich nicht gleich
einer Rotorfläche setzen kann. Auch ich vermute das durch die Umlenkung der Windströmung
ein nicht unerheblicher Teil der im Wind vorhandenen Energie verloren geht. Ich gehe zwar davon
aus das man am Ende mehr Energie erntet als ohne Statorkonzentratoren, aber zu 100% kann
man die Statorfläche nicht zur aktiven Rotorfläche hinzuzählen.

Grüsse

Bernd

[Carl von Canstein]

Ein gutes Beispiel welches Bernds Worte aussagekraeftig belegt ist das BERWIAN (Berliner - Wind - Anlage) Projekt von Professor Ingo Rechenberg, Papst fuer Bionik und der Erste, der mit einer Anlage eine um den Faktor 10 verstaerkte Energieausbeute mit einem entsprechenden Konzentratorleitflaechen ausgesetzten Windrad erzielen konnte. Ein Quantensprung, da man bis dahin maximal nur etwa die 2 1/2 fache Leistung hinter einer Leitflaeche als Stroemungskonzentrator erzielen konnte (Verglichen mit der Energieausbeute im Wind ohne Konzentratorflaechen) !!!
Der Konzentrator von Prof. Ingo Rechenberg bestand aus einem Ring konzentrisch angeordneter, sternfoermig aufeinander gerichteter aerodynamischer Fluegelprofile in einer justierbaren Anstellung des Anstellwinkels zum Wind als Statorflaechen, hinter denen in der Mitte in einem gewissen Abstand vom Statorenring ein sehr kleines Windrad im Wirbelstrom der ablaufenden Stroemung dieses Wunderergebniss erbrachte. Dieses Windrad haette mit seiner Flaeche zum Wind vielleicht 50 mal in die Flaeche des Statorenringes gepasst. Somit war die Statorflaeche um mehrere dutzend Male groesser als die des eigentlichen Windrades!
Was wiederum nahelegt, die landschaftliche Umgebung genau nach Windverhaeltnissen zu beobachten, denn auch in der Natur kommen derartige - wenn auch selten so drastische - Konzentrationen der Stroemung vor. Nicht jeder kann sich so einen Stroemungskonzentrator nach Prof. Rechenberg leisten und so ist es gut, wenn man auf kostenguenstigere Alternativen ausweichen kann. Die Arbeit von Prof. Rechenberg sollte man also als Grundlagenforschung wuerdigen und nicht als Vergleichsobjekt zu marktueblichen Windraedern missverstehen!
Wenn man bewusst darauf achtet, wird man bald feststellen, dass sogar am eigenen Haus und im Garten Standort nicht gleich Standort ist! Es gibt Orte, wo der Wind staerker blaest als normal! Das kann einem passieren, der durch eine Unterfuehrung laeuft und einen Luftstrom verspuert, wo draussen nur wenig Wind zu spueren ist. Aber auch Hausecken koennen sehr zugig sein und Taeler zwischen Bergen oder Schneisen im Wald! So etwas liesse sich sicherlich nutzen wenn man nur darauf achtet...
Gruss, Carl

[Herz_aus_Stahl]

Zug ist immer ein guter hinweis, der Stator macht ja im Grunde nichts anderes als gezielt Zug zu erzeugen. Die Aufwind-WKAs machen ja nichts anderes, selbst ein Kamin nutzt das ja(wenn auch da noch thermische Effekte dazu kommen).

Das Beriwan-Projekt kenn ich auch, in Turbinen wird ja auch ein Stator genutzt, wenn der Leistungsverlust bedeuten würde, hätte er sicher keinen festen Platz in unseren Triebwerken gefunden.

[Bernd]

Jede Umlenkung eines Luftstroms kostet Energie, die der Luftströmung entzogen wird.
Trotzdem wird bei dem von Dir genannten Bauprinzip durch die Statoren dem inneren Rotor
zusätzliche Energie zugeführt. Was wir sagen wollten ist schlicht der Einwand das man die zusätzliche
Statorfläche vermutlich nicht zu 100% der Rotorfläche hinzu rechnen kann. Das durch die Statoren
ein Leistungsverlust auftritt, der bewirkt das am Ende weniger Leistung vorhanden ist als ohne
Statoren hat ja niemand behauptet.

Es gibt aber noch einen weiteren Punkt den man beachten sollte. Wird dem Wind ein "Hindernis"
zu massiv und zu dicht, weicht er aus ohne es zu durchströmen. Das heisst man muss trotz aller
Maßnahmen zum Anstauen von Wind für eine genügend durchlässige Bauweise sorgen sonst geht
der Schuss in die falsche Richtung los. Das mit dem Anstauen funktioniert also nur bis zu einer
gewissen Grenze produktiv, siehe Betz Regel.

Grüsse

Bernd

[Carl von Canstein]

Ich wage mich jetzt einmal so weit vor, zu vermuten, dass bei Turbinen die Statoren weniger stark der Stroemungsverstaerkung als der Umlenkung der Stroemung dienen, so dass diese in einem guenstigeren Winkel auf die Rotorschaufeln treffen und so mehr Antrieb erzeugen kann. Dabei erhitzen sich wahrscheinlich diese Statorblaetter auch durch Reibung,nicht nur durch die Verbrennung heisser Gase, was zumindest ein Hinweis fuer Verluste im Sinne ungenutzter Energie sein duerfte. Streiten wuerde ich deshalb nicht, ich bin kein Daniel Duesentrieb!
Man betrachte mal den Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren, der von Turbinen liegt zwar etwas hoeher als Kolbenmaschinen...
Gruss, Carl