Savonius - Berechnung der wirksamen Fläche

[Pianoblau]

Hallo,

erstmal Gratulation zu diesem hervorragenden Forum und dem Engagement hier. Ich denke ich habe bei Euch genau das passende Forum gefunden. Ich wohne in Dänemark und ich möchte kleine Vertikal Turbinen bauen um z.B. Energie auf Booten zu erzeugen. Man könnte eine VAWT z.B. in das Backstag einbauen wo dann ohne Gefahr für Kopf und Schultern oder ähnliches Energie für die Bordbatterien produziert wird. Mein Ziel ist es, mein Segelboot unabhängig von Landstrom zu machen und nur mit 12V oder 24V zu arbeiten.

Aber jetzt zu meiner Frage: Wenn ich die wirksame Fläche eines Savonius berechnen möchte der - sagen wir - aus zwei Halbschalen besteht, dann darf ich doch sicher nur die eine Halbschale zur Berechnung verwenden, da die andere ja dem Wind entgegenwirkt, oder? Genau genommen müsste ja für die zweite Halbschale ein negativer Wert eingefügt werden.

Hat jemand eine Tabelle für Savonius und Canstein Rotoren, wie man die windwirksame Fläche / Oberfläche berechnet? Ist bei einem C- Rotor sicher noch viel schwerer als beim Savonius. Und gibt es ggf. eine Tabelle mit den Wirkungsgraden der verschiedenen Rotorsysteme?

Würde mich über eine Antwort freuen & auf bald

[Mark]

Nachdem was ich gelesen hab muss man die Fläche nehmen die sich komplett in den wind stellt.

z.B. wenn sein Savonius 1m hoch und 1m breit ist hast du 1qm² Windfläche.
Ein Canstein mit einer Flügelhöhe von 1m und einen Durchmesser von 1m hat ebenfalls 1qm².


(wobei mich diese Werte auch immer etwas skeptisch machen....)

[Bernd]

Hallo Pianoblau, hallo Mark
Herzlich willkommen in unseren interessanten Forum der Windenergienutzung mit Vertikalwindrädern.

Mark du hast Recht. Die Fläche die das Windrad dem Wind entgegen stellt, man spricht auch von
überstrichender Fläche, ist die die man für die Berechnungen als Grundlage nimmt.
Es werden weder Flügeloberflächen noch halbe Rotorflächen heran gezogen, sondern immer
die vom Rotor auf seinem Umlauf bestrichene Fläche. Dein Beispiel ist also völlig richtig.

Es ist sicher so das bestimme Bereiche dieser Fläche mehr Energie erzeugen als andere, aber das
ist auch beim Horizontalläufer so. Auch bei dem erzeugen die äusseren Flügelbereich mehr Energie
als die inneren. Es zählt aber immer die von den Flügeln überstrichene Fläche.

Pianoblau ich freue mich das du den C- Rotor mit dem Savonius vergleichen möchtest.
Beide Systeme sind quasi artverwandt und haben auch ähnliche Eigenschaften was z.B. die
niedrige Drehzahl oder das hohe Anlaufmoment anbelangt.

Grüsse

Bernd

[Constant]

Hallo Pianoblau.

Wenn du eine Entscheidung für ein (oder mehrere) Segelboote treffen willst, gibt es schon Unterschiede zu berücksichtigen, obwohl bei beiden Anlagen sowohl die Leistung wie der Winddruck ziemlich gleich sein wird.
Die wesentlichen Unterschiede sind:
A) Das Gewicht: Ein C- Rotor wird nur etwa die Hälfte bis 1/3 so viel wiegen, wie ein Savonius-Rotor.
B) Der Schnelllauf: Ein C- Rotor wird nur etwa 66% der Umdrehungszahl erreichen, wie ein gleich großer Savonius-Rotor.
C) Diese beiden ersten Feststellungen machen sich deutlich bei den Kreiselkräften bemerkbar, dies insbesondere, wenn du den Rotor oben am Mast eines Seglers befestigst, wobei dies zweifelsohne der beste Platz wäre.
D) Natürlich macht sich der Unterschied in der Umdrehungszahl auch beim Antrieb des Generators bemerkbar.
E) Er macht sich aber ebenfalls beim Gegendrehmoment des Generators bemerkbar und irgendwie musst du das Ding befestigen.
F) Der Arbeitsaufwand für einen C- Rotor wird höher sein, obwohl es hier schwierig ist, einen Prozentsatz festzulegen, weil man logischerweise unterschiedliches Material zur Herstellung nutzen kann.
G) Zur (unterschiedlichen) Optik ist es schwer eine Meinung abzugeben, aber auch diese ist irgendwie wichtig.

Ich bin mir bewusst, dass diese Entscheidung sehr individuell ausfallen wird, hoffe allerdings, mit diesen Überlegungen ein wenig bei deinem Entschluss mitgewirkt zu haben.

Gruß
Constant

[Windfuchs2]

Hallo Miteinander,

Ich habe die Absicht einen Savoniusrotor zu bauen,3,5 kW Langsamläufer.
Die Fa. Windside hat in Ihren Techn. Daten bei Ihren Modellen Maßangaben mit denen man was anfangen kann.
Größe-Leistung.
http://www.windside.com/products.html
http://www.windside.com/technical.html#WS-2B

Gruß Windfuchs2

[Bernd]

Ups... das sind ja merkwürdige Dinger.
Die scheinen wohl alle auf Sturm ausgelegt zu sein. 15m/s... 18m/s...20m/s
Ich habe nie so hohe Angaben für die Nennwindgeschwindigkeit gesehen, gleichzeitig aber
auch nie so geringe Angaben für die Nennleistung. Das ist ja geradezu ein Witz.
Bei 4m² Windradfläche erzielt das WS 4A nur 240 Watt Nennleistung und das bei 18m/s.
Gleich mal rechnen....

Bei 18m/s führt der Wind ca. 3500 Watt je Quadratmeter mit sich.
Das WS 4A hat 4 m².
Der Wind liefert also ca. 14.000 Watt an Leistung.
Davon kommen laut Herstellerangabe effektiv 240 Watt aus dem Windrad heraus. (12 Volt 20 A)
Macht einen Wirkungsgrad von ca. 1,7 % !!!!

Na klasse, wieviel haben die schon verkauft ?

Es handelt sich aber nicht um eine Savonius Konstruktion, denn Savonius bedeutet durchströmter Rotor.
Das grundlegende an der Erfindung des Herrn Savonius ist gerade der Spalt im Inneren der die Luft
auch die andere Seite des Rotors strömen lässt.
Ich würde die gezeigten Rotoren eher als helixförmige Halbschalenrotoren bezeichnen.

EDIT:
Ich sehe gerade ganz unten zwei weitere Tabellen, da ist nicht mehr die Rede von max. 240 watt.
Rechnet man die Werte dort durch, kommt man auf 7,1 bzw 10 % Wirkungsgrad, wobei 10% wohl theoretisch
und 7,1 % praktisch an einer Akkubank ermittelt sind, laut Text.
Alles irgendwie eine Katastrophe.

Die Fa. Windside hat in Ihren Techn. Daten bei Ihren Modellen Maßangaben mit denen man was anfangen kann.
Größe-Leistung.

Das verstehe ich jetzt nicht ganz oder war es ironisch gemeint ?
Gehen wir nach deren Angaben müsste dein geplanter 3,5 Kw ja absolut riesengross werden.

Grüsse

Bernd

[Windfuchs2]

Danke Bernd,

die verlangen ja irrssinge Preise,hab die mal vor 20 Jahren schon auf der Handwerksmesse gesehen.
Habe aber noch nichts nachgerechnet.Die kann man wohl vergessen.Ist ne finnische Fa.
Machen wohl aus guten Grund keine Wattangaben.
Gruß Windfuchs2

[Bernd]

Ich will dich aber keineswegs davon abhalten einen grossen Savonius zu bauen !

Grüsse

Bernd

[Windfuchs2]

Hallo Bernd
Die Verhältnismäßigkeit muß stimmen,ist mir fast peinlich daß ich nicht selbst nachgerechnet habe.
werde mich wahrscheinlich einen 4 Flüger 2x C-Rotor 2x Darrieus entscheiden ,was würdest du davon halten ?
Was hältst von Lenz im Vergleich,gibt da schon Erfahrungen?

Gruß Windfuchs2

[Bernd]

Von einer Kombination verschiedener Rotorblattprinzipien gekoppelt an ein und derselben
Achse halte ich eher wenig. Der Grund sind die unterschiedlichen Schnelllaufzahlen der
Bauprinzipien. Das bedeutet das bei dieser Kopplung unter Umständen ein Flügel schneller
laufen will als der andere.

Vom (simpel ausschauenden) Lenz Rotor halte ich derzeit, nach meinen eigenen Tests, ne ganze Menge.
Im Prinzip ähneln sich die drei Konstruktionen, C-Rotor, Savonius und Lenz-Rotor in ihrer Funktion.
Alle drei laufen belastet langsamer als die Windgeschwindigkeit, sind nahezu lautlos und haben ein
hohes Drehmoment.
C-Rotor und Lenz haben die Hebelwirkung weitesgehend nach aussen verlagert, das heisst hier wirkt
die Kraft des Windes am Ende des Tragsarms.
Beim Savonius finde ich die reine Masse recht gross, dafür ist er einfach zu bauen.

Grüsse

Bernd