Darrieus-H-Rotor im Eigenbau

[Wind]

Hallo
Bin neu hier und will gleich mal mein derzeitiges Projekt vorstellen.
Es handelt sich um einen 3 blättrigen H-Rotor mit einem Durchmesser von 800mm
und einer Höhe von 700mm. Als Profil verwende ich ein Naca 0016.
Das ergibt eine Rotorfläche von 0,56 qm.
Da ich eigentlich vor hatte einen größeren H-Rotor zu bauen(2x2m), mich dazu ohne Vorkenntnisse
im Windradbau jedoch nicht durchdringen konnte, entschloss ich mich erstmal dazu ein Kleines zu bauen.
Sozusagen ein Modell, um überhaupt zu verstehen, wie gut der Rotor läuft, bzw wie er sich verhält und funktioniert.
Die Leistung Pw:
Pw=1/2 x p x A x v^3
Pw=1/2 x 1,25kg/m^3 x 0,56 x 9m/s^3
Pw=255,15 W

Wirkungsgrad cp liegt geschätzt bei 20%.
Also kann ich(wenn meine Rechnung stimmt) mir eine Leistung von ca.50W bei 9m/s Wind erwarten.
Als Generator habe ich mir einen Fahrradradnabenmotor vorgestellt.

Zur Bauweise der Fläche:
Styroporflächenkerne(mit heißem Draht geschnitten)
Alu-Holm,
Balsaholz Nasenleiste,
Abachifurnier als Beplankung,
160g Glasfasergewebe mit Epoxydharz auflaminiert.

Zur Bauweise des Rotorblatthalterung:
HDF Platte mit 160g Glasfasergewebe verstärkt

Bei der Bauweise des Mastes bin ich mir noch nicht sicher, es könnte einerseits eine Befestigung
auf einem Tripod werden, andererseits auch eine Stahlbügelbefestigung(also oben und unten gelagert).

Damit das ganze nicht zu trocken ist, werde ich einige Baustufenfotos reinstellen.
Hier mal ein Vorgeschmack, bzw so könnte der Rotor eventuell mal aussehen,wenn er fertig ist:

[Bernd]

Hallo Wind und herzlich willkommen hier im Forum.
Deine Rechnung scheint mir sehr realistisch zu sein, was aussergewöhnlich ist für jemanden
der beginnt sich mit der Materie zu befassen. Die meisten glauben an weit höhere erzielbare
Leistungen.
Die 50 Watt wirst du aus dem Fahrradnabenmotor aber nie heraus holen, weil dieser sich
bei deinem Windrad nie drehen wird. Der Grund ist das so ein Radnabenmotor ein recht hohes
Anlaufmoment hat, also die Kraft die überwunden werden muss bevor er andreht und damit er
weiter dreht. Nach unseren Erfahrungen liegt es bei einem Radnabenmotor ohne Getriebe bei
ca. 0,4Nm.

Diese 0,4 Nm kann dein Darrieus aber sehr wahrscheinlich im Stand nie oder nur bei Sturm
erzeugen, denn ein Darrieus entwickelt im Stand nur ein sehr sehr kleines Drehmoment. Das
ist auch gleichzeitig der grösste Nachteil dieser Bauart.
Außerdem würde auch die Nenndrehzahl des Nabenmotors nicht zu deinem Windad passen.
Der Nabenmotor hat eine Nenndrehzahl um die 200 U/min und ist daher nur für sehr langsam
drehende Windräder geeignet.

Gucken wir erstmal welche Drehzahlen wir bei deiner Konstruktion zu erwarten haben.
Das Darrieusprinzip ist ein Auftriebsläuferprinzip, das heisst dieser Rotor hat eine höhere
Umfangsgeschwindigkeit als die ihn anströmende Windgeschwindigkeit. Diese Umfangsgeschwindigkeit
im Betrieb dürfte geschätzt etwa gut 3 mal höher liegen als die Windgeschwindigkeit.
Bei 9m/s Wind würde dein Rotor also am Außenumfang mit ca. 30m/s rotieren. Ja das hört sich
heftig an, ist es auch, denn es bedeutet gleichzeitig das er bei diesen 9m/s Wind mit ca. 12 U/sec
bzw. 720 U/min rotiert. (Dein Rotor hat ca. 2,5m Umfang)
Soll er bei Sturm von 20m/s auch noch rotieren, dann dreht er dann mit 1500 U/min und bei Orkan
wären es sogar um die 2500 U/min !!

Du siehst also das dein Rotor zunächst mal extrem drehzahlfest gebaut werden muss, sonst zerlegt
er sich durch die Fliehkräfte. Eine Bremsvorrichtung wäre auch nicht schlecht falls du meinst das er
diese Drehzahlen nicht aushalten wird. Du brauchst auch einen Generator für hohe Drehzahlen
mit sehr sehr kleinem Anlaufmoment. Geradezu ideal für einen Darrieus wäre ein eisenloser
Generator. Welche Nutzung schwebt Dir denn vor, Akkuladung ?

Grüsse

Bernd

[jb79]

Auch von mir ein herzliches Willkommen.

Finde es wie Bernd außergewöhnlich daß du dich als Anfänger? nicht von den oft zu hoch gegriffenen und unrealistischen Angaben täuschen hast lassen die man oft im Netz findet sondern gleich mit recht realistischen Annahmen startest.
Mit dem Radnabenmotor wirds wohl nicht hinhauen, der wird nie die von dir angepeilten 50W bringen. Du wirst dich bei der Energiewandlung also für einen anderen Generator entscheiden müssen.

Freue mich auch schon auf erste Bilder vom Bau!

[Wind]

Hallo ihr zwei
und vielen Dank für die Rückmeldungen.
Bei meinen bisherigen Tests mit dem Rotor hatte ich ca. 60-100 1/min.(bei leichtem Wind)
Allerdings war der Einstellwinkel der Blätter an jedem Blatt unterschiedlich eingestellt.
Mir kommt vor, dass der Rotor aufgrund seines hohen Gewichts auf ein relativ hohes Drehmoment kommt.
Was ich bisher beobachten konnte:
-er läuft von alleine an
-der richtige Einstellwinkel an den Blättern ist sehr wichtig
-Mein provisorischer Mast ist zu labil und fällt warscheinlich bei
200 1/min in seine Einzelteile
-die Rotorblätter und Befestigung sind quasi unzerstörbar.

Den Strom zu nutzen, den ich irgendwann mal generiere, ist mir nicht so wichtig,
mir geht es mehr um die Ergebnisse wie Drehzahl, optimaler Einstellwinkel, Anlauf,...
Ich hab also erstmals einfach mal an die Ladung eines Akkus gedacht(12V Bleibatterie)
Deshalb sollte mein Generator min. 15 Volt schaffen.
Was mir als Alternative als Generator noch vorschwebt ist sowas(der kleinste):
http://www.zotloeterer.com/unser_untern ... otoren.php
Ansonsten fällt mir nur noch Selberbauen ein, wenn der Motor Eisenarm sein soll.

Bremse ist nicht vorgesehen, starke Stürme oder gar Orkane gibt es bei mir in den Bergen(Südtirol)
nicht.

Grüße Joachim

[Wind]

Hier mal die ersten Baubilder:
Die aus HDF bestehende Rotorblatthalterung Materialstärke 8mm

[Wind]

DIe Schneiderippen für das Naca 0016 bestehen aus 5mm Sperrholz
Der Ausdruck erfolgte mit dem Programm Profili 2.
Einen großen Fehler habe ich bisher gemacht, das Profil ist nicht an die Kreisbahn
angepasst.

[Wind]

Die fertigen Styrokerne inkl. 10mm Einschnitt für den Aluholm.

[Wind]

Das Alurohr ist aus dem Baumarkt(Obi) und hat 1mm Wandstärke

[Wind]

Die Endrippen sind aus leichtem Sperrholz(3mm).

[Wind]

Die Verbinder zwischen Flügel und Rotorblatthalterung geschieht mittels dieser
Drehteile. Man bekommt sie als Fertigteil für Sesselräder . Gewinde M8