Projekt Windrad

[Rene]

Hallo erstmal.
Ich bin René aus dem schönen Westerwald.
Ja, da wo der Wind so kalt über die Höhen pfeift.
Und genau deshalb plane ich schon eine geraume Zeit, eine kleine Windkraftanlage zu bauen. Nachdem wir im September 2019 eine knapp 10kw Photovoltaik Anlage bekommen haben, hat sich unser Strombezug aus dem Netz um ca. 32% reduziert.
Wir haben uns damals bewusst gegen einen Solarspeicher entschieden, da der sich im besten Fall, nach seiner Lebenszeit von etwa 10 Jahren, gerade einmal selbst bezahlt hätte.
Darauf flammte jetzt die Idee wieder auf, ein Windrad selber zu bauen und damit speziell in der dunklen Jahreszeit und auch in der Nacht etwas mehr Eigenstrom zu produzieren.
Meine Wahl viel dann jetzt auf den C-Rotor. Allerdings kommen jetzt nach und nach einige Fragen auf und ich hoffe auf eure Hilfe bei der Beantwortung.
Grundsätzlich würde ich planen, einen "Doppelstöckigen" Rotor zu bauen.
Von der Dimension her dachte ich an 2 m Durchmesser und 1,5 m Höhe mit 3 Rotorblättern. Mit den 2 Etagen, die um 60 Grad verdreht zueinander, also 3 m Gesamthöhe. Was meint ihr dazu?
Des weiteren stellt sich natürlich die Frage welche Bauform und Leistung von Generator? Mein Favorit wäre ja ein Scheibengenerator direkt auf der Rotorwelle, den ich selber bauen wollen würde.
Oder besser ein Schnellläufer mit Getriebe davor.
Aber egal welches System, er sollte ein relativ breites Band an Windgeschwindigkeit abernten können.
Im Durchschnitt haben wir hier bei uns ca, 4,3m/s und meistens böhigen Wind mit Geschwindigkeiten um die 10-16m/s.
Wenn der Generator ab etwa 5m/s schon wenigstens einen kleinen Ertrag bringen würde, wäre das okay.
Dann wäre das nächste, was macht die Anlage zum Beispiel im Herbst, wenn es wieder so richtig windet? Dann sind meist an ein paar Tagen in Folge Geschwindigkeiten um die 100km/h drin.
Ich arbeite in einem Sondermaschinenbau und kann mir dort prinzipiell mit Gerät und Material gut helfen.
Ich wäre euch sehr dankbar für eure Einschätzung meines Vorhabens und zielführende Vorschläge zur Umsetzung.

Eins noch. Die Anlage soll mich nicht autark machen! Sie dient lediglich als weitere Minderung des Bezugstromes, als kleine alternative zum Solarspeicher und vor allem, dem Spaß an der Freude.
Ich hoffe auf eure Unterstützung und baldige Antworten.
Gruß Rene

[herbk]

Guten Morgen Rene,

was ich im Anschluß so schreibe hört sich erst mal so an als ob ich Dir das Projekt madig machen möchte, - will ich nicht, ich möchte nur dass Du weißt worauf Du dich einlässt...

Wir haben uns damals bewusst gegen einen Solarspeicher entschieden, da der sich im besten Fall, nach seiner Lebenszeit von etwa 10 Jahren, gerade einmal selbst bezahlt hätte.

und weshalb dann jetzt der Gedanke an ein Windrad?

Du schreibst oben, dass Du durch die Solaranlage Deinen Strom Zukauf um etwa 32% reduzieren konntest. Ich schätze dass Du den Strom Zukauf maximal um weitere 10% senken kannst, bei Kosten die wahrscheinlich höher sind als ein 10kWh Akkuspeicher heute kosten würde.
Das ist jetzt aber nur eine seeehr grobe Einschätzung, den auf Basis Deiner Aussage

"Im Durchschnitt haben wir hier bei uns ca, 4,3m/s... usw"

kann man keine seriöse Berechnung aufbauen. Wenn Du einigermaßen zuverlässige Aussagen zum möglichen Ertrag haben möchtest, dann musst Du die Windverhältnisse an dem Standort wo das Windrad hin soll über einen bestimmten Zeitraum messen...

Aber egal welches System, er sollte ein relativ breites Band an Windgeschwindigkeit abernten können.

Na ja, das ist bei einem kleinen Windrad eigentlich immer gewünscht, und der Faktoren der es so komplex macht... Wechselnde Windgeschwindigkeit = wechselnde Spannung und Frequenz am Generator Ausgang. Beides muss auf einen Netzverträglichen Nenner gebracht werden ! Das ist aufwendig, kostet und ist ohne Zwischenspeicherung sehr ineffizient.

als kleine alternative zum Solarspeicher und vor allem, dem Spaß an der Freude.

Wenn es Dir vorrangig um den Spaß an der Sache geht gerne, - wirtschftliche alternative zum Solarspeicher (Akku) nein, denn das sehe ich als nicht möglich...

[Rene]

Hi.
Danke für deine Einschätzung.
Mir geht es in erster Linie eigentlich wirklich darum, wieder mal ein Projekt zu realisieren, welches anschließend auch einen Nutzen hat.
Was die kosten angeht, sollte die Planung so bestehen bleiben, so habe ich an Material für den Rotor ca. 500 € kalkuliert. Materialpreis bekomme ich den EK plus Märchen-Steuer. Dann wären die Rotorflügel aus Alu und alles andere aus Stahl.
Die kosten für den eventuell zu bauenden Generator, bei ca. 300€. Da auch bis auf die richtigen Magnete und Kupfer zum wickeln, alles über die Firma zu bekommen ist.
Einzig beim Mast bin ich noch am überlegen. Ein 6m hoher Gittermast ist vorhanden. Wenn ich den für eine stabile Lagerung umgebaut bekomme, fallen auch dort keine zusätzlichen Kosten an.
Ein geeigneter Wechselrichter, eventuell auch ein kleiner Zwischenspeicher mit Laderegler, müsste dann noch besorgt werden.
Ich habe mir Persönlich ein Budget von 4000€ gesetzt, und denke mal das ist machbar. Bitte berichtigt mich, sollte ich mich da irgendwie verhauen haben.

Zum Wind kann ich momentan nur sagen, was mein Nachbar an Daten mit seiner Wetterstation in den letzten 14 Monaten gesammelt hat. Der Windmesser ist etwa 30m vom geplanten Standort entfernt und auf einer 3m hohen Stange.

Mir ist auch bewusst, das man nicht wirklich eine Wirtschaftlichkeitsrechnung machen darf.

Aber die Definition von Hobby: Mit dem größt möglichen Aufwand, den geringst möglichen Nutzen erzielen.

[Ekofun]

Hallo Rene,

welche Generator planen Sie,Windrad hat sehr nidrige Drehzahl.?

Grüße

Ekofun

[herbk]

Hi Ekofun,

Hallo Rene,
welche Generator planen Sie,Windrad hat sehr nidrige Drehzahl.?
Ekofun

ersten Beitrag lesen: C Rotor 2m Durchmesser, - also: ja, sehr niedrige Drehzahl...

[herbk]

Hi Rene,

na ja, das hört jedenfalls nicht ganz blauäugig an...
Dass das veranschlagte Budget reicht glaube ich allerdings nicht (aber ich freue mich in solchen Situationen wenn ich nicht recht habe...)

Zum Wind kann ich momentan nur sagen, was mein Nachbar an Daten mit seiner Wetterstation in den letzten 14 Monaten gesammelt hat. Der Windmesser ist etwa 30m vom geplanten Standort entfernt und auf einer 3m hohen Stange.

Das ist doch schon mal ordentlich, - da jetzt akribisch rauslesen wie viele Stunden der Wind mit welcher Stärke geweht hat, dann kann man den möglichen Energieertrag daraus, zumindest näherungsweise, errechnen.

Also lass mal sehen...

[Rene]

Hallo.
Danke für eure Kommentare. Das heißt für mich schon mal, das ich mich zumindest nicht komplett auf dem Holzweg befinde.
Was die weitere Planung angeht, würde ich erst den Rotor bauen und aufstellen wollen. Dann noch einige Daten wie Drehzahlen bei diversen Windgeschwindigkeiten und Drehmoment ermitteln.
Mit den Daten würde ich dann zur Planung des Generators übergehen.
Ist das die richtige Reihenfolge?
Welchen Typ, und warum, würdet ihr als Generator favorisieren?
Mfg Rene

[herbk]

Guten Morgen Rene,

ja, die Reihenfolge hätte ich auch so vorgeschlagen.

Generator muss ich erst noch ein wenig darüber "meditieren"... was am besten zum Rotor und Deiner Nutzung passt, - "fürchte" allerdings wirst nicht um einen Eigenbau herumkommen.

hier erst mal ein paar Infos zum C-Rotor die sich bei mir als gut herausgestellt haben:
Die Abmessungen würde ich eher 1,5m Durchmesser und 2m Höhe machen. "Länge läuft", - ist bei Flügeln wie beim Schiff..
Hier ein Bild meines aktuellen Rotors mit den Abmessungen D=0,75m H= 1,0m

C-6_montiert.jpg (80.68 KiB) 17610-mal betrachtet

Ich habe den gleichen Rotor auch in den Abmessungen 0,75 x x0,75 m, er hat also rund 27% weniger Fläche. Bei gleicher Windgeschwindigkeit bringt der Kleine allerdings etwa 40% weniger Leistung.

Die Daten zu Form und Abmessungen, auch von Vor- und Leitflügeln, kann ich Dir als CAD Daten (FreeCAD) zukommen lassen, - leider nicht als Anhang hier, die Dateien sind zu groß.

Der (meine) C Rotor läuft unter Last etwa mit einer Schnelllaufzahl (TSR) von 0,7. D.h. : ein Rotor mit 2m Durchmesser dreht sich bei 6m Windgeschwindigkeit mit etwas mehr als 60 U/min. Das ist nicht viel, - ein Generator aus dem Auto bringt seine Nennleistung so ab 2000 U/min...

[herbk]

ich hänge Dir hier mal eine Calc Tabelle zum Berechnen der möglichen Leistung an mit der Du ein wenig spielen kannst um ein Gefühl für die erziehlbaren Ergebnise zu bekommen.

Interessanteste Spalte ist im Moment die Hellgrüne, welche die Rotorleistung anzeigt.

Eingabe ist nur in den gelben Feldern nötig. Deine Rotormaße habe ich schon eingestellt, der Erwartete Wirkungsgrad des Rotors ist mit 20% wahrscheinlich etwas hoch gegriffen, ich habe noch keinen Rotor gemessen, der so viel erreicht hat. Meine Rotoren waren aber immer kleiner, was auch immer einen schlechteren Wirkungsgrad bedeutet.

[Rene]

Hallo nochmal.
Herbert, habe dir gerade ne PN geschickt, zwecks CAD Datei und danke schon einmal für die Berechnungstabelle.
Werde mich heute Abend mal damit befassen.
Gruß Rene