Savonius Wirkungsgrad 12%, Sturmsicherung benötigt?!

[Mark]

Laut einem Artikel der Knobelsdorff Schule konnten Sie in diversen Versuchen keinen Wirkungsgrad über 12% mit Ihrem Savonius erreichen.

"Trotz des, im Vergleich zu herkömmlichen Windrädern, geringen Wirkungsgrades von 12%, hat der Einsatz von Savonius-Rotoren folgende Vorteile:
1. Einfache Konstruktion mit einfachen Materialien.
2. Hohes Anlaufdrehmoment. Dadurch sind Savonius-Rotoren auch für den Direktantrieb von mechanischen Pumpen geeignet.
3. Savonius-Rotoren sind im praktischen Einsatz sehr robust und zuverlässig und erfordern wenig Wartung.

Übrigens, die in der Literatur angegebenen Wirkungsgrade von 23% konnten von uns bei keinem der untersuchten Savonius-Rotoren erreicht werden. Diese Zahl scheint uns zu hoch gegriffen zu sein, sie liegt bei ca.12%."

Hier ein Auszug zum Thema Sturmsicherung.

"Unser Rotor erreichte bei dem Sturm 800 Umdrehungen in der Minute und war nur unter größtem persönlichen Einsatz der Kollegen mit Hilfe von Holzbohlen abzubremsen. Die dabei auftretenden Schwingungen und die hohe Rotationsenergie der rotierenden Masse von 100 kg, hätten den Rotor und das Gestell, bei einem weiteren ungestörten Lauf, zerlegt."

Mehr zum Thema findet Ihr hier!
http://www.knobelsdorff-schule.de/proje ... ndenergie/

Wie denkt Ihr darüber?
Der Wirkungsgrad ist ja erschreckend. Bisher bin ich immer von ca. 15-20% ausgegangen.
Das man eine Sturmsicherung benötigt war mir ebenfalls neu. Bisher hab ich überall gelesen das sich die Teile selbst bremsen. Was anscheinen nicht der Fall ist.

Auf dem Bild kann man einen Savonious mit 3 Halbschalen erkennen.

Gruß

[Bernd]

Ich glaube das der oft zitierte Satz " bremst sich selbst bei Sturm" mehr ein Wunschgedanke ist.
Zumindest erschliesst sich mir derzeit kein Grund warum ein Windrad bei stärkeren Wind langsamer
drehen sollte, bzw. aufhören sollte weiter zu beschleunigen.
Savoniusrotoren haben oft mit ihrem hohen Eigengewicht zu kämpfen, das selbst bei guter Bauausführung
wohl oft zu deutlichen Unwuchten führen kann. Ganz bitter stelle ich mir das bei ungeschützen
Holzkonstruktionen vor, wenn diese ungleichmässig Feuchtigkeit aufnehmen.
Aber auch Schneeeinfall und einseitiger Eisbesatz könnten bei der riesigen Oberfläche sicher ordentlich
Unwucht erzeugen.
Besonders gut gefällt mir daher die Idee unseres users Ullrich alias Illiat der hohem Gewicht bei seinem Windrad,
allerdings wohl kein Savonius, mit ausgeprägten Leichtbau begegnen will.
Das könnte sicher auch bei einem Savonius helfen Probleme zu reduzieren.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Hallo Mark!

Der Wirkungsgrad von Vertikalwindrädern wie z.B. dem Savonius ist etwas niedriger als der von Horizontalwindrädern (die großen die überall rumstehen). Allerdings haben Vertikalwindräder den großen Vorteil daß die Windrichtung egal ist und es kein System zur Nachführung (in den Wind stellen) geben muß. Große Windräder haben außerdem noch eine Pitch-Verstellung, dabei wird der Winkel der Rotorblätter wie bei einem Helikopter verstellt. Damit kann man eine recht konstante Drehzahl über einen bestimmten Bereich der Windgeschwindigkeit erreichen. Allerdings braucht das alles wieder Energie bzw. Elektronik die sich drum kümmert.

Unsere vertikal laufenden Kleinwindräder brauchen das alles nicht und sind einfacher zu bauen. Problem sind hier die meist recht geringen Drehzahlen bei größeren Durchmessern (an einem passenden Generator arbeiten wir aber) bzw. die manchmal schwierige Lagerung. Hat man den richtigen Generator und idealerweise eine Ladeschaltung, dann ist man schon fertig mit dem Bau.

Die wenigsten Windräder bremsen sich selbst. Der Vorteil daß keine Nachführung bei einem Vertikalläufer benötigt wird ist bei Sturm ein Nachteil, es gibt nämlich keine Möglichkeit das Windrad aus dem Wind zu drehen und es wird ohne Bremse hohe Drehzahlen erreichen. Gebremst werden kann entweder mechanisch (Bremsscheibe oder Ähnliches) bzw. elektrisch, in dem man den Generator entweder belastet oder kurzschließt. Eine kontrollierte Belastung ist aber besser und man kann auch noch den Akku laden. Überflüssige Energie könnte man mit einer Heizsschlange in einen Warmwasserboiler reinheizen, die Energie die man dort verheizen kann ist sicher groß genug, nur muß der Generator das auch aushalten.

[Bernd]

Eine weitere "Hilfe" gegen die "Selbstzerstörung" bei Sturm ist die geringe Drehzahl die einige
Konstruktionen erzeugen. Alle Windradtypen die nicht nach dem Auftriebsprinzip arbeiten, drehen
im Verhältnis zu denen mit Auftriebsprinzip, sehr langsam.
Kann man dann noch ein geringes Eigengewicht mit einer stabilen Konstruktion kombinieren, dann
stehen die Chancen gut das auch ein sehr starker Sturm das Windrad nicht zerreissen kann.
Gerade mit dem geringen Eigengewicht hat der Savonius aber so seine Probleme, denn dort wird
naturgemäß viel Material verbaut.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Ich lese gerade noch das deren Savoniusrotor, also nur der Rotor, schon 100 Kg wiegt und das
bei lediglich 2m² Nutzfläche. Das ist natürlich ein sehr heftiges Gewicht.
Da hat man bei der Materialmenge wohl nicht gespart.
Andererseits sind auch 800 U/min bei so einer "rotierenden Liftfasssäule" von 100Kg eine Drehzahl
bei der ich nicht mehr freiwillig in die Nähe des Rotors gehen würde. Wäre der Rotor nur 50cm wie
meine Testrotoren gewesen, hätte das 1600 U/min bedeutet, heftig.
Eigentlich Leichtsinn das die da noch mit Bohlen drann rum gebremst hatten.

Grüsse

Bernd

[Mark]

Mit sind mittlweile die Vor- und Nachteile beider Bauarten bekannt (Horizontal und Vertikal).
Hab ja schon viele Beiträge gelesen und plane aktuell auch ein Projekt.

Aber der Wirkungsgrad von 12% irritiert mich schon stark. Hier im Forum wird beim Canstein ja von einem Wirkungsgrad von ~20% gesprochen.
Auf der selben o.g. Seite findet man ja auch das Schlitzblatt (Horizontal) welches nach diversen Versuchen und optimierungen einen Wirkungsgrad von 40-45% haben soll.

Zum Thema Sturmsicherung. Die Typen von Aerotecture behaupten das ihre Helix Turbine ohne Last maximal auf 380u/min beschleunigen kann.
Ein ähnlicher Wert wurde damals auch von den Airmax Typen angegeben. Das macht mich auch stutzig. Wie kann es sein das die sich selbstbremsen,
und ein Savonius nicht. Vermutlich muß ich echt mal ein 30cm X 10cm Savonius Modell bauen und für ein paar Monate auf meine Lagerhalle stellen und das ganze über den
Fahrradcomputer und Vmax beobachten.

Gruß

[Bernd]

Hallo Mark, Wirkungsgradangaben irritieren mich bis zum heutigen Tage immer wieder.
12% erscheint mir aber auch recht wenig.
Hast du mal einen Link oder Grössenangaben zu dem genannten Windrad mit maximal 380 U/min ?
Es muss ja nicht sein das die sich selbst bremsen; vielleicht beruhen diese Angaben auch auf einer anderen
maximalen Windgeschwindigkeit oder der Durchmesser ist ein anderer als der vom Schulsavonius oder
es wurden schlicht andere Angaben gemacht, vielleicht auch um den potentiellen Käufer zu beruhigen.
Ich sehe es immer so, wäre es ein Auftriebsläufer in vertikaler Bauform, dann würde er nicht 800 sondern
vielleicht 4000 (!) U/min drehen.
Allerdings hätte der auch relativ kleine leichte Flügel die nich so grosse Fliehkräfte erzeugen würden.

Ein kleines Testwindrad zu bauen ist immer gut um ein Gefühl für die Bauform zu bekommen.
Beim Savonius treten bei kleinen Bauformen auch nicht die Probleme auf die man hätte wenn man einen
Darrieus sehr klein bauen würde.

Grüsse

Bernd

[Mark]

Sorry,

hab den Link vergessen....

http://www.aerotecture.com/510VSpec-Sheet2.pdf

Übrigens hab ich damals die Airmax Turbine in ca. 30 x 10cm nachgebaut um ein Gefühl für die um 180° verdrehte Fläche zu bekommen.
Aus 5 und 3 mm Schweißdraht das Grundgestell zusammengeschweißt. Die Halbrundungen wurden einfach über eine 50er Nuß gebogen.
Die Fläche wurde mit viel dünnen Karton und Klebeband gebaut. Fazit zu aufwendig. Daher hab ich auf ein größeres
Projekt mit hochwertigen Materialien verzichtet.

Gruß

[Bernd]

Ehrlich gesagt weiss ich auch nicht was an dieser Helixform, ausser dem besonderen Aussehen,
unbedingt besser sein soll als an einem klassischen oder gar optimierten Savonius.
Ich denke sogar das ein optimierter Savonius mit Benesh oder Rahai Profilen besser abschneiden würde
als diese Helixbaufom. Aber jedem das seine.

Grüsse

Bernd

[Flo Celle]

Hallo Bernd

Also An der Helix Vorm Soll eigendlich das anlauf verahlten und das "schlagen" Veringern so wahr meine invormation aber ich bin selber grade dabei eine solche vorm für mein windkanal zu bauen um einfach mal Daten und Fackten zu haben !

Gruß Flo