Baubericht eisenloser Ringgenerator, Großversion

[Bernd]

Hallo Olaf und herzlich willkommen hier im Forum.

Bevor wir Dir Tips geben können wäre es gut zu wissen was mit der erzeugten Energie geschehen soll
bzw. welche Spannung du bei welcher Drehzahl erzeugen willst. Ab welcher Drehzahl willst du Energie entnehmen ?
Sind die 6 U/min schon die "Höchstdrehzahl" ?

Aus deinen Angaben 6 U/min und 300 NM errechne ich eine mechanische Leistung von ca. 190 Watt.

Grüsse

Bernd

[windwunder]

Vielleicht sollte ich einige Erklärungen vorwegschicken.

Ich hab einige Patente angemeldet, in denen ich mit Hilfe von Segelflächen einen horizontal rotierenden Ring antreibe. Ich glaubte, mit Hilfe von größeren Segelflächen mehr Energie aufnehmen zu können, als es die (kleinen) Propellerflächen tun können. Je mehr ich allerdings hier mit den bekannten Formeln rechne, desto zweifelhafter wird mir mein ganzes Projekt. Vielleicht könntest du mir so grob über den Daumen sagen wieviel Energie mit einer Fläche von beispielsweise 1,5m² aufgenommen bzw. erzeugt werden kann. Mein niedlicher kleiner Generator, der bei 200 Umdrehungen ca. 2kW erzeugen soll, brachte mein schönes Rad fast zum Stehen, als nur eine Lampe zugeschaltet wurde. Ich glaubte doch mit meinen großen Flügeln richtig was schaffen zu können und bin jetzt schwer Suizid gefährdet. Bisher habe ich über Getriebe und Keilriemen die 6 U/min meines im Durchmesser fast 4m betragenden Rotors auf die 200 U/min erhöht, die der Generator wohl braucht, mit dem oben beschriebenen Ergebnis.

Wenn ich jetzt einen Ringgenerator hätte, würde der meinen Rotor genauso böse abbremsen?

Gruß Olaf

[andreas]

Hallo Olaf,

ein anderer Generator würde, genauso belastet, ebenso abbremsen. Man kann nur das an elektrischer Leistung entnehmen, was aktuell durch den Wind am Rotor erzeugt wird - jetzt mal ganz von den Wirkungsgraden von Getriebe und Generator abgesehen. Entweder ist der Wind zu schwach für Deinen Rotor oder der Rotor ist zu klein oder holt zu wenig aus dem Wind raus. Und mehr, als der Wind an Leistung mit sich führt, kann man ohnehin nicht erhalten, immer nur einen (eher kleinen) Teil davon.

Ein rastfreier Generator ohne Getriebe ist sicher eine feine Sache für einen sehr frühen Anlauf, dennoch kann er die entnehmbare Energie nicht vermehren.

MfG. Andreas

[windwunder]

Da ergeben sich für mich einige Fragen:Wieviel Energie kann man pro Quadratmeter entnehmen? Ich hatte bisher damit gerechnet,dass 64N an Kraft auf einem Quadratmeter wirken.Die Zahl habe ich aus dem Netz,das liesse sich wohl aber auch nach der Formel F=Vhoch2 xFläche durch 2 errechnen.
Demnach müssten auf 1,5 Quadratmeter ca 100 N wirken und bei einem Radius von 1,5 m ein Drehmoment von 150 Nm.Das Ganze immer nur für durchschnittliche Windgeschwindigkeiten von ca 6-8m/s kalkuliert und nicht berücksichtigt,dass sich unser Rotor dreht,also dadurch ja die Kraft verrindert wird.1Nm=1Ws !!?
Hätte vielleicht jemand Lust ,bei der Weiterentwicklung meines Patentleins mitzuwirken,gegen Beteiligung oder Honorar?
Ich bin nämlich mehr Musiker und könnte den Vertrieb arrangieren,technisch bin ich aber,obwohl das mal der Grundberuf war,nicht ganz auf dem neuesten Stand!

mfg Olaf

[Bernd]

Da ergeben sich für mich einige Fragen:Wieviel Energie kann man pro Quadratmeter entnehmen?
Ich hatte bisher damit gerechnet dass 64N an Kraft auf einem Quadratmeter wirken.

Es wirken sicher nicht immer 64N auf eine Fläche, denn das ist ja von der Windgeschwindigkeit abhängig.
Wieviel Leistung in einem m² Fläche steckt ist ebenfalls total von der Windgeschwindigkeit abhängig.
Wieviel Drehmoment du erwarten kannst lässt sich sicher nicht aus der Kraft ableiten, die auf
eine geschlossene Fläche, die im Wind steht, wirkt denn das Drehmoment ist ja von der Drehzahl abhängig.

Bei Widerstandsläufern, so eins wird dein Windrad wohl sein, ist das Drehmoment im Stand am höchsten.
Keinsfalls kannst du aber einfach den Radius mal die Höhe nehmen, denn so gross werden deine
im Wind stehenden wirksamen Flächen ja nicht sein und Innen in der Nähe der Rotorachse erzeugt der
Winddruck ja weit weniger Drehmoment und es gibt ja auch meist noch die Gegenwindseite
wo der Wind entgegen der Drehrichtung wirkt. Sobald das Windrad dreht, sinkt das Drehmoment ab.

Viel wichtiger ist aber das Produkt aus Drehmoment und Drehzahl, nämlich die Leistung und da haben
langsam drehende Windräder gegenüber den schnelläufigen Auftriebsläufern immer einen Nachteil.

Ganz überschlägig kannst du die Leistung die im Wind steckt bzw. die die du daraus ernten kannst
mit Hilfe der folgenden Tabelle ermitteln. Die Tabelle zeigt die Windleistung pro qm² Fläche die im
Wind steckt. Diesen Wert muss man dann noch mit dem Wirkungsgrad der Konstruktion verrechnen.
In deinem Falle teile den Tabellenwert durch 5 oder 6 und dann kommst du in etwa in den Bereich
den du mit Glück ernten kannst.



Grüsse

Bernd

[Bernd]

Noch etwas, ich staune mit wie wenig Grundlagenwissen und Kenntnissen du ein Patent anmeldest.
Wäre es nicht besser sich zuvor mit der Materie zu befassen bevor man diesen Schritt wagt ?
Was kostet denn der Spaß ?

Grüsse

Bernd

[windwunder]

Ich glaube,der Wirkungsgrad dürfte einigermaßen gut sein,denn wenn man das Ding in der Werkstatt ganz leicht anschubst,dreht es prima.
Wie sieht es eigentlich anstelle von Wind im Wasser aus?Wasser hat ja die millionenfache Masse von Luft und bewegt sich sich mit einer Geschwindigkeit von 1m in 5 sek.Das habe ich so schätzungsweise beim gucken von der Brücke ermittelt.D.h. 0,2m/s,.Wie könnte man denn die Leistung berechnen,die in fliessendem Wasser steckt?
Ich hoffe übrigens,du annst deinen Riesengenerator ins Trockne bringen.Vom Spreewald ist es zu weit bis zu Dir.(Braunschweig?)
Olaf

[windwunder]

Sicher kostet eine Patentanmeldung über tausend Euro,je nach dem,ob man es national oder international anmeldet.Aber es gibt Fördermittel dafür ,so kann man den größten Teil rückerstattet bekommen.Das die kraft,bzw. die Leistung von der Windstärke abhängig ist,ist ja klar.Ich hatte mit durchschnittlichen Windstärken lt. Windkarten kalkuliert.
Ich frage mich allerdings,wenn ich die Natur beobachte,ob die Energieaufnahme über einen Propeller das effektivste ist! Vögel haben keine Propeller,fliegen aber mit hoher Effizienz,in dem sie ihre Flügel(Segel) einsetzen.Und selbst beim Einsetzen der Segel gibt es verschiedene Varianten.So ist zum Beispiel eion Surver am schnellsten,wenn er den Wind schneidet,statt ihn direkt von hinten zu nutzen.Ein Prickeln in meinem Grosshirn sagt mir,dass da noch mehr Möglichkeiten sind,als derzeitig genutzt werden,ganz abgesehen von der ungeheuren Kraft,die im Wasser steckt!
Wer kann denn mit so einer Vision mitgehen?
mfg Olaf

[Bernd]

Moderne (Propeller, besser Repeller) Windräder erreichen Wirkungsgrade von ca. 50 % und da ist dann in
etwa schluss und zwar auch für die Zukunft, da selbst theoretisch nicht mehr als 59% drinn sind.
Wenn wir also heute schon das Optimum an Ausbeute erreichen, dann gibt es in der Hinsicht keine möglichen
signifikanten Verbesserungen mehr, vielleicht noch 2 oder 3 %.

"Verbesserungen" können also nur noch in Hinsicht auf den Aufstellungsort, auf den Preis, auf den Aufbau,
auf die Esthetik, auf die Eignung für böigen Wind etc. erfolgen.
Besser Ausnutzung des Windes, wie es sich viele vorstellen, als ein modernes Grosswindrad, ist nicht mehr
drinn, egal was für "geniale" Erfindungen noch folgen werden.
Die Grenze von 59% bleibt und wird nie überschritten werden, dafür sorgt die Physik des Windes schon seit der
Wind auf diesem Planten bläst.

Würde man versuchen über diese Grenze zu kommen, würde man den Wind dadurch so stark abbremsen das
der nachfolgende Wind nicht mehr nachströmen kann und der Windradkonstruktion ausweicht anstatt sie zu durchströmen.
Windenergie ist nämlich Windgeschwindigkeit ! Ernte ich Windenergie, verlangsame ich die Windgeschwindigkeit.

Der ideale Punkt der maximalen Ausnutzung, bevor das Windrad als Hindernis fungiert und der Wind ihm
ausweicht, liegt bei 59%. Da ist es völlig egal ob man Segel, Flügel, Platten, aerodynamische Profile,
Savoniusflächen oder was auch immer verwendet. Aber einer bestimmten Abbremsung
des Windes wird weitere Abbremsung kontraproduktiv und man erzielt weniger als zuvor.

Es GEHT nicht über diese Grenze, einfach weil der Wind dann fast schon steht und neuer nicht nachfliessen kann.

Grosse Flächen wie Segel oder andere Widerstandsläufer, aber auch Savoniusflügel, erzeugen rein durch ihre
riesen Dimensionen schon eine Abbremsung des Windes und Ausweicheffekte ohne die Windenergie dabei vollständig
in Rotationsenergie umsetzen zu können. Durch Luftreibung, Stauung, Ausweicheffekte, Gegenwindseite etc. werden
grossflächige Widerstandsläufer daher nie einen hohen Wirkungsgrad erreichen können.
Dazu zählen meiner Meinung nach auch Segelflächen.

Windräder die mit Segelflächen arbeiten werden also nie einen hohen Wirkungsgrad erreichen.
Es bleibt einzig und alleine vielleicht eine einfache, nachbaubare Konstruktion oder sonstige Vorteile.
Energetisch wird so ein Windrad aber immer modernen Auftriebskonstruktionen um Längen hinterher hinken
und es bedarf schon sehr vieler anderer Vorteile um so einen Nachteil wenigstens teilweise wett zu machen.

Grüsse

Bernd

[seb]

.... und wie gehts dem Ringenerator jetzt? Ist er fertig?

Viele Grüße

Sebastian