 Windanlage mit Savonius Rotor selbst bauen |
MarkusB 
Administrator
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| Windanlage mit Savonius Rotor selbst bauen |
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Wenn das mit dem Wind hier einigermaßen klappt will ich eine kleine Windanlage bauen. Am einfachsten scheint ein Savonius Rotor zu sein.
Das Problem ist eher einen passenden Generator zu finden, ohne dabei gleich arm zu werden. Ideal wäre ein Generator für niedrige Drehzahlen, der auch ohne Getriebe auskommt. Und welche Leistung nimmt man bzw wie ermittelt man die? Etwas zum Wirkungsgrad von Savonius Rotoren hab ich zwar gefunden, aber mir ist nicht klar, welche Fläche man annehmen soll. Die Fläche eines "Flügels"? Hier findet man eine Tabelle mit Angaben über die mögliche Leistung pro m² abhängig von der Windstärke.
Man könnte jetzt einfach eine Lichtmaschine vom Auto nehmen, aber die braucht glaube ich eine ordentliche Drehzahl, die man mit so einem Savonius Rotor ohne Übersetzung nicht zustande bekommt. Oder sollte man es mal mit einer Übersetzung probieren?
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22.03.2011 22:04 |
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Michael
Moderator
Dabei seit: 23.11.2003
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| RE: Windanlage mit Savonius Rotor selbst bauen |
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Hallo Markus,
eine Auto-Lichmaschine halte ich für unpassend. der Drehzahlbereich ist doch weit außerhalb der zu erwartenden Drehzahl.
Diese ist bei vielleicht 60-100 U/min, da brauchst du ein Getrieben 12:1 oder noch mehr.
Der Wirkungsgrad von Lichtmaschine und Getriebe dürfte zusammen auch nicht mehr als 50% haben.
Der Wirkungsgrad des Savonius beträgt laut Wiki 28%.
Bei einer Lichtmaschine von 1kW Nennleistung mußt du also 7kW Windleistung haben.
Laut Wiki-Tabelle brauchst du dazu einen Rotor mit 10m² Windangriffsfläche für Nennleistung bei Windstärke 5-6, das ist schon ein ordentlicher Wind.
Gruß, Michael
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TEAM IWAN
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23.03.2011 08:52 |
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MarkusB
Administrator
Dabei seit: 22.02.2003
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Themenstarter 
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| RE: Windanlage mit Savonius Rotor selbst bauen |
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| Zitat: |
Original von Michael
Hallo Markus,
eine Auto-Lichmaschine halte ich für unpassend. der Drehzahlbereich ist doch weit außerhalb der zu erwartenden Drehzahl.
Diese ist bei vielleicht 60-100 U/min, da brauchst du ein Getrieben 12:1 oder noch mehr.
Der Wirkungsgrad von Lichtmaschine und Getriebe dürfte zusammen auch nicht mehr als 50% haben.
Der Wirkungsgrad des Savonius beträgt laut Wiki 28%.
Bei einer Lichtmaschine von 1kW Nennleistung mußt du also 7kW Windleistung haben.
Laut Wiki-Tabelle brauchst du dazu einen Rotor mit 10m² Windangriffsfläche für Nennleistung bei Windstärke 5-6, das ist schon ein ordentlicher Wind. |
Hi Michael,
ich weiß, dass ist ja mein Problem. Ideal wäre ein Scheibengenerator, also ein Generator mit einem relativ großen Durchmesser. Es gibt sogar welche, die das selbst bauen, aber du weißt selbst, wie aufwändig Spulen wickeln ist. Ich habe gerade einen Bausatz für einen 300-400W Generator gefunden. Soll 300€ kosten. Es gibt sogar eine Variante mit 3-4kW für 1200€, die auch für Direkteinspeisung geeignet sein soll.
Vorteil sowohl von Scheibengenerator und Savonius Rotor ist, dass man alles stapeln kann, auch mehrfach. Sollte man den Rotor überdimensioniert haben könnte man einen zweiten Generator auf die Welle setzen. Ist der Rotor zu klein kann man einen zweiten dazu bauen (vorausgesetzt man hat sich dafür eine Möglichkeit geschaffen).
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23.03.2011 10:15 |
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MarkusB
Administrator
Dabei seit: 22.02.2003
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So ein Savonius Rotor dreht nicht übermäßig schnell. Der Generator sollte schon bei 30-50UpM arbeiten können. Die höchste Drehzahl liegt schätzungsweise bei 150-250UpM.
Ich will eigentlich mit einer höheren Spannung arbeiten, aber zum Einstieg sind 12V glaube ich erstmal sinnvoller.
Mein erstes Ziel ist es, meinen kleinen Server (30-40W bei 12V) zumindest tagsüber betreiben zu können. Der Generator muss also eine gute Schippe mehr erzeugen können, um möglichst viel Strom in windreichen Zeiten erzeugen zu können um den Akku zu laden. Als Zwischenstation will ich vielleicht eine kleinere Geschichte, um die Autobatterie laden zu können, speziell im Winter.
Ich weiß, dass Getriebe vermutlich unumgänglich sind. Aber ein Getriebe bedeutet immer Verluste, Verschleiß und Wartungsaufwand. Zur Not muss ich das in Kauf nehmen und den Rotor entsprechend größer dimensionieren. Da würde ich halt bei Mädler oder so ein paar Lager, Wellen, Zahnriemen und Zahnriemenräder kaufen.
Bleibt aber immer noch die Frage, woher man einen brauchbaren Generator bekommt. Lichtmaschinen scheiden wegen der nötigen Erregerspannung aus. Normale DC Motoren brauchen eine zu hohe Drehzahl, die ich vermutlich nicht zustande bekomme. Selbst mit Übersetzung dürfte ich kaum über 1000UpM kommen.
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23.03.2011 13:42 |
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MarkusB
Administrator
Dabei seit: 22.02.2003
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ROFL, Ich weiß schon, warum ich mich bei Ihbäh abgemeldet hab. Hab gerade einen Link zu einem Schrittmotor gefunden, der auch als Generator für Windanlagen geeignet sein soll
Hier bei Ihbäh
Und bei Pollin hab ich exakt den gleichen Motor gefunden
Eigentlich sollte ich mich wieder bei Ihbäh anmelden. Es scheint wohl genug Dummvolk zu geben
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23.03.2011 16:27 |
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Bunbury
unregistriert
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| Zitat: |
Original von MarkusB
Eigentlich sollte ich mich wieder bei Ihbäh anmelden. Es scheint wohl genug Dummvolk zu geben |
Markus - den selben Schrittmotor findest Du auch bei eBay zu kleinerem Preis. Das es auf jedem "Markt" Verbrecher gibt, die einem billigste Scheiße als pures Gold andrehen wollen ist normal - nicht nur bei eBay.
Wenn ich in unseren "Expert"-Elektronikmarkt gehe versucht man auch mir veralterten Dreck zu völlig überzogenen Preisen anzudrehen. Im QVC-Teleshop wird heute noch erzählt, daß die gratis beiliegende 1GB SD-Karte "theoretisch" mehrere Hundert Euro wert ist, weil das etwa den Kosten für Filme incl. Entwicklung mehrerer hundert analoger Photos entspricht. Bei Amazon wird einem auch Billig-Arcadegame einmal für 20€ als das angeboten was es ist: billiger Dreck aus China - und andere bieten das selbe Ding als "Atari-Retro" für 200€ an - als ideales Geschenk für Liebhaber der Technik aus den 80ern.
Das alles hat nichts mit eBay zu tun. Das man bei eBay genausoviele Verbrecher wie woanders findet kann man nicht zum Vorwurf machen. Die satten Gebühren/Provisionen sind unverschämt, das wäre aber ein anderes Thema...
MfG
Bunbury
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23.03.2011 19:46 |
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MarkusB
Administrator
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Themenstarter
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| Zitat: |
Original von Bunbury
Das es auf jedem "Markt" Verbrecher gibt, die einem billigste Scheiße als pures Gold andrehen wollen ist normal - nicht nur bei eBay. |
Ich weiß. Unsere örtliche Elektronik Apotheke verkauft Kleinteile (Kondensatoren und so), die aussehen als stammen sie aus Pollin Wühlkisten, für 20 Cent oder mehr.
Ich hab auch schon öfter gesehen, dass Pollin Ware auf Ebay für ein mehrfaches verkauft werden. Aber SO extrem hab ich das auch noch nicht gesehen.
Aber zurück zum Topic. Ich muss man meine Wühlkisten nach Schrittmotoren durchwühlen. Ich hab so ein paar Dinger. Für einen kleinen Test ist das ein Anfang
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23.03.2011 20:16 |
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MarkusB
Administrator
Dabei seit: 22.02.2003
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Themenstarter
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Hab mal nach einer Formel eine Berechnung angestellt. Ich habe die theoretische Leistung ermittelt, die ein Savonius Rotor mit 0,5x0,5m erzeugen kann. Die Formel lautet
Leistung[W] = 0,5 * Luftdichte[kg/m³] * (Windgeschwindigkeit[m/s])³ * Durchströmte Fläche[m²] * Wirkungsgrad
Als Luftdichte habe ich einen Wert von 1,25kg/m³ bei 20°C genommen. Die mittlere Windgeschwindigkeit in Deutschland beträgt etwa 3m/s. Ein Savonius Rotor hat einen Wirkungsgrad von 28%.
Bei diesen Werten komme ich auf theoretische 1,18W, also enttäuschend wenig. Davon gehen noch Verluste durch die Kraftübertragung und der Wirkungsgrad des Generators drauf. Bevor ich also anfange, einen Rotor zu bauen, muss ich wirklich mal eine Langzeitmessung machen, wie viel Wind hier weht. Bei 4m/s kommt man nämlich schon auf 2,8W, bei 5m/s kommt man auf 5,4W und bei 6m/s schon fast auf 9,5W.
Bei doppelter Windgeschwindigkeit verachtfacht sich also die Leistung
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23.03.2011 21:42 |
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MarkusB
Administrator
Dabei seit: 22.02.2003
Beiträge: 7.721
Herkunft: Petersberg
Themenstarter
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Ist ja auch ein relativ kleiner Rotor. 50x50cm ist nicht wirklich viel. Bei 12m/s sind es immerhin 75W.
So ein Nabengenerator ist denke ich nicht sinnvoll. Preis/Leistung dürfte nicht wirklich passen. 6V/3W für 200€ ist ein bissel teuer. Für das Geld kann ich einen Scheibengenerator mit 50 oder 100W oder sogar noch mehr selbst bauen.
Die Kunst ist eigentlich, bei möglichst geringer Drehzahl möglichst viel Leistung zu erhalten. Aber bei 3m/s bekommt man halt nicht viel Leistung. Selbst wenn man den Rotor auf 2m² vergrößert kommt man nur auf ca 9W. Bei 6m/s und 2m² kommt man schon auf 75W.
Deshalb will ich ja jetzt erstmal eine Langzeitmessung machen. Und dafür brauche ich echte Geschwindigkeitswerte. Wenn es hier nicht ab und zu mal mindestens 5-6m/s gibt ist das ganze uninteressant.
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23.03.2011 23:30 |
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Antragon
Tripel-As
Dabei seit: 02.04.2003
Beiträge: 228
Herkunft: Duisburg
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Zum Thema eichen:
Wie wäre es, einen alten ausrangierten Gehäuserlüfter mit einem Poti und einem Trichter zu versehen und das dann als "Windmaschine" im Innenraum zum Eichen einzusetzen?
Über das Poti kann man die Drehzahl des Lüfters regeln, mit Hilfe des Trichters kann man den Windstrom bündeln und zielgerichtet auf die Rotoren schicken.
Die Drehgeschwindigkeit der Rotoren nimmt man dann mittels Fahrradcomputer ab und überträgt die so ermittelten Daten in eine Eichungstabelle ein, die man dann letztendlich für seine Windmessung verwenen könnte.
Auf diese Weise hätte man für die Eichung solche störenden Faktoren wie Windböen oder Gegenwind eliminiert.
Grüße, Antragon
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24.03.2011 07:07 |
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Malibann
Foren Gott
Dabei seit: 18.09.2004
Beiträge: 4.530
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| Zitat: |
Original von Antragon
Zum Thema eichen:
Wie wäre es, einen alten ausrangierten Gehäuserlüfter mit einem Poti und einem Trichter zu versehen und das dann als "Windmaschine" im Innenraum zum Eichen einzusetzen?
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Das wäre ziemlich schlecht, da weder der Lüfter noch der Trichter irgendwelche garantierte Windgeschwindigkeiten erzeugen können.
Außerdem, Windkanäle zum kalibrieren baut man anders auf, der Lüfter darf nur saugen da er die Luft stark verwirbelt, er muss etwa den Durchmesser des Windkanals haben und die Luftströming vom Eingang sollte noch durch ein Sieb
...
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Mit freundlichen Grüßen Malibann
(falls ich es mal wieder vergessen habe)
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24.03.2011 09:37 |
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struan
König
Dabei seit: 14.09.2008
Beiträge: 778
Herkunft: Straubing-Friesland
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hm.. wo hab ich das gelesen neulich, telepolis?
so in der art: zur mittagszeit bei gutem wetter liefern die photovoltaik-anlagen in D mehr strom als die Atomanlagen zusammen (war so um den dreh 10GW).
bei schlechtem wetter liefern die windanlagen entsprechend viel strom.
mir kam die idee: kleinen rechner (in form eines routers mit openwrt) per solarstrom zu betreiben.
alternativ ginge da auch ein sonstiger generator, also eine windanlage, oder gar ein aufgebocktes fahrrad 
preislich geht das schon billig: 10W photovoltaik element auf ihbäh gibt für <40€, ungekapselte PV-elemente gibts noch billiger, aber egal.
einen dicken bleiakku kann man aufstellen, für autobatterien kommen noch 15€ pfand hinzu.
und dann eben ein generator - ich lass mal aussen vor wie der angekurbelt wird.
problem ist dann für mich: laderegelung. bei bestem wetter mit wind läuft der akku gerne mal voll, dann braucht man verbraucher zum zuschalten oder weitere akkus zum aufladen.
wenn der rechner 24/7 laufen soll kann es gegen ende der nacht zu tiefentladung des akku kommen, also muss der dann abgetrennt werden.
meine idee bisher ist natlich ein mikrocontroller,
zu überwachen: akkuspannungen, eingangsspannungen (solar+wind)
zu regeln: akkuladungen, und von akku(s) aus verbraucher zuschaltbar.
sinnvoll: temperaturüberwachung (frostwarnung, temp der batterie)
dann stellt sich die frage: was macht man mit überschüssiger energie? man könnte zb wasser in h2 und o2 spalten, des nachts könnte man eine kleine beleuchtung betreiben, im winter eine kleine heizung für die batterie. das problem "was mache ich mit zuviel energie" ist glaub ich klein problem 
interessanter wäre die auswertung: wieviel energie habe ich über die monate damit eingefahren, und dann die gesammelten klimadaten sonneneinstrahlung, temp und windstärke.
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wer einen rechtschreibfehler findet, darf ihn behalten.
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24.03.2011 11:08 |
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Antragon
Tripel-As
Dabei seit: 02.04.2003
Beiträge: 228
Herkunft: Duisburg
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| Zitat: |
Original von Malibann
| Zitat: |
Original von Antragon
Zum Thema eichen:
Wie wäre es, einen alten ausrangierten Gehäuserlüfter mit einem Poti und einem Trichter zu versehen und das dann als "Windmaschine" im Innenraum zum Eichen einzusetzen?
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Das wäre ziemlich schlecht, da weder der Lüfter noch der Trichter irgendwelche garantierte Windgeschwindigkeiten erzeugen können.
Außerdem, Windkanäle zum kalibrieren baut man anders auf, der Lüfter darf nur saugen da er die Luft stark verwirbelt, er muss etwa den Durchmesser des Windkanals haben und die Luftströming vom Eingang sollte noch durch ein Sieb
... |
Wenn man meinen vorangehenden Beitrag auseinanderpflückt, stimmt das natürlich. Mal davon ab, dass man bei einem Lüfter alleine ja auch nicht wirklich weiß, wieviel Luft er nun befördert. Darum erwähnte ich in meinem vorangehenden Beitrag ja auch den Fahrradcomputer.
Sorum wird dann auch ein Schuh draus... 
Und für die Zwecke, für die der Windmesser angedacht sein soll, sollte die Konstruktion ausreichend genau sein.
Klar hat man hierbei auch eine gewisse Abweichung zu erwarten, einfach, weil es kein "professionelles" Windmessgerät ist, aber ich denke, es ist hinreichend.
Andernfalls kann man sich ja gleich ein professionelles geeichtes Gerät kaufen, dann weiß man letztendlich genau, wieviel Wind sich zwischen den Häusern bewegt.
Oder man beauftragt gleich eine Firma mit den Messungen... 
Grüße, Antragon
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25.03.2011 06:51 |
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MarkusB
Administrator
Dabei seit: 22.02.2003
Beiträge: 7.721
Herkunft: Petersberg
Themenstarter
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So, ich diskutiere das gerade in einem anderen Forum. Da kam auch der Vorschlag mit dem Auto mit den gleichen Gegenargumenten.
Ich will mal versuchen, ob man nicht so ein Schalenanemometer aus Standard Teilen bauen kann. Das Referenz Modell kalibriert man dann einmal und man könnte eine Bauanleitung schreiben, um das möglichst einfach nachbauen zu können. Dann hätte man ein halbwegs genaues Anemometer.
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25.03.2011 14:44 |
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Bunbury
unregistriert
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Klar kann man sich soein Ding aus allem Möglichen zusammenbasteln - wenn ich das PET-Flaschenbild sehe käme ich zuerst auf die Idee das aus BH-Körbchen zu bauen! Das erzeugt nicht nur Energie, sondern sieht auch noch gut aus - jedenfalls wenn man sein Konstruktionsmaterial im einschlägigen Dessoufachhandel kauft statt im Sanitätshaus. Könntest ja mit Deinem Generator mal "anprobieren" gehen. ;o)
Eine Sammlung (aus rein ökologischen Gründen) bei der nächsten Party wäre auch eine Idee die mir gefallen könnte und die wäre momentan evtl. sogar aussichtsreich - immerhin ist ja Fukushima noch in aller Munde...
MfG
Bunbury
P.S.: Sacht mal, gings bei der Windkraftanlage mit Dynamo und dem Windmessegerät nicht um völlig unterschiedliche Vorhaben von Markus?
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25.03.2011 16:07 |
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MarkusB
Administrator
Dabei seit: 22.02.2003
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Themenstarter
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Bevor ich mit einer Windkraftanlage anfange will ich erstmal ermitteln, ob es hier überhaupt genug Wind gibt und wenn, wo der beste Standort wäre.
Deshalb nutzt mir ein Anemometer aus PET Flaschen herzlich wenig, weil ich zumindest ungefähr die Windstärke wissen muss und das Ganze auch mit einem Datenlogger aufzeichnen muss.
Deshalb brauche ich ein kalibriertes Anemometer mit Verbindung zu einem Mikrocontroller oder PC
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25.03.2011 16:12 |
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Bunbury
unregistriert
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Btw: bei Firmenanwendungen, bei denen ich (früher) sowas ähnliches einbauen mußte meist Hitzdrahtanemometer gefordert.
2 identische Temperatursensoren im Wind und beide identisch als Kalorimeter gebaut - also mit bekannter therm. Kapazität und Oberfläche. Nur einer von beiden wird dann mit definierter Leistung (Heizdraht mit Konstantstromquelle) beheizt.
Damit kannst Du aus der Heizleistung und der Differenztemperatur beider Sensoren (ähnlich Windchill...) die Windegschwindigkeit zurückrechnen.
Klingt erstmal höchst ungenau, aber daneben, daß ich sowas real in diversen professionellen Anwendungen schon gesehen habe gibt's einige ganz erhebliche Vorteile:
- wenn die Kalorimeter kugelförmig sind spielt die Windrichtung keine Rolle
- wenn sie klein sind kannst Du quasi Punktmessungen vornehmen
- das Ding ist komplett statisch kalibrierbar und Du brauchst kein Vergleichsnormal/-meßgerät sondern nur Waage, Meßschieber und Multimeter - sowas hat man ja meist.
Der Letzte Punkt dürfte für Dich evtl. am interessantesten sein. Evtl. finden sich im Netz Bauanleitungen - ich kann auch mal gucken ob ich hier noch irgendeine alte Norm finde wo soein Sensor verwendet wurde - in den Normen sind ja immer exakte Nachbauanleitungen mit sämtlichen Parametern zu finden. Ich glaube ich habe sogar mal was gelesen, wo ein PT100 durch den (ohnehin geregelten) Meßstrom selbst beheizt wurde und man so die Heizwicklung sparen konnte.
Ich glaube einige Kunden haben damit sowas wie Strömungsverteilungen in Brutschränken gemessen. Punktuelle Messung unabhängig von der Windrichtung... sowas bietet kein Flügelrad, die integrieren immer großflächig!
btw: warum willst Du denn überhaupt irgendeinen absoluten Meßwert haben? Baue doch einfach irgendeinen Generator sogut wie es eben einfach geht oder mach' ein kleineres/einfachereres Modell und guck was der rausschmeist. Daran kannst Du doch dann hervorragend abschätzen bei wieviel größerer Fläche/Optimierung Du etwa in welche Dimensionen vorstoßen kannst.
MfG
Bunbury
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25.03.2011 17:03 |
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MarkusB
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Themenstarter
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| Zitat: |
Original von Bunbury
btw: warum willst Du denn überhaupt irgendeinen absoluten Meßwert haben? Baue doch einfach irgendeinen Generator sogut wie es eben einfach geht oder mach' ein kleineres/einfachereres Modell und guck was der rausschmeist. Daran kannst Du doch dann hervorragend abschätzen bei wieviel größerer Fläche/Optimierung Du etwa in welche Dimensionen vorstoßen kannst.
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Windenergie ist erst ab 5-6m/s halbwegs sinnvoll nutzbar. Darunter braucht man erst gar nicht anzufangen. Ich möchte, bevor ich anfange in irgendwelche Flügel und Generatoren zu investieren, einfach wissen, wie viel Wind es hier gibt.
Wie ich an anderer Stelle schon vorgerechnet habe liefert ein Savonius Rotor mit 50cm Durchmesser und Höhe bei 3m/s im Idealfall 1,18W. Bei 6m/s immerhin schon knapp 9,5W, was aber auch noch nicht viel ist. Bei 10m/s sind es knapp 44W usw.
Ach ja, und ich möchte wissen, ob die Windrichtung einigermaßen konstant ist oder häufig wechselt. Das entscheidet darüber, ob man einen vertikalen Rotor verwenden sollte oder besser einen Repeller mit horizontaler Achse
klar könnte ich auch gleich einen kompletten Rotor hinstellen, aber die sind halt aufwändiger und teurer.
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25.03.2011 18:22 |
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MarkusB
Administrator
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Ich hab noch nichts gefunden, wie man das berechnen kann. Es stimmt schon, eine Näherungsformel würde ausreichen.
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25.03.2011 20:48 |
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