Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Windkraftprojekt mit H Laufrad und LG Waschmaschinenmotor


von Sepp (Gast)


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Guten Morgen,
komme eher von der Mechanik Seite und habe aus Lust und Laune einen 3m 
Durchmesser H Rotor gebaut. Dieser dreht sich schon mal. Jetzt kommt es 
langsam aber sicher zur Elektronik. Dafür habe ich mir gedacht 4 Direct 
Drive LG Motore als Generator zu verwenden. Der ist ja für solche 
Projekte beliebt, wobei eine gesamte Projektbeschreibung trotzdem nicht 
zu finden ist. Hier ein interessanter Thread:
http://www.daswindrad.de/forum/viewtopic.php?f=8&t=859&sid=0b2e87deeaa87900fd70a025e55b0ab1&start=20#p33778

Von der Rotor Welle habe ich noch eine 2,25 Übersetzung auf den 
Generator, somit sollte ich bei 5m/s auf 54 U/m und 40m/s auf 432U/m 
kommen.

Leider gibt es wohl keine Wind Umrichter mehr von der Stange, deshalb 
wird es nun haarig, den eigentlich will ich damit ins Netz einspeisen. 
Auch wenn es nur ein paar Watt sind und jetzt viele mit den Wirkungsgrad 
Berechnungen kommen. Aber das Windrad hat mir bis jetzt eigentlich 
nichts gekostet. Habe eine Stahlbau Unternehmen an der Hand und die 
Motore gibt es für ein paar Euros und es geht mir eher ums Projekt als 
um das Geld.

Also weiter zur Idee, es gibt auch diesen Thread, welcher sich auch um 
das Thema niedrige Drehzahlen kümmert:
http://www.thebackshed.com/windmill/articles/StaggeredStators.asp

Mit diesem möchte ich einmal starten, somit sollte die Ausgangsspannung 
nach dem Gleichrichter rund um die 100V liegen. Kann ich hier nun einen 
heillos zu großen PV Umrichter verwenden. Die gibt es gebraucht schon um 
die 100Euro für 3kwp?

Sepp

: Verschoben durch Moderator
von Tunichtgut der I. (Gast)


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Ja, wenn ich mir dein Geschreibsel ansehe…

Dann habe ich keine Hoffnung…

Zeige doch mal was Du gebastelt hast…

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Das kannst Du vergessen. Schon mal darüber nachgedacht, wieso Windräder 
alle einen Dreiblatt-Rotor in axialer Bauweise haben? Denkst Du, die 
sind alle doof und bauen das nur so, weil sie es nicht besser wissen?

Steck da bloß nicht zuviel Geld in Dein Gebastel. Deine Mühe in allen 
Ehren, aber das wird Strom nur in homöopatischen Mengen erzeugen und 
einspeisen lässt der sich wegen der Generatorregelung nur mit 
vergleichsweise hohem Aufwand. Jedes Windrad mit starren Blättern hat 
eine optimale Betriebskurve, bei welcher Windgeschwindigkeit welche 
Generatordrehzahl optimal ist. Der Wechselrichter müsste sich 
entsprechend anpassen bzw. das Windrad mit der optimalen Drehzahl laufen 
lassen. Solarwechselrichter können das nicht bzw. die brauchen erstmal 
30 Sekunden Netzprüfzeit beim Hochlauf. Anschließend bremsen sie das 
Windrad mit möglichst hoher Leistung ab bzw. sie haben von der optimalen 
Betriebskurve des Windrades überhaupt keine Ahnung. Woher auch, die 
kennen sich mit den Betriebskurven von Solarmodulen aus.

Solarmodule haben auch eine recht flache Spannungskurve, bei 
permanenterregten Generatoren ist die direkt von der Drehzahl abhängig. 
Heißt bei einer Solaranlage ändert sich die Generatorspannung zwischen 
Einschalten bei 2% Leistung am Morgen und 100% Volllast in der 
Mittagssonne nur recht wenig. Bei Windrädern mit starren Blättern ist 
die Drehzahl bei Starkwind wesentlich höher als bei einem lauen Lüftchen 
und damit muß auch die Generatorspannung wesentlich höher gehalten 
werden. Außer Du willst Dich noch mit sowas wie fremderregten 
Generatoren herumschlagen, um die Spannung bei geringen Drehzahlen 
anzuheben.

Großwindanlagen passen sich heute mittels Rotorblattverstellung an die 
Windverhältnisse an (vergleichsweise sowas wie eine Drehmomentregelung) 
und sind drehzahlvariabel, frühere Anlagen hatten polumschaltbare 
50Hz-Generatoren und konnten damit auf zwei verschiedenen festen 
Drehzahlen laufen.

Versuch mit dem Ding Akkus zu laden und stell Dich drauf ein, daß Du 
eine Steuerung bauen mußt, um das Ding im optimalen Betriebspunkt zu 
führen. Einfach Gleichrichter an den Generator und alles läuft... so 
einfach ist es leider nicht.

von Sepp (Gast)


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Danke Ben für deinen konstruktiven Kommentar

Ben B. schrieb:
> Das kannst Du vergessen. Schon mal darüber nachgedacht, wieso Windräder
> alle einen Dreiblatt-Rotor in axialer Bauweise haben? Denkst Du, die
> sind alle doof und bauen das nur so, weil sie es nicht besser wissen?
Axial wollte ich nicht, da ich mir die Bremse sparen wollte. So steht 
der Rotor schon auf dem Dach ohne das eigentlich etwas funktionieren 
muss.

Ben B. schrieb:
> Der Wechselrichter müsste sich
> entsprechend anpassen
Das war mir an sich bewusst, hatte die Hoffnung, dass der Umrichter da 
schnell genug regelt, also wenn die Spannung einbricht er wieder mit dem 
Strom runterfährt. Also wenn ich es schaffe mit der gewählten Pol-Anzahl 
ungefähr auf den MPP Punkt des Umrichters zu kommen bei einer 
Durchschnittsdrehzahl. Das er nur dort optimal läuft und sonst nicht 
nehme ich in Kauf.

Ben B. schrieb:
> Versuch mit dem Ding Akkus zu laden
Wenn ich einen Akku laden kann, gibt's dann nicht on-grid Wechselrichter 
welche dann ins Netz speisen können?

Ben B. schrieb:
> so
> einfach ist es leider nicht.
Muss es auch nicht sein..

Beitrag #6923218 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Helge (Gast)


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Mir fallen 2 Methoden ein.

1., wie geschrieben, einen Solarwechselrichter. Beispiel nen älteren 
Fronius IG, der hat Trenntrafo. Das macht die Isolation einfacher, die 
Spannungen sind niedriger. Die Generatoren so verschalten, daß auch bei 
scharfem Wind die Maximalspannung nicht erreicht wird (und die 
Minimalspannung überschritten wird bei schwachem Wind). Das dürfte das 
schwierigste sein. Notfalls DC-fähiges Schütz entweder zum freischalten 
oder zum Bremswiderstand (Ölradiator) zuschalten nehmen.

2., Falls sich die 4 Generatoren so verschalten lassen, daß die an 50Hz 
direkt laufen, mit Freilauf und Übersetzung an das Windrad koppeln.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> Das war mir an sich bewusst, hatte die Hoffnung, dass der Umrichter
> da schnell genug regelt, also wenn die Spannung einbricht er wieder
> mit dem Strom runterfährt.
Die Dinger regeln nicht auf Strom oder Spannung, sondern auf maximale 
Leistung. Sprich wenn der Strom schnell genug steigt, zieht der 
Wechselrichter die Spannung komplett in den Keller. Manche können das 
"so gut", daß sie unter ihre Minimalspannung kommen und abschalten. Die 
schaffen das teilweise sogar an Solarzellen wenn der MPP unterhalb ihrer 
Minimalspannung liegt, da waren manche Produktentwickler echt schlau.

> Axial wollte ich nicht, da ich mir die Bremse sparen wollte.
Dabei hat die axiale Bauform eigentlich zwei andere "schlimmere" 
Nachteile. Die Windrichtungsabhängigkeit/Nachführung und die 
Kabelverwindung im Drehpunkt.

von Tunichtgut der I. (Gast)


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Det Jibbet Keene Kabel…

von Michael B. (laberkopp)


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Sepp schrieb:
> Leider gibt es wohl keine Wind Umrichter mehr von der Stange, deshalb
> wird es nun haarig, den eigentlich will ich damit ins Netz einspeisen.

Vergiss es.

Lade erst einen Akku, dann kannst du daraus mit einem handelsüblichen 
Inverter ins Netz.

Zum Akku-laden aus einem Windrad tun es halbwegs einfach aufgebaute MPPT 
Regler.

Finanziell lohnt es natürlich nicht.

Ben B. schrieb:
> wieso Windräder alle einen Dreiblatt-Rotor in axialer Bauweise haben?

Sicher effektiver, aber technisch für Bastler kaum machbar. Die leben 
lieber mit den schlechten Gewichtsverhältnissen und Lagerbelastungen der 
persischen Windmühle.

von Sepp (Gast)


Angehängte Dateien:

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Anbei ein Foto vom Windrad und dem aktuellen Generator Aufbau. Nächster 
Schritt wäre einmal ein Bohrmaschine an die Welle zu machen und ein paar 
Tests bzgl. der Verschaltung der Pole.

Es gibt relativ günstige China Wind/Solar Hybrid Regler, wenn ich es 
schaffe da ins richtige Spannungsfenster zu treffen wäre dies mal ein 
Weg:
https://www.amazon.de/Generatorregler-1000W-Energie-Hybridladungsgeneratorregler-Hybridladungsregler/dp/B07XGBDZD5/ref=sr_1_2?__mk_de_DE=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&crid=1KQ1P6MV8FC2T&keywords=1000W+Energie+Hybridladungsgeneratorregler+Wind+Solar&qid=1640762383&sprefix=1000w+energie+hybridladungsgeneratorregler+wind+solar%2Caps%2C78&sr=8-2

Spezifikation:
Nennspannung: 12 / 24V
Nennleistung des Windgenerators: 400 W (12 V) 800 W (24 V)
Bremsspannung des Windgenerators: 14,5V / 29V
Windgenerator-Wiederherstellungsspannung: 13,2 V / 26,4 V
Solare Nennleistung: 500 W (12 V) 1000 W (24 V)
Maximaler Entladestrom: 30A
Arbeitstemperatur: -35 ~ + 75
Schutzstufe: IP67

Ansonsten wie von Helge erwähnt ein alter Solar Gleichrichter. 
Freischalten per DC Schütz, Bremsen muss ich mein Rad ja nicht, kann 
maximal mit Windgeschwindigkeit laufen.

Eine dritter Weg wäre noch ein wohl weiterer China Anbieter:
http://www.windturbinestar.com/wind-turbine-inverter.html
Mit dem steh ich gerade in Kontakt.

von Tunichtgut der I. (Gast)


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Lebst Du alleine auf einer Insel?

Welche Windstärke soll die Konstruktion aushalten?

von Oliver S. (oliverso)


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Tunichtgut der I. schrieb:
> Welche Windstärke soll die Konstruktion aushalten?

Nicht genug, um überhaupt ernsthaft Strom zu erzeugen.

Oliver

von Helge (Gast)


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Sepp schrieb:
> kann maximal mit Windgeschwindigkeit laufen
Wenns stürmisch ist (>100km/h), hälts das auch aus?

Immerhin hast ja genug Optionen zum verschalten mit 4 generatoren, um 
für die verschiedenen Umrichter in den passenden Spannungsbereich zu 
kommen.

Stark schwankende Erzeugung läßt sich übrigens auch "verheizen" - hast 
du einen elektrischen Boiler? Häufig lassen sich die umrüsten, ein 
Heizwendel statt vom Stromnetz aus anderer Quelle versorgen.

von Spiritus Sanctus (Gast)


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Tunichtgut der I. schrieb:
> Lebst Du alleine auf einer Insel?
>
> Welche Windstärke soll die Konstruktion aushalten?
>
Was würden Dir die Antworten auf diese beiden Fragen nützen?

von Pandur S. (jetztnicht)


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> Screenshot_20211228_180712.jpg

Die Aufhaengung ist doch eher Richtung Spielzeug...
Da muesste man sich ueberlegen wieviele Newtonmeter bei welcher 
Drehzahl, das System betrieben werden soll. Ich sehe geringen Widerstand 
gegen mechanische Schwingungen, in fast allen Achsen.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


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Dann geht jedenfalls nichts zu Bruch!

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> Nennleistung des Windgenerators: 400 W (12 V) 800 W (24 V)
In dieser Zeile gibt es exakt vier Nullen zuviel.

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