Hallo zusammen, über die Feiertage hat mal immer ein bisschen Zeit zum Basteln und Werkeln und ich trage schon seit einiger Zeit die Idee eines Wasserkraftwerks mit mir rum. Durch unser Grundstück läuft ein Bach, vielmehr ein Bächlein, und ich würde gerne damit Strom erzeugen, den ich dann im Haus nutzen kann. Das Haus ist ausgestattet mit PV+Akku. Ich könnte mir vorstellen dass die Lösung die Grundlast des Hauses deckt. Ob sich die Geschichte während meiner Lebenszeit amortisiert, ist jetzt erst mal sekundär, Unsummen soll es nat. trotzdem nicht kosten ;) Als Generator hätte ich mal den 36V BLDC Motor von Pollin angedacht: https://www.pollin.de/p/bosch-bldc-motor-f016l68035-36-v-16-11-a-310892 Ich sehe 2 Optionen: 1. 36V Drehstrom => Gleichrichten => 230V Wechselstrom erzeugen Irgendwie muss ich auf 230V/50Hz kommen um dann auf das Hausnetzt zu gehen => ähnlich Balkonsolaranlage 2. 36V Drehstrom => Gleichrichten => DCDC Converter => PV Wechselrichter Ich habe überlegt, ob ich den gleichgerichteten Drehstrom hochtransformiere, und dann in den noch freien Stringeingang des Wechselrichters pumpe. Somit würde ich die Energie recht effizient in den Akku bekommen, der am WR angeschlossen ist. Alles Blödsinn...oder habt ihr bessere Ideen? Ciao danny
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Hast du das Wassernutzungsrecht? Darfst du anstauen? Über Fließgeschwindigkeit und Höhe mal die potentielle Energie berechnen, die zur Verfügung steht. Danach würde ich das Wasserrad/Turbine und Generator auswählen. Sonst wird das Pferd von hinten aufgesattelt.
Also erstmal kommen da die rechtlichen Probleme wie das Wassernutzungsrecht. Das ist nicht ganz so einfach wie bei Solaranlagen, jedenfalls solange sich nicht irgend eine aktuelle oder spätere besonders kreative Regierung ein Sonnenlichtnutzungsrecht mit entsprechender Genehmigungspflicht und Besteuerung einfallen lässt (kann sich nur um eine Frage der Zeit handeln). Und dann wäre da noch das Problem, daß man für eine nennenswerte Leistung einer Wasserkraftanlage eine möglichst große Fallhöhe benötigt. Mit ein paar cm von einer Grundstücksseite zu anderen geht nichts. Es muss mindestens für ein unterschlächtiges Wasserrad reichen, so einen halben bis einen Meter sollte man haben. Dann kommen vielleicht ein paar Watt raus. Wenn es dafür nicht reicht, macht es keinen Sinn. Ist genau das Problem, was kleine Windkraftanlagen haben. In der Werbung machen die mit ihrem Mini-Rotor gerne mal ein paar hundert Watt - aber davon hat man nichts, wenn von versorgten Haus durch den dafür nötigen Wind nur die Bodenplatte übrig bleibt.
Wie ist jetzt die verfügbare potentielle Energie über das Jahr? Wie sieht die Wirtschaftlichkeitsrechnung aus? Führt der Bach Geschiebe, Äste, Unrat, Fische? Schon an das Getriebe gedacht? Mit zwei Riemenscheiben und Keilriemen kommt man bei der Spreizung nicht weit.
danny L. schrieb: > Hallo zusammen, > > über die Feiertage hat mal immer ein bisschen Zeit zum Basteln und > Werkeln und ich trage schon seit einiger Zeit die Idee eines > Wasserkraftwerks mit mir rum. > Lass es. Wenn das jemand verpetzt, ist der Ärger groß. Um das zu machen, brauchst du Wassernutzungsrechte. Die untere Wasserbehörde erteilt die üblicherweise nicht mehr. Daher sind alte Wassermühlen zt noch so teuer, weil sie die Rechte noch haben... Zum Thema: ein unterschlägiges Wasserrad mit einem Riemenabtrieb und Übersetzung zum Generator. Der sollte dann ein Langsamläufer sein. Vergiss eine Turbine oä...
danny L. schrieb: > Als Generator hätte ich mal den 36V BLDC Motor von Pollin angedacht: > https://www.pollin.de/p/bosch-bldc-motor-f016l68035-36-v-16-11-a-310892 Der Motor ist ja wirklich interessant. mfg Klaus
>Also erstmal kommen da die rechtlichen Probleme wie das >Wassernutzungsrecht. >Lass es. Wenn das jemand verpetzt, ist der Ärger groß. Ist mal wieder typisch deutsch! Du wirst bestraft, kommst lebenslänglich in den Knast, vermutlich wird wegen dir die Totesstrafe wieder eingeführt ;-) danny L. schrieb: > Durch unser Grundstück läuft ein Bach, vielmehr ein Bächlein, und ich > würde gerne damit Strom erzeugen,... Wenn h*m (Höhe * Durchflussmenge) stimmt, dann mach es! Im schlimmsten Fall wird dir die Nutzung untersagt. Wichtig ist, dass das zufließende Wasser wieder abfließt und keine Fische, Frösche, Lurche etc. wegen deiner Nutzung gefährdet sind. Und wenn du keine x000€ investierst - So what? Der Pollin Motor generiert einen hohen Strom (25A) aber kaum eine Spannung (7V) bei hoher Geschwindigkeit (8000 1/min), ist als Generator nicht so toll. Hab ihn mal durchgemessen (Werte sind grob aus der Errinnerung, RLast: 5 Ohm).
eigentlich hätte ich es wissen sollen... wie konnte ich auch erwarten in diesem Forum einfache eine (elektro-)technische Diskussion zu führen... Wassernutzungsrecht ist eher was fürs Juraforum ;)
Klaus R. schrieb: > danny L. schrieb: >> Als Generator hätte ich mal den 36V BLDC Motor von Pollin angedacht: >> https://www.pollin.de/p/bosch-bldc-motor-f016l68035-36-v-16-11-a-310892 > > Der Motor ist ja wirklich interessant. > mfg Klaus Vor allem wegen dem Preis. Und man muss ihn ja nicht unbedingt als Generator einsetzen. Als Generator muss man bedenken, dass er Rastmoment hat. Also bis der losrennt braucht es schon etwas Kraft.
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X. Y. schrieb: > Werte sind grob aus der Errinnerung, RLast: 5 Ohm Leider sehr grob, 8000 Upm ist das Doppelte was er lägerfristig überlebt ;-) 25A an 5 Ohm wären 125V - Zu gut um wahr zu sein :-) 25A an 7V entsprechen >10A an 12V recht brauchbar (wenn er dafür keine 8000 Upm braucht ;-) Hat ihn noch jemand in Verwendung? Reichen ca 500 Upm für 12V? Wie viel Lärm macht er?
Thomas B. schrieb: > ... > > Als Generator muss man bedenken, dass er Rastmoment hat. > Also bis der losrennt braucht es schon etwas Kraft. Daher ja mein Vorschlag des unterschlägigen Wasserrades. Das hat ein hohes Anlaufdrehmoment. Bzw lässt sich das über die Größe recht gut einstellen. Nebenbei, das Rad direkt in den Bach gehängt, umgeht auch des Stress mit der Wassernutzung. Die beruht wimre darauf, dass Wasser aufgestaut oder umgeleitet wird um es zu nutzen. Nebenbei ist der Aufbau recht günstig zu machen, und der elektrische Teil weit weg vom Wasser.
X. Y. schrieb: >> > Der Pollin Motor generiert einen hohen Strom (25A) aber kaum eine > Spannung (7V) bei hoher Geschwindigkeit (8000 1/min), ist als Generator > nicht so toll. Hab ihn mal durchgemessen (Werte sind grob aus der > Errinnerung, RLast: 5 Ohm). Wie können bei 5 Ohm 25A fließen mit nur 7V?
Beitrag #7567022 wurde von einem Moderator gelöscht.
danny L. schrieb: > Durch unser Grundstück läuft ein Bach, ... > ich trage schon seit einiger Zeit die Idee eines > Wasserkraftwerks mit mir rum. Das Gefälle ist wie schon erwähnt, wichtig. Sinds nur wenige cm oder Meter? Die Flußformeln dazu aka Leistungskapazität findest im www. Wie Dir schon geraten wurde, klär unbedingt die Wasserrechte - hast Du Geld, besorg Dir einen Anwalt. Hier in Bayern ist die zuständige Behörde für mehrere Landkreise das Wasserwirtschaftsamt, in anderen Bundesländern dürfts ähnlich sein. Falls die auf Anfrage ein njet geben, aber früher Nutzungsrechte bestanden, z.B. eine Mühle aufm Gelände war, lohnt die Recherche und der Widerspruch plus eine positive Gerichtsentscheidung. Hier gings um die erfolgreiche Erweiterung von einem 400 kW Kraftwerk auf ein Zweit-KW mit einem GW an der Loisach. Was groß geht auch in klein. Ein Mitbesitzer pieselte einmal von der Brücke vor dem KW hinab und meinte, er ströme. Logisch und witzig ;)
Bei der Aufgabenstellung ist der Generator samt ggf. notwendiger Mimik definitiv das KLEINSTE Problem! Und das beleibe nicht nur wg. unseren Heerscharen an BürokrateniNNinen nebst nachrangingen Wurmfortsätzen/iNNen etc. ;-)
danny L. schrieb: > Ich könnte mir vorstellen dass die Lösung die Grundlast des Hauses > deckt. Was jetzt, die PV Anlage oder das Bächlein?
Die Bezeichnung Bächlein ist dehnbar. Für Boote gäbe es den Wassergenerator oder Schleppgenerator, schlicht ein Propeller mit Generator gekoppelt.In diesem Fall würde sich halt umgekehrt das Wasser bewegen.Große Leistungen sollte man nicht erwarten, gedacht wären solche Anlagen für 12 V oder 24 V Systeme.
> Als Generator hätte ich mal den 36V BLDC Motor von Pollin angedacht: > https://www.pollin.de/p/bosch-bldc-motor-f016l68035-36-v-16-11-a-310892 Nils B. schrieb: > Wie können bei 5 Ohm 25A fließen mit nur 7V? Danke Nils B.! Habe natürlich Quatsch geschrieben. Unüberlegt aus falscher Erinnerung raus, anstatt 2,5A 25A geschrieben und natürlich 800 1/min anstatt 8000 1/min - ist ja nur Faktor 10 ;-). Folgend die Messdaten Last 1: Autobirne 12V/50W Last 2: Hochlast Widerstand 4,7 Ohm U: 140 1/min: Last 1: 0,02V, 0,1A; Last 2: 0,1V, 0,04A U: 560 1/min: Last 1: 3,00V, 2,1A; Last 2: 3,35V, 0,7A U: 1000 1/min: Last 1: 7,10V, 3,2A; Last 2: 7,3V, 1,5A U: 1400 1/min: Last 1: 10,5V, 4,0A; Last 2: 10,9V, 2,25A Bei 1400 1/min und Last 1 also ca. 40W. Wobei bei Wasserkraft niedrige Drehzahlen (30-180 1/min) eher realistisch sind, wenn nicht gerade eine Turbine eingesetzt wird. Generell bei einem Bächlein sicherlich nicht der Fall. Wie bereits geschrieben, nicht besonders toll als Generator für Windkraft oder Wasserkraft! Als BLDC-Motor sehr gut (Regelung über Gegen-EMK ab ca 300 1/min, da kein Hall Sensor) .
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X. Y. schrieb: > Als BLDC-Motor sehr gut (Regelung über Gegen-EMK ab ca 300 1/min, da > kein Hall Sensor) . Sensor könnte man extern nachrüsten, Motor hat 4x3 Wicklungen.
X. Y. schrieb: > Regelung über Gegen-EMK ab ca 300 1/min, da kein Hall Sensor H. H. schrieb: > Sensor könnte man extern nachrüsten, Motor hat 4x3 Wicklungen. Ein einzelner Hall-Sensor? Ich kenne BLDC wenn, dann nur mit drei Hall-Sensoren, aus denen man sechs Kommutierungsphasen ableitet. Funktioniert bei jeder Drehzahl, auch statisch, ist aber nicht das Optimum für den Betrieb. Meine Erfahrung mit diesen Sensoren ist auch, dass die zum Teil sehr ungenau positioniert werden. So hatte ich statt 60°-Segmente auch schon mal welche mit 50° oder 70°. (Funktionierte dennoch ganz gut.)
Ja, ok. Zu den Sensoren im Stator kommen dann noch die Magnete an den Polen. Das ergibt ein schönes Muster. Wegen der Schalthysteresen der digitalen Sensoren auch noch drehrichtungsabhängig. Das hatte mich mal viele Wochen für Optimierungen gekostet. Wenn man das Muster "gelernt hat", kann man den Verlauf kompensieren. Zumindest so etwas wie die Drehzahlbestimmung aus der Kommutierung heraus geht dann ohne Sprünge.
Wie steht es denn um die Bachphysik? Mit wäre noch gar nicht klar, was ich an Leistung entnehmen kann und was die Auswirkungen wären. Von der Umsetzung noch ganz abgesehen. Die potentielle Energie berechnet sich nach m∙g∙h. Hier liegt ein Massenstrom m/t vor. Mit m/t∙g∙h hätte ich somit die potentielle Leistung, wenn man das so nennen kann. Die wird durch Reibung über den gesamten Verlauf in Wärme umgesetzt. Setze ich mit dem Einbringen von Schaufelrädern dem Bach weitere Reibung zu, muss das auf irgendeine Komponente Auswirkungen haben. Wird die Fließgeschwindigkeit kleiner, staut sich das Wasser auf. Ziel müsste sein, die natürliche Reibung zu verringern und leistungsgleich per Generator abzuzweigen. Statt des Flussbettes z. B. ein Halbrohr als Rinne einsetzen und am Ende oder an mehreren Stellen verteilt Schaufelräder setzen. Den besten Wirkungsgrad erhält man wohl mit Vollröhren und einem Impeller am Ende – wie bei den Pumpspeicherkraftwerken. Ich denke, der Eingriff in die Natur erlaubt das alles nicht.
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X. Y. schrieb: > Danke Nils B.! Habe natürlich Quatsch geschrieben. Unüberlegt aus > falscher Erinnerung raus, anstatt 2,5A 25A geschrieben und natürlich 800 > 1/min anstatt 8000 1/min - ist ja nur Faktor 10 ;-). ... Hallo X.Y. hast du den Motor denn auch mal bei höheren Drehzahlen betrieben? was bringt er bei z.B. 3000rpm? Die eigentliche Frage war jedoch, wie man den erzeugten Drehstrom in ein 230V Wechselstromnetz einspeist. Kennt hierfür jemand fertige Lösungen? Microinverter, Komponenten aus dem Campingbereich etc Viele Grüße danny
danny L. schrieb: > hast du den Motor denn auch mal bei höheren Drehzahlen betrieben? was > bringt er bei z.B. 3000rpm? Die Motorspannung ist proportional zur Drehzahl, der Motorstrom proportional zum Drehmoment.
danny L. schrieb: > Wassernutzungsrecht... Damit klar Dein Bier und nicht andere möglich hineinzuziehen. Wobei die meisten Wassernutzungsrechte (Verlängerung mit aktuellen Auflagen) zwischen 2026 bis 2030 auslaufen. Die Umwelt- & Wasserwirtschaftsämter sollen bereits signalisiert haben, dies wäre nicht zu schaffen. Wird interessant werden, ob dann alle abgeschaltet werden oder der Mut aufgebracht wird, diese vorläufig weiter zu betreiben. Zur Bachphysik, müßtest Du die Breite, Tiefe wissen und das Gefälle. Die Geschwindikeit mißt Du einfach mit einem Stückchen, das im Wasser mitschwimmt.
danny L. schrieb: > Die eigentliche Frage war jedoch, wie man den erzeugten Drehstrom in ein > 230V Wechselstromnetz einspeist. Das geht nur mit Gleichstrom-Zwischenkreis.
Harald W. schrieb: > Das geht nur mit Gleichstrom-Zwischenkreis. In einem IEEE Papier war ein Direktumrichter konzipiert. Das funktioniert sogar, aber die Steuerung ist grausig umstaendlich.
Dieter D. schrieb: > In einem IEEE Papier war ein Direktumrichter konzipiert. Ja, in einem Gehäuse mit eigebauten DC-Zwischenkreis > Das funktioniert sogar, aber die Steuerung ist grausig umstaendlich. Das kommt eher daher, das ein Generator eine Konstantstromquelle ist und der Verbraucher lieber eine Konstantspannungsquelle will. Ausser- dem ist die Frequenz auch noch unterschiedlich, je nach Wassermenge.
Bei Drehstrom geht es ohne "echten" DC-Zwischenkreis, bzw. es ist mehr ein DC-Strom-Zwischenkreis. Wenn man 3phasigen Strom gleichrichtet, erhält man eine Gleichspannung, die niemals die Null-Linie erreicht wie bei (gleichgerichtetem) einphasigen Wechselstrom. Was so aus dem Generator kommt, kann man mit einer Drossel in einen stabilisierten Gleichstrom umformen und mit diesem den Wechselrichter versorgen, der ins Netz einspeist. Der Steuerungsaufwand ist mit dem einer HGÜ vergleichbar, die verwendet das gleiche Prinzip. Ob man das bei ein paar kW für ein privates Wasserkraftwerk braucht... glaube nicht, Zwischenkreiskondensatoren reichen locker und man muss seine Einspeiseleistung halt dynamisch an die Generatorleistung anpassen, genau wie bei PV auch.
Harald W. schrieb: > Dieter D. schrieb: >> In einem IEEE Papier war ein Direktumrichter konzipiert. > Ja, in einem Gehäuse mit eigebauten DC-Zwischenkreis Da gibt es keinen Zwischenkreis, wenn man die DC für die µC-Steuerung nicht mitzählt. Das war direkt. Beschrieben war noch der einfache Fall von einem 400Hz Generator auf 50Hz zu kommen als 4Quadrantenwandler.
Dieter D. schrieb: > Das war direkt. Beschrieben war noch der einfache Fall von einem 400Hz > Generator auf 50Hz zu kommen als 4Quadrantenwandler. Und wie kommt man von der ständig wechselnden Frequenz des Generators auf einigermaßen stabile 50Hz?
Angehängte Dateien:
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Vermutlich ist die Auswahl deiner Turbine / wasserrad begrenzt darauf, was du bauen kannst bzw. bauen willst. Falls du aber doch Lust hast dir das Ganze genauer anzuschauen: Für Wasserkraftwerke ist erstmal die "spezifische Drehzahl" interessant https://de.wikipedia.org/wiki/Spezifische_Drehzahl
Wobei n die Soll-Drehzahl deines Motors ist, auf die du auslegen möchtest, Q der Wasserstrom in m^3/s und H die Fallhöhe ist. Aus dem Diagramm kann man dann ablesen, welche Turbinen-Art geeignet ist. Kurz zusammengefasst: Wenig Wasser + Viel Höhe (= viel Druck) -> Pelton Turbine Viel Wasser + Wenig Höhe (= wenig Druck) -> Kaplan Tubine.
Mir fällt zum Thema etwas ein, was ich mal auf Youtube gesehen habe: https://www.youtube.com/watch?v=Xb6TIWub6KU Das ist die Redneck-Version: Aus einer Waschmaschine und ein paar Bewässerrungsrohren. Leider zeigt der Kollege hauptsächlich die Wasserseite. Ist jedenfalls recht unterhaltsam, die Sache ;-) Leider ist auf Youtube zu dem Thema viel Quatsch... Aber was ich schon gehört habe, ist dass man ein BLDC mit B6-Brücke (oder wieviele Wicklungen auch immmer so ein BLDC hat) verwenden kann, und dann Wechselrichter (oder Laderegler für Batterien, nach Geschmack halt). Natürlich müssen Strom und Spannung zusammenpassen. Da wird im Prinzip der MPPT eines Solarwechselrichters für die Regelung der elektrischen Seite benutzt. Einige Wechselrichter haben auch spezielle Modi für sowas, aber mangels eigenem Bach habe ich mich mit dem Thema noch nicht weitergehend beschäftigt... Ich persönlich würde eher über einen Laderegler in Batterien fahren (Blei, LFP-Bleiersatz oder so), und von da aus den Strom über einen Wechselrichter benutzen. Ein Inselnetz eben. Dann kann man sich den ganzen Zirkus sparen der nötig ist, um das sachgerecht ans Stromnetz anzuschließen.
Hi, für das Wasserrad hätte ich eine Lösung - ein selbst entwickeltes schwimmfähiges unterschlächtiges Wasserrad. Das setzt man einfach in einen Bach und verankert es an zwei Punkten. Ein fester Untergrund ist erforderlich, damit keine Erosion an der Bachsohle verursacht wird. Als Generator habe ich einen anderen BLDC-Motor verwendet, aber der Bosch hört sich gut an, den werde ich mir besorgen und testen. Die Leistung des Wasserrades ist natürlich relativ niedrig - wo kein kein Gefälle und nur wenig Wasser vorhanden ist, eigentlich logisch... Das Wasserrad ist (in einer Größe) mittlerweile serienreif entwickelt, Verkauf über die von mir neu gegründete Firma startet in den nächsten Wochen. Wer Interesse hat, dem gebe ich gerne weitere Infos.
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