Thema wurde schon einige-male und recht kontrovers diskutiert ganz ist mir die Problematik aber noch nicht klar. Ich weiß schon bzgl Effizienz brauchen wir nicht diskutieren aber angenommen jemand kein ein Windrad für 1kWp "gratis" bauen. Warum nicht auch diese Energie nutzen und seihen es nur ein paar kWh im Jahr. Es gibt dafür aber anscheinend keinen Anbieter der einem eine All-in-Wonder-Box verkauft. Windrad +1kW 230/400V Asynchron Maschine hätte ich aber dann wird es haarig.. Netzsynchrone Wind-Umrichter für den Normalanwender gibt es nicht. Der windy boy von SMA wurde eingestellt (Einzelstücke abgesehen und war auf LMBasis) und Batterie oder Inselsysteme fallen bei mir durch. Einspeisezähler von PV wäre vorhanden. Bremsen müsste er halt auch können. Dave
Dazu benötigst Du im Prinzip einen vierquadranten Frequenzumformer. Die Rekuperationsenergie statt zu verheizen, muss dann auch in das Netz eingespeist werden. Es muss dann die Drehzahl gemessen werden und die Frequenz aus dem FU muss entsprechend der Bremswirkung niedriger sein.
Dieter schrieb: > Dazu benötigst Du im Prinzip einen vierquadranten Frequenzumformer Gibts dafür spezifische FUs die das per Einstellung schon können?
Die können zumindest Nutzbremsen, Rekuperation, Rückspeisen. Falls das Netz nicht aufnahmefähig ist, muss auch ein Bremswiderstand vorgesehen werden. Die Energie könnte man auch in einen Akku speisen. https://www.sourcetronic.com/shop/de/frequenzumrichter-st500-230v.html Steuern muss man das aber selbst. Entweder über die Digitaleingänge oder die Analogeingänge. Die gehen aber nur mit Netz. https://www.wind-energie.de/themen/anlagentechnik/anlagenkonzepte/generatorenkonzepte/ https://www.wind-energie.de/themen/anlagentechnik/anlagenkonzepte/inselanlagen/ Für Geräte von DC 12...48V auf 230/400V bietet der Markt sehr wenig. Ansonsten sind es meist Wandler von DC auf Motore von 30...80 (120)V. https://de.sci.ing.elektrotechnik.narkive.com/vADvURT8/dc-input-frequenzumrichter https://de.sci.ing.elektrotechnik.narkive.com/F6Prqtr4/frequenzumrichter-fur-12v https://www.sps-forum.de/antriebstechnik/12084-frequenzumformer-motor-fuer-48v-dc-ac.html
Interessant vieleicht auch zum Lesen: Leroy Sommer, Universal-Frequenzumrichter, Unidrive 4.6 Typischer Eingangsstrom Niedervolt-Gleichsspannungsversorgung Der Umrichter kann mit den Anschlussspannungen 24 V Gleichspannung (Steuerspannung) und 48 V Gleichspannung (Leistung) betrieben werden. Der Niederspannungsmodus dient zum Betreiben des Motors in Notsituationen nach einem Netzausfall, z.B. in Aufzügen; bzw. zur Drehzahlbegrenzung bei Servomotoren während der Inbetriebnahme/des Anlaufs von Anlagen, z. B. einer Robotereinheit. Arbeitsspannungsbereich der Niederspannungsversorgung: (https://acim.nidec.com/de-de/motors/leroy-somer/products/dc-drives/mentormp)
Hmm man könnte mit der Energie aus dem Windrad ein Solarmodul nachbilden, ggf. mit großen Supercaps als Stützkondensatoren, damit mehr Zeit zum Ausregeln ist. Man muß nur verhindern, daß der Solarwechselrichter wegen zu wenig Leistung abschaltet, also evtl. ein paar Watt aus dem Netz mit auf auf den Eingang schicken, der ihn gerade so am Laufen hält wenn der Wind mal eine kurze Pause macht. Übrigens ist eine Klein-WKA, die zuverlässig 1kW Leistung ohne Hurrikan-Wallcloud schafft, schon ein verdammt großer Aufbau. Hatte ich letztens mal irgendwo hier ausgerechnet, das waren einige Meter Rotordurchmesser. Viel Spaß beim Bau!
Hallo Ben B. hast du über die Klein-WKA mal ein paar Info´s ? Bin auch gerade an dem Thema. will selbst mal ein Radial 3-Flügelrad mit 5 Meter Durchmesser und ca. 50 cm Höhe testen, bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten. Als Generator vielleicht einen 8-poligen Asynchrongenerator, Transformierung und Gleichrichtung. Mit besten Grüßen
Sorry, das mußt Du Dir selbst raussuchen wo ich das berechnet hatte. In jüngster Vergangenheit hat irgendein AnonyMod hier so viele Beiträge von mir gelöscht, daß ich nicht mal weiß, ob dieser noch existiert und ich habe keine Lust nach Dingen zu suchen, die es gar nicht mehr gibt. Dafür ist mir meine Zeit zu schade, auch ums nochmal zu berechnen damit's wieder jemand löscht. Aber im Grunde steht alles was Du für die Berechnung wissen mußt im allwissenden Internet-Mülleimer (Wikipedia). Du mußt Dir halt Gedanken machen bei welcher Windstärke Du welche Leistung haben möchtest und welchen Wirkungsgrad Du beim Flügelrad erwartest, dazu Wirkungsgrad des Generators, damit lässt sich die erforderliche Kreisfläche und der Durchmesser des Windrades errechnen. Bei der Höhe ist so hoch wie möglich am besten, also die erlaubten 10 Meter oder was der Mast ohne größeren Aufwand (Baugenehmigung) in Deiner Gegend haben darf voll ausschöpfen.
Wind ist so n Thema ... Solarwechselrichter mit MPPT kann man vergessen, hab ich schon hinter mir, die überbremsen die WKA auf Niedrigstdrehzahl, der Rotor kommt nicht ins Gleiten, Strömungsabriss, kaum Leistung. Das Problem, die Rotordrehzahl, bei starr angebrachten Rotorblättern, muss Sich ändern mit der Anströmgeschwindigkeit, sprich die Belastung des Generators muß spannungsabhängig nachgefühlt werden per Belastungskennlinie. Ginlong baut welche, hatte ich einen, der war aber technisch Müll, Aurora hab ich jetzt, ist von der Konfiguration her Mist, aber tut was er soll
PS: 5m Durchmesser ist ne Hausnummer Auch nicht vergessen Du brauchst ne Lösung für Ersatzlast, Dummyload, damit Dir, sollte der WR aussteigen oder das Netz ausfällt die WKA sich nicht zerlegt, die darf NIE frei unbelastet drehen. <!>
Elektrische Bremse kann man bei Klein-WKA vergessen, weil die Windräder bei Sturm dazu tendieren, den eher schwach dimensionierten Generator zu überlasten. Also für ein paar Böen reicht 'ne Kurzschlußbremsung oder sowas, aber für 'nen Tag lang steifen Wind oder wenn man den Generatorausfall (bzw. Lastausfall generell durch sowas wie Riemenriss) ansich absichern möchte, reicht das nicht mehr. Gibt aber andere Lösungen, z.B. das Rad 90° zum Wind ausrichten oder eine mechanische Bremse vom Auto ginge auch, Rotoren mit passiver Stallregelung sind von Hause aus sicher gegen Überdrehzahl. Wichtig ist keine Bremse verwenden, die ruckartig blockiert. Sonst baut der Schwung des schnell drehenden Rotors die Gondel oder Gondel-Mast-Verbindung auseinander oder er wird selbst beschädigt.
Das sind schon interessante Info´s. Als Drehzahlbegrenzung könnte eine Fliehkraftbremse dienen. Bisher hatte ich übrigens auch einfach den Anschluss an den MPPT-R. im Auge. Mehr im Fokus war mir aber die Wahl des Generators. Neben KFZ-Lichtmaschinen tendire ich nun mehr zu langsam laufenden Drehstrommaschinen. die könnten bei steigender Last mehr Gegenkraft entwickeln. Außerdem lässt sich Wechselspannung auf gewünschte Spannungen transformieren, je nach Weiterverarbeitung. Meine Idee war ein liegendes WR mit ca. max. 700 U/min ziemlich direkt mit dem G. gekoppelt, z.B. über eine Hardyscheibe. Das liegt quasi auf dem Dach, Antriebswelle durch das Dach, der Rest dann innen. Das WR ist mit einem Käfig eingehaust und der Wind kann von allen Richtungen wirken.
PS. Die Sache mit Verstellrotorblättern wäre noch ein interessanter Gedanke, z.B. mit Verdrehfedern. Oder auch Fliehkraft abhängig.
Verstellrotorblätter wären eine Lösung. Vielleicht wäre ein Darius-Rotor noch eine Lösung.
Besch....eidenen Wirkungsgrad haben alle Vertikalen gemeinsam
eldorado schrieb: > hast du über die Klein-WKA mal ein paar Info´s ? Wenn es dir um die Theorie geht, schau mal hier: https://www.engineeringtoolbox.com/wind-power-d_1214.html Der Nutzungsgrad kann physikalisch nicht größer als 16/27 (~59%) werden (Betzsches Gesetz) und ist bei realen großen Anlagen meist unter 50%. Kleine Anlagen sind meist schlechter und haben zudem noch weniger Wind, weil bodennäher. Ein paar Hausnummern findet man auch bei www.wind-turbine-models.com - wobei ich gegenüber den Angaben bei kleinen Anlagen für Privatanwender eher skeptisch bin. Erst ab rund 10m Rotordurchmesser oder so würde ich die Leistungsangaben und Leistungskurven für halbwegs realistisch halten... MfG, Arno
> Vielleicht wäre ein Darius-Rotor noch eine Lösung.
Da kannste auch gleich 'nen Wetterhahn nehmen,
der hat genau so viel Leistung!
Ben B. schrieb: > gleich 'nen Wetterhahn Und noch einen Fuchs dazu um ihn rotieren zu lassen. Die Herausforderung ist der große Dynamikbereich des Windes und der Umrichter natürlich auch.
Das Problem bei der Dynamik wird mit der Höhe weniger, aber Du hast natürlich das Problem, daß es sich im Vergleich zu Solarzellen um eine doppelte Energiewandlung handelt. Bei Solarzellen geht Licht rein und entsprechend der Stärke kommt Strom raus. Beim Windrad wird zunächst der Rotor beschleunigt und ich kann mir Strom holen indem ich den bremse. Ohne passenden Umrichter muß man eine Anpass-Stufe bauen und die Drehzahl des Rotors der Windgeschwindigkeit anpassen wenn man eine möglichst hohe Effizienz haben möchte. Dieses Problem hatten die ersten Großwindanlagen auch. Die Generatoren konnten anfangs nur mit einer festen Drehzahl laufen, dann kamen polumgeschalbare Generatoren mit zwei Drehzahlen, dann doppelt gespeiste Asynchrongeneratoren mit stufenlos regelbarer Drehzahl und inzwischen sinds direktgekuppelte Generatoren, vermutlich auch doppelt gespeist. Bis zu 8MW über einen Umrichter ist evtl. doch etwas unpraktisch. Man braucht aber in jedem Fall irgendeine Steuerung, die vorgibt wie schnell der Rotor drehen soll, wieviel Drehmoment anliegt (und zur Stromgewinnung verwertet werden kann) und wann evtl. die Leistung begrenzt werden muß. Solarwechselrichter kommen mit starken Schwankungen klar (wechselnde Bewölkung kann Lastsprünge von 90% in 2..3 Sekunden bewirken), aber nicht mit der Lastanpassung an einen drehenden Generator.
Ben B. schrieb: > Man braucht aber in jedem Fall irgendeine Steuerung, die vorgibt wie > schnell der Rotor drehen soll, wieviel Drehmoment anliegt (und zur > Stromgewinnung verwertet werden kann) und wann evtl. die Leistung > begrenzt werden muß. Ist das wirklich so komplex? Da reicht ja schon der mechanische Aufbau als Herausforderung völlig aus, dann auch noch den Generator-Teil so kompliziert? Einfach einen Dreh-Strom-Generator mit max. Leistung an das Windrad direkt angekoppelt und den Rest macht man dann am Ausgang des Generators elektrisch? Genauso wie bei einem Solar-WR .... Lastabnahme und Bremsung geht ja alles rein elektrisch zu regeln, also ohne großen mechanischen Aufwand. Bis auf die Kühlung von der Brems-Leistungsaufnahme, aber da kann man ja in einen Akku reinschieben oder per elektrischer Verbraucher > E-Heizung entsprechend belasten?
Ganz so einfach ist es nicht. Der Regler muss auch noch so intelligent sein, dass störende Resonanzen übersprungen werden. Beim ICE hört man das als Jaulen beim Hochfahren der Geschwindigkeit beim Beschleunigen.
Quark. Was man beim ICE hört ist die Chopper-Steuerung zur Leistungsbegrenzung beim Anfahren bzw. später einfach die Kommutierung. Die Antriebe von sowas liegen im Bereich von 1,6MW (pro Motor) mit 1200V Betriebsspannung... Das ist geringfügig mehr als eine Klein-WKA. Als reine (Not)Bremsmaßnahme mag das Aufschalten einer Heizung auf den Generator funktionieren, aber ob sich das als regulärer Einsatzzweck des Stromes lohnt muß jeder selbst entscheiden. Ich denke die Leistung ist dafür meistens zu gering. Solarzellen haben einen ziemlich festen optimalen Betriebspunkt, der sich (konstante Beleuchtung vorausgesetzt) rein elektrisch einfach ausmessen lässt und sich über den ganze Leistungsbereich kaum ändert. Die Regelung ist auch sehr einfach (Ausregelung auf eine bestimmte Solarmodulspannung reicht). Das hat ein Windrad so nicht, das hat einen von der Windgeschwindigkeit abhängigen optimalen Betriebspunkt. Wenn die Anlage bspw. viel zu langsam dreht, kommt auch bei Sturm kaum Leistung heraus. Dazu kommt noch das Problem, daß der Generator erst ab einer bestimmten Drehzahl eine brauchbare Ausgangsspannung erreicht. Diesen Nachteil haben Solarmodule ebenfalls nicht, der MPP-Spannungsbereich wird schon bei schwacher Beleuchtung erreicht.
Ben B. schrieb: > Quark. Was man beim ICE hört ist die Chopper-Steuerung zur > Leistungsbegrenzung beim Anfahren bzw. später einfach die Kommutierung. Nicht ohne etwas zu wissen, sollte man gleich behaupten das sei Quark. Bei einem Besuch, dort wo die ersten ICE gebaut wurden, wurde das unserer Besuchsgruppe vom zuständigen Leiter für die elektrische Konstruktion der Antriebe so erklärt. Die Massen sind zwar fest, aber die Schwingungsfeder deren Federkonstante ist abhängig vom Moment. Diese Singularitäten werden einfach umfahren durch gehen auf ein höheres oder niedrigeres Moment genau an den Geschwindigkeitspunkten. Und damit die Oberwellen nicht auch so was treffen, wird an der Spannung (Zwischenkreis), Taktverhältnis und Frequenz auch gedreht. Hochinteressant, und wer damit zu tun hat, hat auch Zugang zu den entsprechenden Doktorarbeiten. Dieses regelungstechnische Grundwissen ist kein Geheimnis und läßt sich in Fachbüchern finden.
Irgendwie finde ich, daß man keine Doktorarbeit braucht um zu wissen, daß man bei so leistungsstarken Antrieben nicht lange im Resonanzbereich bleiben sollte bzw. diesen möglichst schnell durchfahren sollte. Bei der BR103 sind dadurch sogar Schäden entstanden wenn die Loks in Diensten eingesetzt wurden, wo sie keine weiten Strecken mit konstant hoher Geschwindigkeit fahren konnten. Für das was Du hörst sind diese Umschaltpunkte aber unerheblich, bzw. sie liegen halt da, wo sie liegen. Und daß man mit der Chopperfrequenz auch Spielchen machen kann, sieht man an der BR182 (Siemens ES64U2). Bei Klein-WKA glaube ich nicht recht, daß solche Effekte zu Problemen führen, schon gar nicht wenn man die Generatorspannung sowieso gleichrichtet. Dafür ist die Leistung einfach nicht groß genug. Groß-WKA dürften generell so gebaut werden, daß Resonanzbereiche außerhalb des normalen Betriebsbereichs liegen.
Ben B. schrieb: > Bei Klein-WKA glaube ich nicht recht, daß solche Effekte zu Problemen > führen Die Wahrscheinlichkeit ist geringer, da die Frequenzen bei Kleinanlagen relativ hoch liegen im Vergleich zum ICE. Bei Kleinanlagen ist ein permamenterrregter Generator verbaut und dahinter ein Gleichrichter. Somit sind nur die "Ruckler" durch die Rastmomente und die Peaks der Gleichrichterströme zu berücksichtigen. Das ist hier recht übersichtlich.
Niemand schrieb: > Ben B. schrieb: >> Man braucht aber in jedem Fall irgendeine Steuerung, die vorgibt wie >> schnell der Rotor drehen soll, wieviel Drehmoment anliegt (und zur >> Stromgewinnung verwertet werden kann) und wann evtl. die Leistung >> begrenzt werden muß. > > Ist das wirklich so komplex? Da reicht ja schon der mechanische Aufbau > als Herausforderung völlig aus, dann auch noch den Generator-Teil so > kompliziert? > > Einfach einen Dreh-Strom-Generator mit max. Leistung an das Windrad > direkt angekoppelt und den Rest macht man dann am Ausgang des Generators > elektrisch? Das kann man schon alles elektrisch machen (bei Klein-WKA - bei großen wird man ohne aktive Blatt-Verstellung und aktive Rotor-Ausrichtung - im Fachbegriff Pitch und Yaw - nicht finanziell sinnvoll hinkommen) aber trotzdem braucht man eine Steuerung. Einen Regel-Algorithmus, wenn du so willst. Und eine Energie-Senke, wenn das Netz keine Energie aufnehmen kann, Lastwiderstand oder (dann nicht elektrisch) Scheibenbremse, sonst geht die Anlage bei stärkerem Wind durch. MfG, Arno
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