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 ;)
36V Drehstrom => Gleichrichten => 230V Wechselstrom erzeugen
Irgendwie muss ich auf 230V/50Hz kommen um dann auf das Hausnetzt zu gehen => ähnlich Balkonsolaranlage
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.
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.
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.
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 ;)
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?
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.
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).
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.
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.
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) .
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.
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
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.
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.
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:
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.
Den Bosch-Motor habe ich gekauft und getestet, der hat ein ziemlich starkes Rastmoment, ist deshalb meines Erachtens nicht geeignet.
Schau dir mal dieses Projekt an:
https://www.kickstarter.com/projects/engyverse-ceo/engywheel-the-ecological-floating-water-wheel
Da wird ein kleiner Drehstrommotor als Generator eingesetzt. Drehstrom wird über Brückengleichrichter in Gleichstrom verwandelt, Ausgangsspannung hängt von der Drehzahl des Wasserrades ab.
Mit der Booster Box lässt sich die gewünschte Spannung einstellen und verschiedene Kleingeräte damit betreiben.
Für angeschlossene Geräte brauche ich doch eine definierte und konstante Spannung, sonst funkt es womöglich, oder?
Also muss die Spannung einstellbar sein, und die Last so dimensioniert, dass ich keinen Spannungseinbruch habe?
Das Wasserrad hat ja unterschiedliche Drehzahlen, der Generator liefert daher auch unterschiedliche Spannungen?
Sorry für die laienhafte Ausdrucksweise, ich hoffe in diesem Thread Fachleute zu finden, die mir was beibringen und Tips geben.
Für angeschlossene Geräte brauche ich doch eine definierte und konstante
Spannung
Für Geräte meistens schon, Akkus hingegen wollen eine Stromquelle.
Also muss die Spannung einstellbar sein, und die Last so dimensioniert,
dass ich keinen Spannungseinbruch habe?
Zu hohe Last ist immer schlecht.
Das Wasserrad hat ja unterschiedliche Drehzahlen, der Generator liefert
daher auch unterschiedliche Spannungen?
Kaum. Ein Bach bzw. Fluss fliesst nahezu gleich schnell weil das vom Gefälle des Bachbetts abhängt, lediglich der Schlupf des Wasserrades wird bei steigender Belastung etwas grösser.
Da bei steigendem Wasserpegel auch die Schaufeln eines (unterschlächtigen) Wasserrades tiefer eintauchen, kann man dann auch mehr Drehmoment abverlangen (mehr Strom) für gleichen Schlupf.
Kaum. Ein Bach bzw. Fluss fliesst nahezu gleich schnell weil das vom
Gefälle des Bachbetts abhängt, lediglich der Schlupf des Wasserrades
wird bei steigender Belastung etwas grösser.
Das widerspricht meinen Versuchsergebnissen: wenn über Zuschaltung von Lastwiderständen mehr Energie abgenommen wird, reduziert sich die Drehzahl vom Wasserrad. Dies ist in einem der Videos vom Kickstarter-Projekt zu sehen.
Da bei steigendem Wasserpegel auch die Schaufeln eines
(unterschlächtigen) Wasserrades tiefer eintauchen, kann man dann auch
mehr Drehmoment abverlangen (mehr Strom) für gleichen Schlupf.
Dies gilt nur für fest installierte Wasserräder. Das Engywheel schwimmt jedoch bei steigendem Wasserpegel auf wie ein Schlauchboot, die Eintauchtiefe der Schaufeln bleibt daher gleich.
Im schwimmenden Zustand ist die erzielbare Leistung sogar wesentlich geringer, weil das Wasser dann unter dem Rotor ausweichen kann, ohne seine Energie auf die Schaufeln zu übertragen (hat sich auch durch Versuche bestätigt)
Danke für deine Anmerkungen, hättest du auch welche für die Steuerungsthematik?
Das Wasserrad hat ja unterschiedliche Drehzahlen, der Generator liefert
daher auch unterschiedliche Spannungen?
Kaum. Ein Bach bzw. Fluss fliesst nahezu gleich schnell weil das vom
Gefälle des Bachbetts abhängt, lediglich der Schlupf des Wasserrades
wird bei steigender Belastung etwas grösser.
Hier muss auch ich widersprechen.
Gewässergrund und Randbereiche haben starke Auswirkungen auf die Fliessgeschwindigkeit und Verteilung dieser über den Querschnitt eines Gewässers.
Je weiter entfernt davon, desto höher ist sie, wobei hier mal deren Beschaffenheit, Windverhältnissen, Flussbiegungen, etc. nicht berücksichtigt bleiben.
Gewässergrund und Randbereiche haben starke Auswirkungen auf die
Fliessgeschwindigkeit und Verteilung dieser über den Querschnitt eines
Gewässers.
Dem kann ich nur zustimmen. Beim Engywheel ändert sich ja mit steigender elektrischer Last der Strömungswiderstand des Rotors im Fließgewässeer und dies wirkt sich auf die Drehzahl aus. Kann ja jeder selber Versuche dazu durchführen.
Ist ja schön, wenn ihr euch für die Strömungstechnik interessiert, aber in diesem Thread gehts mir um Anregungen für Steuerungs-"Spielereien".
Für die Strömungsthematik und deren Auswirkung auf die erzielbare Leistung würde ich einen separaten Thread aufmachen.
Nur nicht von Dampfschwaetzern entmutigen lassen. Marti im Video hat irgendwas mit ein paar Hektaren und duzenden Metern, in Australien oder Neuseeland. Und laesst ein paar kW durch seine selbstgebaute Pelton Turbine. Die Peltonturbine ist aus 3D plastik und zerbroeselt unterwegs. Sein 3 Phasen Kabel ist 400m oder so.
So ein Projekt lohnt sich erst ab einer gewissen Groesse. Denn es sind eine Menge Details.
Was geschieht bei Lastabwurf,
wie wird angefahren,
die verschiedenen Lastfaelle
bei verschiednen Wasser fluss regimes
Regelung, Powerverteilung mit Ueberschuss in einen Batterie
@Mods: Meiner Meinung nach ist das nach den Nutzungsbedingungen
nicht ok, da es Werbung ist.
Damit sinnvolle Beiträge zum Thread und meinem Anliegen reinkommen, ist eine Beschreibung der vorhandenen Rahmenbedingungen erforderlich. Und diese sind so umfangreich, dass ich nicht alles hier in den Thread reinkopieren wollte, sondern einfach den Link eingesetzt habe.
Kritik ist ja gut, ein Vorschlag wie man es anders/besser machen könnte, wäre auch hilfreich.
