Grösser, höher, mehr Leistung...

Sobald man einmal vom Wind-Virus infiziert wurde will man immer mehr. Heute nahmen wir an unserem Windrad ein paar Verbesserungen vor. Der Holzmast wurde verstärkt, die Nabenhöhe um ca. 1,5m erhöht und der Rotordurchmesser von 180cm auf 230cm erhöht. Nun ist auch der Windmesser in einer vernünftigen Höhe montiert. Unser eigenes Haus ist nichtmehr so stark in der Windströmung.

Leider musste ich feststellen dass die Ladeschaltung mit Sepic Wandler nicht den gewünschten Erfolg brachte. Die Leistungsaufnahme liess sich zwar ganz gut per µController steuern, aber der Wirkungsgrad der Schaltung war zu schlecht, es gelangte kaum etwas von der aufgenommenen Energie in die Akkus. Den nächsten Versuch starte ich vermutlich mit einem Flyback Wandler. Der arbeitet mit einem kleinen Trafo, dadurch kann die Eingangsspannung kleiner und grösser als die gewünschte Ausgangsspannung sein. Ich muss zuerst nach einem passenden Trafo suchen....

Sehr erfreulich ist dass dieser neue Rotor offenbar schon bei ca. 1,5m/sek Windgeschwindigkeit läuft. Bei 2-3m/sek müsste man schon Leistung entnehmen können. Man wird in den nächsten Tagen mehr sehen...

Verbesserung der Datenaufzeichnung

Bisher funktionierte die Datenaufzeichnung mit dem µController ganz simpel: ich nahm jede Minute die aktuellen Messwerte auf und speicherte sie in der Datenbank. Natürlich ist das nicht ideal da es sich nur um Momentaufnahmen handelte. Werte verändern sich ja ziemlich flott sogar innerhalb einer Sekunde.

Jetzt mache ich folgendes: alle Werte werden laufend gemittelt indem ich den letzten Messwert zum aktuellen addiere und durch 2 dividiere. Dadurch ergibt sich eine simple Mittelung der Momentanwerte. Zusätzlich dazu speichere ich jede Sekunde diesen Momentanwert ab und bilde jeweils einen Mittelwert über das Aufzeichnungsintervall von 60 Sekunden.

Allerdings verliert man dadurch die Möglichkeit Spitzenwerte zu erkennen. Deshalb ermittle ich zusätzlich die Maximalwerte innerhalb einer Minute. Diese Maximalwerte sind nun auch in den Grafiken zu sehen, sie sind jeweils etwas heller eingezeichnet.

Als Beispiel sieht man hier das Leistungs-Diagramm von heute:

Die Leistung ist nun in braun eingezeichnet (volle Fläche). Die Windgeschwindigkeit sieht man an der dunkelgrünen Linie. Diese beiden Werte sind Mittelwerte über jeweils eine Minute. Die hellen Linien geben Auskunft über die aufgetrenen Maximalwerte innerhalb einer Minute.

Bei der Windgeschwindigkeit ist nicht viel Unterschied erkennbar da offenbar die Windgeschwindigkeit nicht so stark schwankt. Bei der Leistung gibt es ganz starke Unterschiede. Heute betrug die höchste Momentanleistung (gemittelt über eine Minute) etwa 5 Watt und die Spitzenleistung 22 Watt. Vermutlich ist die starke Schwankung auf meine noch etwas ruckelige Laderegelung zurückzuführen. Diese läuft leider sehr sprunghaft und intensiv an, dadurch werden ziemliche Leistungsspitzen schubweise aus dem Generator entnommen. Ausserdem hängt ja die Leistung von der Windgeschwindigkeit zur dritten Potenz ab. Dadurch wirken sich Schwankungen der Windgeschwindigkeit sehr stark in der Leistung aus.

Verbesserte Ladeschaltung am Windrad

Nachdem der Uni Stress vorbei ist baute ich endlich die neue Ladeschaltung auf. Basis ist ein Schaltregler (SEPIC-Wandler) mit PWM Ansteuerung. Bei Tests daheim kam ich bisher nur auf 70%  Wirkungsgrad, das ist aber allemal besser als der bisherige Linearregler. Das Teil sieht so aus:

Ausserdem habe ich nun 4 kräftige Bleigel Akkus angeschlossen (200Ah). Herzlichen Dank nochmal an Christian Mayrhofer für die Akkus!

 

Bei dieser Gelegenheit räumte ich im Schaltschrank noch etwas auf und baute noch ein energiesparendes LED-Licht mit 3 Watt zur Beleuchtung ein.

Zurück zur Problemstellung: mit dieser Ladeschaltung kann ich nun softwaremässig die Ladeintensität steuern. Ausserdem spielt es keine Rolle ob ich eine niedrigere oder höhere Eingangsspannung als die Batteriespannung zur Verfügung habe. Die ersten Werte sehen gut aus, ab ca. 6 Volt Eingangsspannung (das entspricht nur 60 Umdrehungen pro Minute) konnte ich schon etwas Windenergie in die Akkus pumpen:

 

Die dicke blaue Linie markiert 6Volt Eingangsspannung. Man sieht dass ab dieser Spannung schon Strom (rote Linie) fliesst. Wenn das alles so klappt wie es derzeit aussieht können wir nun schon ab ca. 2-3m/sek Windstärke kleine Energiemengen in unsere Akkus pumpen. Das bedeutet ein vielfaches der Ausbeute weil wir sehr selten starke Winde haben.

Meine Regelung (softwarebasiert) arbeitet nun nach folgender Leistungskurve:

Wobei die Maximalleistung als Parameter einstellbar ist und ich die passenden Werte experimentell herausfinden und konfigurieren möchte.

3. Semester ist vorüber

ENDLICH. In den letzten 3 Wochen hatte ich wieder so ziemlich alle Prüfungen. Speziell die letzten beiden Wochen waren wieder ziemlich anstrengend! So wie's aussieht dürften sich auch positive Noten ausgehen.

Jedenfalls ist in nächster Zeit etwas Arbeit, viel Basteln am Windrad und vor allem Entspannen angesagt!

Ach ja, der Fasching kommt. Vielleicht fällt mir ja noch ne vernünftige Verkleidung ein!