Windrad mit Holzflügel fertig

Endlich ist es geschafft. In den letzten Wochen baute mein Vater ein völlig neues Windrad. Die wesentlichste Neuerung liegt auf der Hand: die Rotorblätter wurden völlig aus Massivholz in Handarbeit gefertigt:

Als Vorlage diente das Flügelprofil GÖ624 aus dem Buch von Prof. Chrome. Ich übernahm ein Beispiel aus dem Buch und änderte es auf eine Rotorblattlänge von 150cm ab. Im Hintergrund sieht man eine angefertigte Lehre welche für die Herstellung nötig war. Die Flügel selbst wurden von Hand gehobelt und geschliffen bis sie exakt in die Lehre passten.

Ein erster Versuch mit einem Flügel am Frontlader unseres Traktors verlief positiv:




Danach wurden die restlichen Flügel geformt, eine kräftige Nabe aus Metall konstruiert und gebaut und erneut getestet:

Am Foto der stolze Erbauer Leopold Raab. Alle Metallteile zur Befestigung wurden in das Holz eingearbeitet damit eine möglichst gute Aerodynamik gegeben ist. Später wurde an der Rückseite noch Verstrebungen zur mechanischen Verstärkung angebracht. Die Flügelspitzen wurden abgerundet. Am Ende wurde das Holz mit Epoxydharz 2x gestrichen und im Ofen unseres Nachbarn "gebacken". Die Oberfläche des Harzes ist extrem fest und ziemlich hart. Dadurch hoffen wir dass es langer Zeit der Witterung trotzt.

Der neue, wirklich formschöne Repeller sollte aber nicht am Boden sein Dasein fristen sondern auf einem Holzmast unseres Energieversorgers montiert werden. Wir erreichten dadurch eine grössere Nabenhöhe und somit bessere und stabilere Windströmungsverhältnisse. Leider bringt das aber auch wesentlich mehr Aufwand an Statik mit sich. Dadurch war grösserer Maschineneinsatz (Bagger und Kran) beim Aufrichten nötig.

 In die Mastspitze bohrten wir ein mehr als 1m langes 70mm Loch welches die Halterung für den Roter aufnimmt:

Die Mastspitze wurde mit Flacheisen und Eisenringen verstärkt. Die Masteinführung selbst wasserdicht mit gedrehten Lagerbüchsen aus Metall und Kunststoff wasserdicht verschlossen:

Hier noch ein Foto des fertigen Repellers:

Der Rotor ist wirklich sehr gelungen und formschön. Danach grub ein Bagger ein etwa 3m tiefes Loch in die Erde. Der Betonfuss des Holzmastes wurde im Erdreich eingegraben und eingestampft. Der Mast selbst wurde in etwa 4-5m Höhe am Gebäude abgestützt.

Die fertige Anlage sieht nun so aus:

Der Rotor läuft ziemlich ruhig und extrem leise. Die viele Arbeit hat sich offenbar ausgezahlt. Wir haben wiedermal einen Meilenstein geschafft und diesmal die erste wirklich formschöne Anlage aufgebaut.


Leider gibts derzeit noch ein Problem mit dem Windmesser, darum gibts in den nächsten Tagen keine Windgeschwindigkeits-Werte.

Abschliessend bedanke ich mich nochmal recht herzlich bei den zahlreichen Helfern welche uns tatkräftig bei der Umsetzung unterstzützt haben. Ohne euch wärs nicht möglich gewesen! Ich wollte hier alle anführen, vermutlich hätte ich aber jemanden vergessen weil wir von sovielen Leuten unterstützt wurden.

Hauptsächlich bedanke ich mich aber bei meinem Vater! Er hat den bei weitem Grössten Anteil der Arbeiten durchgeführt und dabei irrsinnig viel Zeit investiert. Auf den Fotos sieht alles recht einfach und problemlos aus. Natürlich ist es das in Wirklichkeit nicht. In der Anlage stecken mittlerweile mehr als 4 Monate Arbeit (inklusive Aufbau der bisherigen Versuchs-Windräder) und auch schon ein nennenswerter Geldbetrag. Für war es das alles aber wert!

Hier noch ein Video bei moderatem Wind (geschätzt etwa 4-5m/sek):


Viele Fotos und einige Videos gibts hier in der Galerie zu sehen:
http://picasaweb.google.com/bernhard8/Windrad320cmHolzfluegel

bremsenbox.at fertiggestellt

In den letzten 12 Monaten war ich teilzeit bei der Kneidinger GmbH in Lembach angestellt. Hauptaufgabe war es die Plattform bremsenbox.at zu programmieren. Ich war mit der Programmierung grösstenteils Ende Februar fertig. Im März ging die Plattform nun in Betrieb. Hoffentlich wirds auch gut bei den Kunden angenommen!

Kurze Beschreibung: es geht um Bremsenreparaturen am Auto. Der Kunde kann seine Reparatur genau definieren (Klötze, Scheiben, nur vorne oder hinten) und bekommt dafür sofort einen Fixpreis angezeigt. Ein Termin kann sofort online vereinbart werden. Die Reparatur erfolgt dann in der Bremsenbox Linz. Derzeit sind Reparaturen für etwa 20000 verschiedene Fahrzeuge möglich.

Hauptproblem war: man glaubt nicht wie kompliziert es ist für ein Fahrzeug die exakt passenden Teile rauszufinden. Selbst wenns ums exakt gleiche Auto geht kann der Wagen in einem anderen Werk oder zu einer anderen Zeit gebaut worden sein. Dort wurden eventuell andere Teile verbaut.

Hier ein Screenshot von der Seite (Grafik kommt von einer Werbeagentur):

Letzte Woche war sogar ein Webespot für die Seite auf dem OÖ Lokalsender LT1:

Neuer Flügel aus Vollholz

dDa mein Vater ja ein Meister in der Holzbearbeitung ist (siehe www.holzhut.at) hat er sich entschlossen nun die ideale, verwundene Flügelform selbst aus Vollholz herauszuarbeiten. Diese Arbeit ist natürlich irrsinnig aufwendig. Als erstes baute er eine Lehre um die Arbeiten jederzeit kontrollieren zu können:

Danach arbeitete er Schritt für Schritt die Konturen mit Säge, Hobel und Schleifmaschine heraus. Hier das fertige Ergebnis:

Zum Probieren schnallte er den Flügel in Form eines Einflüglers auf einen Generator. Befestigt wurde das ganze am Frontlader vom Traktor. Ein Gegengewicht sorgt für eine passende Auswuchtung. Der Flügel läuft eigentlich erstaunlich ruhig:

Effizienzüberlegungen

Um beurteilen zu können wie gut bzw. effizient unsere Anlage überhaupt die Windenergie in elektrische Energie umwandelt habe ich nun eine weitere Statistik erstellt.

Hier eine Beispielgrafik vom heutigen Tag:

In der Grafik sieht man die Windgeschwindigkeit auf der X-Achse und die Leistung auf der Y-Achse. In Wchwarz wird die theoretisch mögliche Leistung dargestellt (kinetische Energie der bewegten Luft: P(v_wind) = 1/2 * rho_luft* r² * π * v_wind³). In Blau wird ein Drittel dieser maximal möglichen Leistung dargestellt (das ist ein üblicher Wert der von Windkraftanlagen erzielt wird). In rot ist unsere erzielte Leistung dargestellt.

Es ist schön zu erkennen dass wir noch ein Stückchen von der blauen Linie entfernt sind. Es gibt also noch Raum um Verbesserungen zu erreichen. (na gottseidank, sonst wären wir ja nun fertig :-)

Mehr Statistiken zur Windgeschwindigkeit

Der Vollständigkeit halber habe ich nun die Statistiken noch erweitert. Meist wird von Standorten zur Windkraftnutzung die durchschnittliche Windgeschwindigkeit und die Verteilung der Windgeschwindigkeiten nach Häufigkeit angegeben.

Die Werte an unserem Standort sind verglichen mit anderen ziemlich schlecht. Ich habe oft gelesen dass eine Windkraftnutzung nur rentabel realisierbar ist ab einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 4m/sek. Wir konnten bisher nur 1.5 m/sek bei uns feststellen. Ebenso schlecht ist die Verteilung der Windgeschwindigkeiten:

Die vollständigen Windstatistiken sind jederzeit aktuell hier zu finden.

Obwohl diese Werte sehr schlecht sind ändert das nichts an unserem Vorhaben die Thematik genauer zu erforschen und eigene Erfahrungen zu sammeln. Vermutlich werden wir auch später daraus ableiten müssen dass eine wirtschaftliche Nutzung bei uns nicht möglich ist.

Stärkerer Generator, Rotordurchmesser 290cm

Endlich ist es soweit. Wir kommen unserem angepeilten Ziel von 3m Rotordurchmesser schon ziemlich nahe. Das wichtigste heute war mal den neuen Generator zu montieren:

Dieser Generator leistet bis zu 3500 Watt. Viel wichtiger ist aber dass er bei kleinen Drehzahlen schon gute Spannungen liefert (etwa 24 Volt gleichgerichtet bei 100 Umdrehungen/min). Dafür ist allerdings sehr viel Kupfer und Eisen nötig. Man merkts: der nackte Generator hat nun 19kg. Wir mussten darum auch den Masten verstärken.

Der neue Selbstbau-Rotor ist eine völlige Eigenkonstruktion: Ein 25cm Durchmesser Abflussrohr wurde nach eigenem Ermessen aufgeschnitten um 3 Flügel zu erhalten. Im Inneren wurde Holz so lange bearbeitet dass es gut eingebaut werden konnte. Ziel ist mehr Stabilität und eine bessere Aerodynamik (Flügelform für Auftriebsverhalten). Wir werden sehen ob die Flügelform gut läuft.

Das Anlaufverhalten sieht jedenfalls sehr gut aus. Der Rotor läuft bei ca. 1m/sek Wind an. Leistung kann nun schon bei etwa 30 Umdrehungen pro Minute (etwa 2m/sek Wind) entnommen werden.

Hier ein Foto der heute installierten Anlage:

Ausserdem wurde die Brems-Schaltung verstärkt damit sie mehr Strom vernichten kann. Langsam muss ich mit einer Spitzenleistung von 1kW rechnen und diese notfalls auch vernichten können. Zusätzlich habe ich ein Relais montiert das ich per µController ansteuern kann. Damit kann ich den Generator kurzschliessen (Not-Aus bzw. Stop-Schalter).

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...