Hallo, ich suche eine leichten Windenergiekonverter für einen Stromverbraucher von ca. 1 Watt. Das Ganze (auch der Stromverbraucher) soll von einem kleinen Kastendrachen getragen bzw. in diesen eingebaut werden. Bitte nur ernsthafte, konstruktive Antworten. Die üblichen Bedenkenträger mögen sich bitte direkt an die Bedenkenpolizei wenden :-) lg Dieter
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BLDC Festplattenmotor mit nachgeschalteter Gleichrichterbrücke aus 6 Dioden ?
Weiss nicht ob du da 1W rauskriegst, aber gucks Dir mal an: https://de.aliexpress.com/item/Micro-Windkraftanlagen-Generator-Motor-Mit-Klingen-LED-DIY-Kit/32885127362.html Hier noch mit 5V Spannungsregler: https://de.aliexpress.com/item/Small-Mini-Wind-Micro-Turbine-Generator-Charger-DC-5V-USB-Output-Power-Motors/32812807117.html
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12cm-PC-Lüfter, die Elektronik ausbauen und die Spannung direkt an den Spulen abnehmen und gleichrichten. Wird nicht sehr effizient sein, aber bei der Baugröße wirst Du kaum was Effizientes finden.
Das da könnte passen: https://de.aliexpress.com/item/New-type-of-vertical-axis-micro-wind-turbines-Small-dc-wind-turbines-with-E10LED-lamp-bead/32809929115.html
Oder Du läßt den Drachen selbst die Energie umsetzen: einen Teil der Drachenschnur auf eine Rolle aufwickeln, über einen Generator am Drachen langsam ablaufen lassen. Musst nur genug Energie zwischenspeichern, um in einer Flugphase ohne Wind (Gewichtsverlagerung am Drachen, um ihn aus dem Wind zu nehmen) die Schnur wieder aufspulen zu können. Sowas wird in Flugwindkraftwerken gemacht, allerdings dann natürlich mit Generator am Boden. Ich glaube letztens einen Eigenbau mit Kastendrachen bei Köthen gesehen zu haben, und BWM wollte dazu eine Versuchsfläche nördlich Leipzig bauen, aber dazu finde ich nichts mehr.
Danke für die Tipps. Vertikalachsen-Rotoren scheiden wohl aus. Die einfachen Konzepte wie Schalen-Turbinen und Savonius-Rotoren laufen zu langsam und mit geringem Wirkungsgrad. Hocheffiziente Schnellläufer (Darrieux) laufen nicht von selbst an. Bleibt wohl nur die Luftschrauben-Turbine, also der umgekehrte Propeller, bei dem das Profil der einzelnen Blätter andersherum gewölbt ist als beim Flugzeugmotor oder Ventilator. PC-Lüfter eigenen sich deshalb auch nicht. Ich schätze, ich habe Platz für einen Rotordurchmesser bis 20 cm. Hat jemand eine Tabelle oder eine Formel zur Hand, um die zu erwartende Leistung pro Windstärke abschätzen zu können? Alternativ könnte ich mir auch eine rotierende Schraubenschleppe am Schwanz des Drachens vorstellen, die über eine biegsame Welle (dünner Stahldraht) den Generator antreibt. Läuft aber wohl auch eher langsam.
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Dieter S. schrieb: > Bleibt wohl nur die > Luftschrauben-Turbine, also der umgekehrte Propeller, bei dem das Profil > der einzelnen Blätter andersherum gewölbt ist als beim Flugzeugmotor > oder Ventilator. Ähm sorry, Du willst da 1W rausholen. Was willst Du da groß am Flügelprofil optimieren? Bei den Windgeschwindigkeiten, die Du da oben brauchst, um Deinen Drachen oben zu halten reicht dafür so ein Schalendings (https://www.conrad.at/de/ts805-ts808-wind-cup-windrad-672621.html), was Du auf einen DC-Motor als Generator klebst. Ich würd halt den PC-Lüfter nehmen, weil der sich wahrscheinlich einfach in den Kastendrachen integrieren läßt. Conrad hat auch so Spielzeugwindräder für Demozwecke. Aber glaub nicht, dass da jemand groß am Flügelprofil rumoptimiert hat. Und bei den kleinen Dimensionen lohnt es auch nicht, da viel Aufwand reinzustecken. Ich würd eher auf Gewicht optimieren.
Dieter S. schrieb: > Vertikalachsen-Rotoren scheiden wohl aus. Nicht unbedingt. Da ist nur die Drachen-Konstruktion erheblich aufwendiger. > Die > einfachen Konzepte wie Schalen-Turbinen und Savonius-Rotoren laufen zu > langsam und mit geringem Wirkungsgrad. Sehe ich nicht ganz so wie Du. ;) Denn z.B. gerade das Savonius-Prinzip hat mehrere Vorteile. - völlig unempfindlich bei wechselnden Windrichtungen. - Achse muß nicht zwingend vertikal sein. - Hauptvorteil ist das hohe Drehmoment (bereits) bei niedrigen Windgeschwindigkeiten, die ja meistens beim Drachensteigen vorliegen. https://www.wie-einfach.de/leben/magazin/drachen-steigen-lassen-so-gehts-a18 > ... > Ich schätze, ich habe Platz für einen Rotordurchmesser bis 20 cm. Hat > jemand eine Tabelle oder eine Formel zur Hand, um die zu erwartende > Leistung pro Windstärke abschätzen zu können? Selbst, wenn Du eine Tabelle hättest, würde die Dir vermutlich wenig nützen können. Denn Du darfst ja nicht ganz vergessen, daß Drachen immer mit einem Neigungswinkel "im Wind" stehen. Denke deshalb, daß jeder Propeller-Antrieb nur suboptimal sein kann. > Alternativ könnte ich mir auch eine rotierende Schraubenschleppe am > Schwanz des Drachens vorstellen, die über eine biegsame Welle (dünner > Stahldraht) den Generator antreibt. Läuft aber wohl auch eher langsam. Zwar kann ich mir so in etwa vorstellen, was Dir da so vorschwebt, aber dabei mußt Du auch bedenken: a) Drachenschwänze "schwanzeln" meistens im Wind b) Wenn Du da am Ende oder auch zwischendrin Propeller hast, drückt es den Schwanz zwangsläufig nach hinten weg, was absolut kontraproduktiv ist, weil der Schwanz dann den Neigungs-Winkel des Drachens ungünstig verändert. Er soll aber das genaue Gegenteil davon tun, nämlich den Drachen "am Arsch" auch etwas nach unten ziehen. c) der Gen. müßte ja (unten) am Drachen festgesetzt werden, was ein Drehmoment auf den Drachen verursachen würde. Dürfte insgesamt alles schwerer beherrschbar sein als sich zu überlegen, wie man zwangsläufig entstehende Momente am besten kompensieren kann. M.E. kann man das am besten mit einem horizontal angeordneten Savonius-Rotor tun. Eingangs nanntest Du einen kleinen Kastendrachen. Hast Du schon mal einen solchen gebaut? Ich nicht, weshalb ich deren Flugverhalten nicht kenne und auch nicht weiß, ob sich im (mittigen) Freiraum von ihnen ein Rotor "störungsfreier" unterbringen läßt als bei rein flächigen Drachen. An einen kleinen Drachen würde ich da ohnehin nicht denken, weil Du durch Flächeneinsatz hochzuschleppende Gewichte mühelos kompensieren kannst. Mach Deinen Drachen deshalb besser lieber zu groß als zu klein. Sowie Vorversuche dazu, was Dir jedweder Rotor überhaupt bringen könnte. Bei Savonius-Rotoren kannst Du es Dir am ehesten leisten, eine große Riemenscheibe zu untersetzen, damit der angetriebene Gen. auf hohe Drehzahlen kommt. Welche U brauchst Du eigentlich? Grüße
Ok, die rotierende Schraubenschleppe habe ich mal an einem dekorativen Schau-Drachen hängen gesehen, ist wohl nichts für einen Kastendrachen. Einen Kastendrachen habe ich noch nicht selbst gebaut, aber mein Pa für mich, als ich ca. 8 Jahre alt war. Der Kasten war etwa so groß wie ich, und ich erinnere mich, dass ich das Seil während des Starts nicht alleine halten konnte, obwohl kein starker Wind war. Der Drachen flog dann ziemlich steil über uns, mit weniger Zugkraft, in etwa waagerechter Haltung, so dass der Wind mehr oder weniger in Längsrichtung durch den Kasten blies. Daher meine Idee mit dem Turbinen-Einbau. Der Schalen-Rotor von Conrad ist für einen Windmesser gedacht, dessen Generator muss nur Mess-Spannung liefern. Auch die anderen Schalen-Kleinrotoren sind m. E. nur Schaustücke. Die angestrebte Leistung von 1 Watt ist schon ziemlich anspruchsvoll. Eine Generator-Luftschraube auf einer DC-Motorwelle sollte es da schon sein.
Dieter S. schrieb: > Der Drachen flog > dann ziemlich steil über uns, mit weniger Zugkraft, in etwa waagerechter > Haltung, so dass der Wind mehr oder weniger in Längsrichtung durch den > Kasten blies. Daher meine Idee mit dem Turbinen-Einbau. Kann gut sein, daß Du im Inneren eines Kastendrachens einen Propeller-Gen. unterbringen kannst. Auch mit erheblich mehr Propeller-Fläche als läppische Kleinlüfter so haben. Denkbar wäre dabei sogar, daß Du den frei drehbar lagerst und auch noch mit einem Leitwerk ausstattest. Wie sich das aber auf das Flugverhalten bei einem Kastendrachen auswirkt, kann ich Dir leider nicht sagen. Nur, daß große Drachen natürlich auch hohe Gewichte mühelos hochziehen können. Grüße
Wenn es meine Aufgabe wäre, würde ich mit einem brushless Motor und einer Modellbau Luftschraube experimentieren. Z.B. eine Kombination wie in vernünfigen Quadrocoptern verbaut wird ( DJI Phantom als Beispiel ). Die Luftschraube braucht nicht geändert werden, man lässt den Motor ( Generator ) einfach von hinten anblasen, dann ist die Aerodynamik der Luftschraube korrekt genutzt. Gefühlt kommt da auch weit mehr als ein Watt raus. Wenn der kastendrachen nicht zu klein ist, sollte das Gewicht kaum ein Problem sein.
Es mag solche Propellerflügel für Vorwärts-/Rückwärts-Lüftung geben,
aerodynamisch korrekt sind sie dann aber nicht. Was man u.a. am
Geräuschpegel bemerkt.
> "Gefühlt kommt da auch weit mehr als ein Watt raus."
Wie fühlt sich denn 1 Watt an? ;-)
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Stefan M. schrieb: > Die Luftschraube braucht nicht geändert werden, man lässt den Motor ( > Generator ) einfach von hinten anblasen, dann ist die Aerodynamik der > Luftschraube korrekt genutzt. Ist ein ganz interessanter Gedanke. Was meinst Du, was wir tun könnten, um Vergleichbarkeit der Verhältnisse erreichen zu können? Quadrokopter können in der Luft schwebend gehalten werden. Entspricht einem Zustand, daß ihre Propeller so viel "Wind schaufeln" können müssen, daß das Schweben sichergestellt ist. Könnte man das auch in von ihnen generierter Windgeschwindigkeit ausdrücken, um es greifbar machen zu können? Und natürlich auch, um es mit Windgeschwindigkeiten vergleichen zu können, in denen ein Drachen schwebend gehalten werden kann. Beim Drachen sind es zwar etwas andere Bedingungen, weil er in Neigung zur Windrichtung schwebt, aber dennoch muß auch er (gegen g) genug "Auftrieb" haben, um überhaupt schweben zu können. Grüße
Dieter S. schrieb: > Wie fühlt sich denn 1 Watt an? ;-) Nimm einen Widerstand und je nach Belastung fühlt sich der anders an... ;-)
L. H. schrieb: > Könnte man das auch in von ihnen generierter Windgeschwindigkeit > ausdrücken, um es greifbar machen zu können? > > Und natürlich auch, um es mit Windgeschwindigkeiten vergleichen zu > können, in denen ein Drachen schwebend gehalten werden kann. Das ist vermutlich extrem komplex. Es gibt Studien über den Wirkungsgrad von Quadrocopterantrieben. Der Zusammenhang von Motordrehzahl, Luftschraubensteigung und Durchmesser ist in der Praxis durch Messungen am realen Objekt am sinnvollsten. Da sind einige nichtlineare Vorgänge beteiligt, die in allen Details auch eine Simulationssoftware zu einem teuren Spass machen würden. Z.B. kann eine bestimmte Luftschraube bei eher niedriger Drehzahl einen hohen Wirkungsgrad haben. Bei hohen Drehzahlen ist ein anderer Typ oft viel besser... Und das ist nur die Spitze des Eisberges. Bei einem Windgenerator sollte man also die elektrische Last so einstellen, dass eine effektive Drehzahl des Generators zustande kommt.
Stefan M. schrieb: > Die Luftschraube braucht nicht geändert werden, man lässt den Motor ( > Generator ) einfach von hinten anblasen, dann ist die Aerodynamik der > Luftschraube korrekt genutzt. Ähm: Nein. Die Repeller von WKA sehen zwar ähnlich aus wie die Propeller von Flugzeugen, aber das Profil ist ein anderes. Aber wie bereits erwähnt, erstens lohnt es sich nicht da für so kleine Leistungen lange dran rumzuoptimieren, und zweitens findet er eh nichts, was das auf Anhieb passt. Also einfach einen Propeller nehmen, das passt schon. Und nein, man kann auch nicht einfach das Profil einer WKA im Maßstab verkleinern. Und man kann auch nicht das Profil eines freistehenden Repellers auf einen in einem Kasten eingebauten übertragen, die Strömungsverhältnisse am Rand sind ganz anders.
Karl K. schrieb: > Die Repeller von WKA sehen zwar ähnlich aus wie die Propeller von > Flugzeugen, aber das Profil ist ein anderes. Stimmt, das ist ein gutes Beispiel für eine Optimierung auf geringe Anströmgeschwindigkeit und niedrige Drehzahl ( im Vergleich zum Flugzeug ). Ein von hinten angepusteter Drohnenpropeller kommt dem Maßstabsgerecht am nächsten. Das habe ich auch schonmal ausprobiert. Unbelastet dreht sich der Motor mit so einer Luftschraube schon bei zügigem gehen( kein rennen ). Bei den üblichen brushless Motoren ist aber die Spannung evtl. recht gering. Ein weites aber interessantes Experimentierfeld...
Nochmal: in mehr als 100 Jahren Forschung und Erprobung haben sich asymmetrische Rotorblattprofile (dicke Vorderkante, dünne Hinterkante, Bauchwölbung auf der Sog-Seite, Hohlwölbung auf der Druck-Seite) als äußerst vorteilhaft erwiesen. Im Umkehrbetrieb (Propeller oder Ventilator-Flügelrad als Windenergiekonverter) werden die Strömungsverhältnisse auf den Kopf gestellt und alle Optimierungsvorteile verkehren sich in ihr Gegenteil. Ich würde gern einen kleinen Windrotor bis ca. 25 cm Durchmesser für mittlere Windgeschwindigkeiten kaufen, aber die gibt's nicht im China-Spielzeugladen.
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Ouln Akkuschrauber nehmen, ein Z-förmiges Stück Draht einspannen, Trigger drücken und drehen. Damit einen Akku/Goldcap laden. Könnte es zufällig sein, dass man damit Deinen Verbraucher erstaunlich lange betreiben kann, ohne auf irgendwelche absturzgefährdeten Konstruktionen zurückgreifen zu müssen?
Dieter S. schrieb: > Ich würde gern einen kleinen Windrotor bis ca. 25 cm Durchmesser für > mittlere Windgeschwindigkeiten kaufen, aber die gibt's nicht im > China-Spielzeugladen. Wurde hier schon mehrfach erwähnt. Nennt man Pech. Das braucht halt keiner, für die geringen Leistungen. Entweder ist es Spielzeug, wie die Kosmos-Windräder (https://www.conrad.de/de/lernpaket-kosmos-wind-energie-627928-ab-10-jahre-1392078.html) - aber auch die sind schon groß, oder man nimmt bei den Leistungen Solar oder Akku. Ich mein, 1W - da reicht eine 18650er LiPo mit 2.2Ah etwa 8 Stunden, und der wiegt 45g. Das ist nicht viel mehr als ein Brushless mit Propeller für Quadrokopter, und der hat noch keine Halterung.
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