www.dasWindrad.de

Hallo,

ich verfolge die ganze Entwicklung und Diskussion zum Thema C- Rotor schon seit einiger Zeit und finde das alles sehr interessant. Unglaublich wieviel Arbeit Ihr hier shcon dahinein gesteckt habt.
Mir ist aber noch nicht klar geworden wie der C- Rotor jetzt genau funktioniert. Ich habe hier gelesen, dass es sich mehr oder weniger um einen Wiederstandsläufer handelt, ähnlich dem Prinzip des Savonios-Rotors. Ich kann mir das aber nicht so richtig vorstellen, er müsste doch wenigstens zum Teil einen Auftriebseffekt erzeugen. Hat von euch schon mal jemand angedacht das mit einer Strömungssimulation zu untersuchen? Ich habe zwei Programme entdeckt mit denen das vielleicht möglich wäre: Das ist zum einen "Gerris Flow Solver" ( http://gfs.sourceforge.net/wiki/index.php/Main_Page )- ein Opensource Strömungssimulationstool, ich weiß aber nicht ob ich es überhaupt schaffe das zum laufen zu bringen, zimlich viel Linux für meine Verhältnisse.

Das zweite ist eigentlich ein Flugsimlulator "X-Plane" - es gibt aber laut Beschreibung in diesem PDF: http://www.difusco.de/downloads/aerokur ... xplane.pdf eine Möglichkeit Tragflächenprofile mittels Modellbildung zu Simulieren. Das möchte ich mal probieren. Mal sehen ob dabei was rauskommt.

Hat von euch mal jemand was versucht?
Was mich auch noch Interessieren würde: Wie verhält sich denn ein Carnstein-Rotor, der nicht an jeder stelle den gleichen Radius hat, also beispielsweise ein halbkugelförmiges Gebilde?

Soweit mal meine Fragen

Grüße
Jan

Hallo Jan und herzlich willkommen in unserem Forum.
Ich glaube ebenso wie du das der C- Rotor nicht nach nur einem Wirkprinzip funktioniert.
Derzeit glaube ich das es mind. 3 Prinzipien sind die im Kreisumlauf wirksam werden.

Im Bereich von ca. 0 - 180 Grad wird dem Vorflügel durch die Leitfläche Luft zugeführt und diese
in den Vorflügel hinein gedrückt. Durch diese hinein gedrückte Luft wird der Vorflügel nach vorn
gedrückt. Das ist sicher der Teil der Vortrieb erzeugenden Wirkprinzipien, den jeder sofort vermutet.
Gleichzeitig tritt aber ein Teil der in den Vorflügel hinein gedrückten Luft durch den Spalt im Vorflügel
hindurch auf der anderen Seite des Vorflügels wieder aus. Dieser Austritt erfolgt entgegen der
Drehrichtung und erzeugt eine Art Rückstossprinzip wie beim Düsenantrieb.
Auf der Gegenwindseite wirken am C- Rotor Flügel auf ca. 140 Grad der insgesamt ca. 180 Grad
mehr oder minder starke Auftriebseffekte, anders ist die Erzeugung von Drehmoment innerhalb dieser
140 Grad nicht zu erklären.
Vermutlich sind die tatsächlichen Abläufe noch komplexer.

Wie verhält sich denn ein Carnstein-Rotor, der nicht an jeder stelle den gleichen Radius hat,
also beispielsweise ein halbkugelförmiges Gebilde?

Sorry aber da kann mich derzeit nicht vorstellen wie das aussehen sollte. Vielleicht kannst du eine
Skizze hier reinstellen oder das nochmal anders erklären.

Grüsse

Bernd

Hallo Bernd,

danke für deine Erläuterungen! Ich habe das zwar noch nicht so ganz verstanden, aber ich werde mir über die Wirkprinzipien demnächst mal mehr gedanken machen. Eine Frage dazu noch: Wo ist nach deiner Beschreibung der Winkel 0 Grad?


Hmm, was ich mit der Rotorgeometrie gemeint habe, habe ich echt etwas blöd formuliert, ich meinte eigentlich einfach die geometrie eines normalen Darrieus-Rotors also halbkreisförmige Rotorblätter so wie in dem Bild nur mit Canstein-Blättern. Vielleicht auch ein Modell in Y-Form. Mich würde interessieren ob so etwas auch möglich wäre? Ich weiß ich weiß nichts geht über probieren, mir geht es nur erst einmal um eure Einschätzung, ihr habt ja doch schon so einiges an Erfahrung gesammelt und wohl auch ein Gefühl dafür.

Grüße
Jan

Hallo Jan, im folgenden Link sind die Winkelgrade auf die ich mich bezog erläutert.
http://www.vallstedt-networks.de/divers ... grad_1.jpg

Mit halbrund meintest du also die klassische Bauform eines Darrieus Rotors. Man könnte sicher
auch einen durchströmten Flügel, wenn auch nicht so ganz einfach, in eine gebogene Form bringen.
Das grösste Problem wäre sicher den Vorflügel so gebogen hin zu bekommen.
Zur Frage ob das Sinn macht möchte ich aus meiner Sicht ein ganz klares nein nennen. Auch die
klassische, zwiebelförmige Darrieus Rotor Bauform macht nach meiner Einschätzung zumindest
aus Sicht einer optimalen Energiegewinnung, keinen Sinn.
Ich gehe davon aus das der Herr Darrieus damals auf diese Weise relativ einfach das nach ihm
benannte Wirkprinzip ausprobieren konnte, energetisch ist diese Bauform jedoch sehr wahrscheinlich
nachteilig... Waurm ?

Die Leistung die einem Rotor zu entnehmen ist setzt sich aus zwei Bestandteilen zusammen, aus
dem Drehmoment und aus der Drehzahl. Das Drehmoment wiederum setzt sich auch aus zwei Komponenten
zusammen, und zwar aus der Kraft die an einem Hebel mit einer bestimmten Länge wirkt.
Genau da liegt das Problem der Zwiebelbauform, denn dort ist nur ein ganz kleiner Teil des Flügels
weit von der Rotorachse entfernt (langer Hebelarm) und kann damit ein hohes Drehmoent erzeugen.
Der weitaus grösste Teil des Flügels befindet sich mehr oder minder nahe an der Rotorachse und
daher wirkt dort nur ein relativ kurzer Hebelarm.

Bei der H-Bauform eines Darrieus Rotors oder auch unseres C- Rotors sieht das energetisch viel
besser aus. Der gesamte Flügel hat eine möglichst grosse Entfernung von der Rotorachse und kann damit
auch möglichst viel Drehmoment und in Folge dessen auch möglichst viel Leistung erzeugen.

Die Zwiebelbauform ist nach meiner Einschätzung energetisch denkbar schlecht, aber immerhin sehr
einfach zu bauen. Auch kann man die Zwiebelbauform, wie auch im Bild zu sehen, relativ einfach seitlich
über ein oberes Lager Abspannen. Man gewinnt dadurch eine simple zusätzlich Lagerung zur Stabilisierung
der Rotorachse, allerdings arbeitet diese unter nicht unerheblichen Druck und ist daher auch nicht so
unproblematisch.

Grüsse

Bernd

Hallo Bernd,

danke wieder für deine Ausführlichen Erklärungen.

Aus sicht der Maximalen Energieertrags hast du auf jeden Fall recht. Natürlich ändern sich bei einer "Zwiebelförmigen" konstruktion die Drehmomente und vor allem die Anströmgeschwindigkeiten quasi an jeder Stelle. Meine Frage zielt genau dort hin: Der Wirkungsgrad des Savoniosrotors fällt ja sobald er von der optimalen Schnelllaufzahl abweicht zimlich strark ab. Wie ist das denn beim C- Rotor? Hat er auch ein so scharfes Profil?

Ich frage deshalb, da ich nicht der Meinung bin man sollte eine Konstrukion auf den maximalen Energieertrag hin auslegen, sondern man sollte versuchen das Optimum zu finden zwischen Energieertrag und kostengünstiger Konstrukion, also letztendlich Kosten pro kWh.
Die Zwiebelförmige Konstruktion hat natürlich gegenüber dem H-Rotor den Nachteil einer kleineren Fläche und ungünstigerer Anströmgschwindigkeiten, aber sie hat den großen Vorteil, dass auf die Rotorblätter nahezu keine Biegekräfte sondern hauptsächlich Zugkräfte wirken, dadurch kann man die Rotorblätter viel dünner Bauen, ähnliches würde für eine Konstruktion in Y-Form sprechen.
Nicht das ich es vergesse, ich halte für eine Kleinwindkraftanlage die Zwiebelform auch nicht gerade für gut, in größerem Maßstab sieht es da anders aus. - Ich wollte nur mal in dieser Diskussion hier in Richtung Kosteneffizienz denken, als Techniker denkt man ja immer in Richtung Optimum, in dem Fall Energetisch, die ideale Konstruktion bezieht sich aber doch auch sehr auf die Kosten - gerade das ist es was mich auch an der Idee des Canstein-Rotors sehr Fasziniert, ich brauche im Prinzip für den Flügel nur ein Halbrohr und ein gebogenes Blech, alles sehr billig zu bekommen, ich bin aber von der Form als H-Rotor aus gründen der Belastungsverteilung, nicht überzeugt.

Ein "normales" Horizontalachsige Windrad hat ja ebenfalls das Problem, dass die Anströmgeschwindigkeiten und die Drehmomente an jeder Stelle verschieden sind, die Wirkungsgrade sind dafür meiner Meinung nach aber erstaunlich hoch, wenn man bedenkt das das Betz-Limit bei 59% liegt und die Besten Groß-WKAs schon über 50% kommen, und das obwohl sie eigentlich nur an einer Stelle vom Rotorblatt optimal angeströmt werden. Ich denke die Wirkungsgradeinbußen der Zwiebelform des Darrieus sind nicht so hoch wie man vielleicht vermutet .

So, soweit dieser Exkurs, ich hoffe ich habe das was ich geschrieben habe diesmal halbwegs verständlich ausgedrückt

Grüße
Jan

Ich denke die Wirkungsgradeinbußen der Zwiebelform des Darrieus sind nicht so hoch wie man vielleicht vermutet .

Nun ja, die Mehrleistung beim H-Rotor ist ja physikalsich begründet. Würde ich den H-Flügel weiter nach
innen montieren, so daß er in der Mitte zwischen Rotorachse und bisheriger Rotoraussenkante befestigt
wäre, (also ca. Durchschnittswert der Zwiebelbauform deren Flügel von ganz aussen bis ganz innen reichen)
dann würde er nur 50% seiner Leistung erzielen. Ich finde diesen Unterchied schon sehr stattlich. Dem könnte
man nur durch eine asymetrische Bauform des Zwiebelflügels (genau wie beim High Tech Horizontalläufer) entgegen
wirken, also Innen dicker/grösser als Aussen. Aber macht es den Bau dann nicht eher komplizierter als einfacher
und auch teurer ?

Beim Horizontalläufer liegt es quasi in der Natur der Sache das man den "Tragarm", bis zum energetisch wirksamsten
Teil des Flügels, ebenfalls als Flügel ausbildet, von wenigen Ausnahmen mal abgesehen.
Ebenfalls ist es auch der Grund dafür, warum das Blatt sehr oft asymetrisch aufgebaut ist denn dadurch ist der Teil
des Blattes, das näher an der Rotorachse liegt, besser für die dort kleineren TSRs geeignet. Man schaue sich da
mal die neueren Enercon Generationen an, deren Blattwurzel ist aus genau diesen Grund extrem breit geformt.

Es ist jetzt nicht so das ich immer das teuerste favorisiere, eher im Gegenteil. Gerade für unser geplantes Miniwindrad Projekt
habe ich mir selbst klare Vorgaben gesteckt, die insbesondere den Preis und einen einfachen Auf- bzw. Nachbau betreffen.
Man muss bei einer Entwicklung aber zunächst mal abgrenzen was technisch möglich ist um erst dann in einem zweiten Step
zu klären, auf welche Prozente man evtl. zu Gunsten des Preises oder eines einfacheren Aubaus oder was auch immer,
verzichten kann. Auch wenn das derzeit vielleicht nicht rüber kommt, so lautet mein Lebensmotto " einfacher ist besser ",
wodurch ich einige Techniker regelmässig zum Kopfschüttel animiere, denn mind. 98% aller Techniker sehen das genau
anders herum.

Der Preis, nun auch dort muss man überlegen ob z.B. ein geringerer Preis z.B. eine 50% geringere Leistung rechtfertigt.
Ein Windrad arbeitet (hoffentlich) auf Jahre hinaus und soll dabei durch enegetischen Gewinn nach Möglichkeit ein
mehrfaches seines Anschaffungspreises wieder heraus holen. Da könnten sich etliche Prozente Leistungsverlust langfristig
gesehen als die falsche Entscheidung heraus stellen. Man muss sich das durchrechnen ob es sich im Endeffekt wirklich lohnt
Leistung im nennenswerten Umfang zu vernachlässigen. Das dürfte vom Einzelfall abhängen und kann nicht pauschalisiert werden.
Einige wenige Prozente kann man sicher verschmerzen wenn der Rest dafür deutlich einfacher und günstiger wird.

Die Zwiebelbauform ist nach meiner Einschätzung nicht per se die konstruktiv einfachere Lösung. Bauartbedingt wirken
bei der Zwiebel die Kräfte nicht an einem zentralen Punkt der Rotorlagerung, wie beim H-Rotor, sondern am oberen und
am unteren Ende der Rotorachse. Das ist ein ziemlicher Nachteil weil eine einfache Lagerung an nur einem Punkt für diese
Bauform nahezu ausscheidet. Ebenso werden Abspannungen, die sehr lang und weitreichend um den Masten reichen, notwendig.
Wie man zu einigen Projekten dieser Art nachlesen kann, ist diese Drucklagerung auch noch anfällig und schluckt auch
etwas Leistung. Vom optischen Genuss der langen Stahlseile mal ganz abgesehen.

Auch sehe ich erhebliche Probleme bei langen Zwiebelflügeln mit dem enorm hohen Drehmoment des Cansteinflügels klar
zu kommen. Dieses Drehmoment liegt nach meinen bisherigen Messungen insbesondere bei tiefen Drehzahlen teils um
mehr als 500% höher was den langen Flügeln enorme Biegekräfte in der horizontalen bescheren dürfte. Auch fehlen hier
die stabiliserenden hohen Drehzahlen des Darrieusprinzips, die die Zwiebelflügel quasi in Form ziehen. Unser Rotor dreht
ca. 5x langsamer.

Man sieht, was im ersten Augenblick einfacher und daher vielleicht "grundsätzlich besser" erscheint, muss es bei genauerer
Betrachtung nicht unbedingt sein. Ich würde schon gerne mal eine Zwiebel mit Canstein profilierten, gebogenen Flügeln
ausprobieren, aber wie soll man derartige Flügel fertigen ? Womit wir beim nächsten Problem wären, denn solche gebogenen
und idealerweise asymetrisch geformten Vorflügel sind eindeutig sehr schwierig zu fertigen....
Die Zwiebelbauform lebt eher von der Idee ein einfaches, dünnes, profiliertes "Brett" zu einem Flügel
zu biegen, was aber so nur beim Darrieusprinzip funktioniert.

Grüsse

Bernd

Hmm, das klingt ja super! Mich freut es das wir uns grundsätzlich da treffen, das die Bauform in Richtung einer möglichst einfachen Konstruktion laufen soll. Wir haben wohl etwas andere Vorstellungen was einfach ist
Das mit der Zwiebelform sehe ich auch nicht als die optimale Lösung an, vor allem nicht hinsichtlich C- Rotor. Trotzdem sollte man solche Konstruktionen nicht außer Acht lassen, da sie einem doch Hinsichtlich mancher Dinge einfach doch anreize geben. Danke nochmal für die Ausführliche Beschreibung der Nachteile, das ist ja wohl genau so wichtig, wie sich die Vorteile in Erinnerung zu rufen. Das meißte davon habe ich schon mal gehört, aber es ist trotz dem gut, wenn man das nochmal alles Zusammengefasst zu sehen bekommt. Meine Favorisierte Form ist auch nicht die Zwiebelform, sondern eine Y-Form, sprich die Rotorblätter stehen schräg nach oben. Das das Profil sich nach oben hin verjüngen muss ist klar, wie auch bei den Horizontalachsern. Enercon hat ja nochmal ganz schön an Leistung gewonnen, als sie Festgestellt haben, das eine Profiloptimierung in Nähe der Nabe einiges an Wirkungsgradgewinn bringt.
Zurück zur Y-Form. Ein Profil in dieser Form lässt sich durchaus Fertigen, der Vorflügel hätte damit eine Halbkegelform, das Profilblech würde einfach nach außen immer dünner. Vorteil ist, das keine Trägerkonstuktion für die Flügel bestehen muss, Flügel und Träger bestehen sozusagen aus einem Element -Nachteil ist natürlich die geringere Fläche und die verschiedenen Anströmgeschwindigkeiten, wobei das bei böhigem Wind ja schon wieder ein Vorteil sein kann. Eine Frage die noch offen bleibt, ist wie die Flügel mit dem Drehmoment zurecht kommen... schließlich müssen sie das ja komplett übertragen.

@Bernd: Darf ich fragen was du für einen "technischen" Hintergrund hast?

Viele Grüße
Jan

Hallo Jan, so einen Rotor bei dem die Flügel so wie ein Y nach oben ragen habe ich glaube ich
mal als Einflügler gesehen. Es war ein Modell mit so einem bräunlichen Flügel, ich glaube ich fand
es im Buch der Synergie, oder wie das heisst.

Wenn du mit "technischen Hintergrund" eine Ausbildung im Bereich der Windenergie meinst, so
muss ich dich enttäuschen.
Beruflich arbeite ich als Servicetechniker beim grössten deutschen Kommunikationsunternehmen.

Grüsse

Bernd

Hallo Bernd,

hab gerade mal die Homepage des "Buch der Synergie" angesehen: http://www.buch-der-synergie.de/ das ganze Buch ist online und das ist super interessant, das interessierte vielleicht auch den ein oder anderen sonst hier im Forum. Es wird übersichtsweise auf alle EE und deren Anwendungsmöglichkeiten eingegangen.
Das Bild konnte ich nicht finden, aber jetzt wo du es sagst kann ich mich auch dran erinnern das schon einmal gesehen zu haben.

Da hast du dir ja ganz schön Wissen über die Windkraft angeeignet - Respekt, hast du vor das irgendwie auch mal Beruflich zu nutzen in Richtung C- Rotor?

Oh je, ist das nicht das Unternehmen, das hinter hervorgehaltener Hand allen Kunden klar machen muss, dass das Top Produkt eigentlich ein Flopp ist?

Ich werde mich mal in das Buch der Synergien Vertiefen und auch sonst weiter Richtung Windkraft recherchieren, auch habe ich Vor so ne Kiste zu bauen wie du sie hast, um verschiedene Rotorgeometrien zu Testen. Ich bin infiziert

Ach ja, das mit der Strömungssimulation habe ich noch nicht aufgegeben, das mit X-Plane habe ich mal getestet, aber das ist meiner Meinung nach nicht geeignet, demnächst werde ich mal das erwähnte "Gerris Flow Solver" Programm testen, hoffe das ich es zum laufen bringe.

Grüße
Jan

Da hast du dir ja ganz schön Wissen über die Windkraft angeeignet - Respekt, hast du vor das
irgendwie auch mal Beruflich zu nutzen in Richtung C- Rotor?

Eindeutig nein. Für mich ist das reines Hobby und man sollte sein Hobby nie zum Beruf machen,
das ist zumindest meine Überzeugung. Außerdem tauge ich nicht als Geschäftsmann.

Ich würde mich sehr freuen wenn du auch einen Prüfstand bauen würdest, je mehr wir davon
haben umso besser und es macht wirklich Spass damit neues zu entdecken.

Das mit der Strömungssimulation überlasse ich besser Dir denn ich habe auch so schon ne
Menge auf meinem Arbeitszettel.

Ich bin infiziert

Das freut mich, denn dieser Virus ist nicht schädlich, im Gegenteil.

EDIT:
Ich meinte den "Moser Rotor" ca. am Ende des ersten Drittels dieser Seite:
http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_h ... esigns.htm

Grüsse

Bernd