Savonius Rotor im Wasserkraftbereich! Erfahrungsaustausch??

[jb79]

Zum Thema Kleinwasserkraft hab ich da vor längerer Zeit schon mal was gepostet: Wasserwirbelkraftwerk, vielleicht wäre die dort eingesetzte Technik auch eine Idee für dich bzw. kann Möglichkeiten zur Verbesserung bieten.

[Simon]

@Jürgen: Danke für die Info, aber den Erbauer hab ich schonmal getroffen! Interessante Technik, einfaches Prinzip! Ist aber patentrechtlich ziemlich gut geschützt!

@Carl: Das mit den durchströmten Flügel käme auf einen Versuch an. Das Darrieus im Wasser funktioniert haben andere ja schon erfolgreich bewiesen. Ich glaube, das der C- Rotor auch funktionieren würde. Da fällt mir grad ein: Ich hatte eine MS-Excel Tabelle hier im Forum gesehen, zur Dimensionierung deines Rotors! Geht bei der Berechnung auch die Dichte des Mediums ein? Dann wärs schonmal ein Anhalt zur Dimensionierung!

Einziges Problem: Da der Flügel durchströmt ist, werden sich mit der Zeit Pflanzenteile, Algen etc. darin verfangen. Bei den geringen Querschnitten zwischen Vorflügel und Leitfläche weiß ich nicht, ob das Profil selbstreinigend genüg ist, um die Verschmutzung wieder herauszudrücken... Bei Crossflow funktioniert die Sebstreinigung problemlos, allerdings sind hier die Querschnitte größer!

Sorry, aber der Link mit dem Fahrrad geht (bei mir zumindest) nicht!

LG
Simon

[Carl von Canstein]

Hallo Simon!
Bei kleineren Abmessungen vermute ich eine deutliche Überlegenheit des Savoniusrotors gegenüber unserem H-Rotor. Erst so ab 50cmx50cm denke ich, dass unsere Bauweise Vorteile bringen könnte.
Wie alles muss so etwas erst mal im Versuch ausprobiert werden, Theorie ist nie ausreichend.
Gegenüber dem klassischen Darrieusrotor mit voll ummantelten Profilen ergibt sich bei uns mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit ein Vorteil, weil wegen der hohen Wasserdichte das ummantelte Profil als Schnellläufer mit seinem schon an der Luft empfindlichem Anlaufverhalten und träger Reaktion auf veränderliche Last durch Winddruck oder elektrische Last dort wohl nicht gerade agiler reagieren wird. Unser Rotor ist langsam und sehr belastbar ohne das gleich das ganze Drehmoment ausgebremst wird. Er läuft ja in der Luft noch selbstständig sogar unter Volllast noch bei wenig Wind an, wenn er nur einen einzigen Flügel hat. das währe mit dem klassischen Darrieusprofil vollkommen ausgeschlossen!
Was Algenbewuchs betrifft, so denke ich mir, es macht weniger aus als bei einem reinen Auftriebsläufer, ab einer vernünftigen Baugröße dürfte auch Deine Befürchtung die Schlitze könnten zuwachsen kaum Bedeutung haben. Unterwasseralgenschutzfarbe ist ja vielleicht in Fliessgewaessern nicht ganz frei von Umweltbelastung.
Wegen des Fahrradfotos - bei mir funktioniert das einwandfrei, aber in der Zusammenfassung zu unserem Rotor ganz oben der erste Thread in diesem Themenbereich findest Du das Foto auch.
Ach so, eine Berechnung zur Energiedichte für unseren Rotor im Wasser haben wir leider noch nicht, da müßtest Du uns vielleicht weiterhelfen.
Wir haben ja inzwischen gemeinsam schon eine ziemlich weit entwickelte frei zugängliche Technik geschaffen, Du profitierst auch davon, und ähnlich wie bei Linux ist hier jeder, der etwas beitragen kann, in besonderer Weise am Spassfaktor dieses Forums beteiligt.
Gruss, Carl

[Simon]

Hallo Carl & alle!

Hab heute mal so ganz unverbindlich einen kleinen C- Rotor aufgebaut:

Wie immer bei diesem Messträger, Durchmesser 30cm, Höhe 12cm. Ganz einfach aus PVC-U Rohren und Plattenmaterial, das ganze mit Tangit geklebt und auf eine Lagerung (Kugellager einreihig) montiert. Ist nur ein Zweiflügler, also ganz einfach! So wie der Savonius; Muss ja einen Vergleich haben....
Nur mal so zum herumprobieren und Thematik verstehen lernen...

Ich muss echt sagen, ich bin sehr beeindruckt. Hab Ihn zwar nur mit Druckluft angeblasen (kein Wind in München), aber der dreht sich wie wild.

Carl, ich zolle Dir wirklich meinen vollsten Respekt für diese Entwicklung / Erfindung! Da ist Potential dahinter!

Na ja, ich mach jetzt mal ein paar Messungen in Luft, dann ein paar in Wasser! Ich werde berichten, wenn ich genaueres weiß!

LG Simon

[klingei]

Hallo Simon

Bin schon gespannt auf deine Messergebnisse.
Muss man einen Rotor in einem andern Fluid eigentlich anders Designen? Oder ist das egal? Aber ich könnte mir schon vorstellen, dass es da unterschiede zwischen Wasser und Luft gibt. Zudem Luft ja auch noch Gasförmig ist, oder hat auch das keinen Einfluss.

Gruß Klingei

[Carl von Canstein]

@Klingei: Das Interessante an unserem Rotor ist ja, dass noch vieles offen steht. Erst durch Versuche und Messungen kann man sich an gültige Werte herantasten.
@Simon: Die Weiterentwicklung des Rotors, so wie sie heute mit abfassbaren Daten vorliegt, ist eine Gemeinschaftsarbeit, die von uns allen getragen wird. Einige haben überdurchschnittlich viel dazu beigetragen, dennoch - einer alleine kann nicht soviel in Bewegung setzen. Es stimmt, dass ich im Vorfeld das enorme Glück hatte, eine Erfindung zu machen, mein einziger Verdienst ist es jedoch, dass ich gegen den Strom schwimmend mehr als zwei Jahrzehnte an dieser Idee festgehalten habe, bis hierher. Das werde ich auch weiterhin tun. Es grenzt an ein Wunder, mit welcher Eigendynamik diese Erfindung seit jüngerer Zeit den Staub des Vergessens in der Öffentlichkeit abschüttelt. Unser Rotor wird immer bekannter! Sicherlich haben die Gründer dieses Forums einen sehr bedeutenden Anteil an dieser Entwicklung gehabt. Seit ich im Jahr 2006 in Wikipedia im Artikel: "Windkraftanlage" den Themenbereich: "Vertikalläufer" als Autor überarbeitet habe und dabei auch einige Angaben zur Technik des durchströmten Flügels einfließen ließ, hat sich vieles am Bekanntheitsgrad unserer Technik verändert. Von der Gründergruppe, die sich aus einer ersten Zusammenarbeit im Forum: http://www.kleinwindanlagen.de herauskristallisierte, wurde dieses Forum gegründet, in dem nun alle Mitglieder einen Beitrag zu dem leisten können, was sich an Weiterentwicklung und Optimierung zu unserem Flügelprinzip an abfassbarem Wissen ansammelt. Man kann sagen, dass einige von uns mit Ihrer großen Begeisterung und persönlichem Einsatz bei der Vermessung, Optimierung und im weiteren Ausbaubereich der Energieabname inzwischen enorme Fortschritte erzielt haben, was die technische Entwicklung unseres Rotors betrifft. Einzelne für sich schon einzigartige Erfindungen zu unserer Technik kamen dazu und wurden im Forum vorgestellt. Einen solchen Erfolg teilen wir uns alle. Wer etwas beitragen kann ist hochwillkommen und auch diejenigen, die hier nur passiv teilnehmen sind willkommene Mitglieder oder Gäste.
Wer am meisten Spass dabei hat, ist immer ein Gewinner!
Der größte Gewinn für uns alle liegt allerdings in der Entwicklung und Nutzung umweltfreundlicher Technik!
So wie Du Deinen ersten Versuch mit dem Rotor und den durchströmten Flügeln beschreibst ist das auch in meiner Erinnerung lebendig: Vor etwa 25 Jahren hatte ich das gleiche Erlebniss, es hat mich nie wieder losgelassen...
Gruss, Carl

[Simon]

@Klingei: Theoretisch müsste man für Wasser anders rechnen als für Luft. Wasser hat eine um den Faktor 1000 höhere Dichte und ist nicht kompressibel. Problem dabei, es gibt keine Formeln zum Rechnen. Also hilft im Moment nur: Überlegungen anstellen und die KdV-Methode ( Klug durch Versuch).

Wie bereits im Eingangs-Thread schon geschrieben, bin ich ja auf der Suche nach einem kleinen CFD-Tool, wo man CAD Daten importieren kann. Dann könnte man verschiedene Auslegungen auf dem PC durchspielen und müsste nicht jede Überlegung als Proto bauen. Etwa sowas wie MH Aerofoils, aber eben mit Importmöglichkeit. Vielleicht versuch ich mal mit dem Martin Hepperle Kontakt aufzunehmen, ob es da eine Möglichkeit gibt....
Strömungslinien reichen ja vollkommen für den Anfang...

@Bernd&Carl: Bei den Messergebnissen, die der Berend mit dem 50 x 50 Rotor gemacht hat, habe ich keine Angaben zur Windgeschwindigkeit gefunden. Immer nur Drehzahl / Leistungsdiagramme. Existieren hierbei Daten zur Windgeschwindigkeit? Oder steht schon eine Schnelllaufzahl fest?

LG

Simon

[klingei]

Simon du hast mich auf eine Idee gebracht.
Kenn wer zufällig CFdesign? Es handelt sich dabei um eine amerikanische Firma, die Simulationen jeglicher Art macht. Ich meine wirklich jeglicher physikalischer Art. Ob das das strömungsverhalten in einer Wasserpumpe, oder die Erhitzung in einem Raum durch einen elektrischen Verbraucher. Man könnte damit auch einfach Windräder simulieren. Das wunderschöne an der Software ist, dass man die Dateien aus einem CAD-Programm direkt übernehmen kann.

Hab hier mal eine Video.



Der Spaß dürfte wohl auch seinen Preis haben, da es sich um eine professionelle Software handelt.
Außer wir können die Armys eine akademische Version abluxen .
Naja was unterscheidet uns schon von einer Bildungsanstalt? Wir sind ja auch keine Firma. Ein Versuch wärs wert, was meint ihr?

Gruß Klingei

[Carl von Canstein]

@ Simon: Nach Bernd´s Messergebnissen am 50cm x 50cm Versuchsrotor mit drei entsprechend wie in der Zusammenfassung optimierten Flügel konnte im Leerlauf im Labor eine Schnelllaufzahl von 0,82 ermittelt werden. Im Freigelände wurden auch Messungen bei gleicher Rotorgröße und Flügelzahl vorgenommen, die das Laborergebniss zu bestätigen scheinen. Hier ein Direktlink zum Thread in dem solche Messergebnisse zu finden sind:
viewtopic.php?f=2&t=124&st=0&sk=t&sd=a&start=60
@Klingei: Ein interessanter Vorschlag! willst Du Dein Glück bei der Bitte um eine akademische Version des amerikanischen Programms selbst versuchen und was wird genau gefordert um die Bedingungen dafür zu erfüllen? Kannst Du da für uns vorfühlen? Wir hatten hier im Forum allerdings auch schon einige Simulationen von Mitgliedern hier vorgestellt bekommen, ich schau mal nach ob ich da fündig werde.
Edit: Ja hier schonmal was in 2D. Ich fürchte, das kommt leistungsmäßig nicht an Dein Programm ran: viewtopic.php?f=2&t=8
Gruß, Carl

[Simon]

So, jetzt isser im Wasser gelaufen! Der kleine zweiflüglige Canstein, Durchmesser 30cm, Höhe 12cm; Vorflügelbreite 30mm, Halbkeisprofil; Leitflächenlänge 68mm, als gebogende 2,5mm PVC-Platte, Ecken gerundet;

In der jetzigen Auslegung lief er in Luft bei ca. 12km/h (3,3m/s) an. Messung erfolge aus den fahrenden PKW. Wir haben sonst keinen so laminaren Wind hier.
In Wasser läuft er bei ca. 0,75m/s an, zeigt aber, vollkommen logisch, ein Laufverhalten, daß den Savonius entspricht. Also starker Lastwechsel mit Beschleunigungs- und Bremsphasen aufgrund der nur zwei Flügel. Leistungsmessung habe ich noch keine gemacht, muss mir erstmal einen Eindruck von den Strömungen und wirkenden Kräften machen.

Ich warte noch auf meinen Hallgeber (TLE 4905L), damit ich eine gute Drehzahlmessung vornehmen kann. Des weiteren ist ein Dreiflügler schon in Planung / Bau. Wieder 30cm Durchmesser, aber auch 30cm hoch. Muss ja in meinen Messgeräteträger passen.
Werde diese Konstuktion so auslegen, daß man auch 5 Flügel dranhängen kann. Aufgrund der hohen Dichte des Wassers, erwarte ich eine gleichmäßigere Drehung, je mehr Flügel montiert sind. Man muss halt mit der Leitflächenbreite soweit zurückgehen daß sich die Abdeckung des Umfanges in Grenzen hält.

Eine erste Interessante Gegebenheit ist mir allerdings im Wasser aufgefallen, die höchstwahrscheinlich im Windbereich so auch, allerdings nur wesentlich geringer auftreten wird:

Die Flügel versuchen sich durch Torsion bzw. Schlagen dem Wasserdruck zu entziehen, bzw. auszuweichen. Das konnte deutlich beobachtet werden, da bei meinem ersten Testmodell die Strebe aus einem relativ biegeweichen PVC-Plattenmaterial besteht. Im Stillstand hängen daher die Flügel durch ihr Eigengewicht leicht herunter, ähnlich den Rotorblättern eines Hubschraubers. Im Betrieb mit Luft werden diese durch die Fliehkraft ab einer bestimmten Drehzahl geradegezogen, so ab 30 km/h.
Im Wasser werden diese Drehzahlen allerdings nicht erreicht (ich teste in strömenden, nicht in schießenden Abfluss) und bei gebremsten Rotor sind deutliche Ausweichbewegungen der Flügel in der x-Achse durch Verdrehen sichtbar. Ein verdrehter Flügel hat scheinbar einen geringern Widerstand im Wasser als ein waagrecht angeströmter. Ich weiß nun nicht, ob diese Ausweichbewegung was bringt oder eher kontraproduktiv ist. Einerseits könnte man diese Bewegung am voreilenden Blatt dazu nutzen, daß sich der Flügel in eine Position mit geringeren Widerstand begibt, andererseits müsste man genau diese Bewegung im Arbeitstakt zu verhindern wissen. Wahrscheinlich ist aber ein Ausführung der Tragarme als verdrehsteifes Profil derzeit am besten.

Wenn die ersten belegbaren und verwertbaren Ergebnisse bekannt sind, mach ich einen neuen Thread auf!

LG
Simon

PS: Ich kenne CFDesign! Das kostet in der Grundversion etwa 16 t€, und läuft nur mit den "großen" CAD Programmen gut, wie Inventor oder ProE...