Windgenerator (ontwikkeling & bouw van wind-genset)

[Pietje]

Voor mensen in ontwikkelingslanden kan het bouwen van een kleine molen de enige optie zijn om zelf stroom op te wekken omdat zelf zonnecellen maken niet binnen hun mogelijkheden ligt. Het alternatief voor verlichting is dan een olielamp met als zeer groot nadeel de vervuiling van het binnenklimaat.

Precies daarom is het derde criterium wel van belang; een kleine molen gebouwd van hout en stof, en een oude dynamo kan een hoge EROEI hebben, en daarmee veel beter scoren dan bijvoorbeel een "Energy Ball". (om maar iets te noemen )

De restauratiekosten waren zeer hoog vanwege het arbeidsloon / materialen.

We hebben het over EROEI, niet over ROI. Dat iets duur is in verhouding met wat het financieel oplevert is een heel ander verhaal... En ik geniet ook van oude molens, heb contact met de molenaars uit Schijndel en Eerde.

maar ik ben niet onmiddellijk overtuigd dat kleine rotors een te lage EROEI hebben wanneer hierop gelet wordt bij de constructie.

Even snel een berekeningetje voor de orde van grootte: kleine molen ca 200KWh / jaar, weegt 20 Kg = 10KWh per kilogram/jaar. Grote molen 30.000.000KWh/jaar (60meter diameter met 1100KWh/m2/jaar) met een gewicht van 250000Kg = 120KWh/kg/jaar. Een factor 10 "materiaal-efficienter".

Of ze uit kunnen is niet relevant, ze waren noodzakelijk tegen natte voeten en zoute kwel.

"Uit kunnen" bedoel je financieel of energetisch"?

[Joepie]

"Uit kunnen" bedoel je financieel of energetisch"?

In dit geval financieel. Van het begrip energie had men in die tijd nog niet veel kaas gegeten denk ik.

[Pietje]

In dit geval financieel.

In die tijd was 4KW een gigantische hoeveelheid energie. Waar je hectaren land mee kon winnen, met bijbehorende opbrengsten. Financieel waren de belangen enorm!

Van het begrip energie had men in die tijd nog niet veel kaas gegeten denk ik.

Nou, gezien de beperkte hoeveeheid energie die ze toen tot hun beschikking hadden, vermoed ik dat ze daar heel bewust naar keken. Onze generatie is dat een beetje (understatement) kwijt, op een enkeling na die snapt hoe EROEI werkt...

[Dutch John]

een kleine molen gebouwd van hout en stof, en een oude dynamo kan een hoge EROEI hebben, en daarmee veel beter scoren dan bijvoorbeel een "Energy Ball". (om maar iets te noemen )

Dat gaat niet lukken. Adriaan heeft gelijk: groter is beter. Ga je een kleintje bouwen met met daarbij een inefficiënte oude (auto)dynamo en een overbrenging, dan raak je nog meer rendement kwijt en staat het ding vooral in zichzelf te draaien.

Niks mis met oude molens. Ze zijn op het eerste gezicht misschien niet erg efficiënt, maar drijven wel direct een toepassing aan. Zonder complexe infrastructuur, zonder zeldzame materialen, zonder techniek vanaf de andere kant van de wereld. De lokale timmerman, smid en aannemer konden vroeger een molen tot in lengte van dagen onderhouden met lokale materialen.

Vroeger pompten molens meest water, nu vooral geld.

Groet,
DJ

[m.bouwer]

Dutch John,

Waarom zou dat tegenwoordig niet kunnen?
Samen met vrienden molens bouwen en onderhouden.
Zonder techniek vanaf de andere kant van de wereld, zonder zeldzame materialen en de energie direct gebruiken.

[Adriaan Kragten]

Er is een schaalwet die juist heel gunstig is voor kleine molens. Als van een bepaald molenconcept alle maten opgeschaald wordt met een factor 2 dan neemt het rotoroppervlak toe met een factor 4 en de massa met een factor 8. Aangezien het opgewekte vermogen evenredig is met het rotoroppervlak, neemt het vermogen per kilogram dat bij een bepaalde windsnelheid wordt opgewekt bij opschaling dus af met een factor 2. Echter, doordat bij opschaling met een factor 2 de torenhoogte ook toeneemt met een factor 2 heb je daar hogere windsnelheden en aangezien het vermogen toeneemt met V^3, compenseert dit het eerste effect. Toch is de eerste schaalwet een feit waar men niet omheen kan als men steeds grotere molens wil bouwen. Men doet dit door niet alle maten lineair op te schalen en door andere materialen te gebruiken. Als een kleine molen bijvoorbeeld massief houten wieken heeft dan gebruikt men voor grote molens holle bladen van koolstofvezel. Maar als men voor kleine molens ook holle bladen van koolstofvezel zou gebruiken dan zouden die per bestreken rotoroppervlak veel lichter zijn dan die van grote molens. Het maken van dergelijke bladen is alleen te arbeidsintensief voor kleine bladen. Als men kleine molens concurrerend wil maken dan is het zaak om lichte en hoge torens te ontwikkelen zodat men hogere windsnelheden heeft dan normaal het geval is. De winst in windsnelheid bij toename van de torenhoogte van 10 m naar 20 m is enorm, zeker in een gebied met een hoge terreinruwheid.

Een ander punt is dat men goed moet weten waar men mee bezig is. Er worden nog te veel kleine molens op de markt gebracht met een slechte matching tussen rotor en generator en met dus een veel te lage waarde van Cp * êta of met elektronica die te veel energie verbruikt. Ook wordt de jaaropbrengst vaak zeer sterk overdreven. Dit verkoopt wel goed maar de eigenaar is erg ontevreden en spreekt daar over op forums. Ook zijn er nog steeds kleine molens die geen goede beveiliging hebben of die niet voldoende getest zijn voordat tot seriefabricage wordt overgegaan. Ze gaan dan veel te snel kapot en dit resulteert weer in het volgende faillissement van een fabrikant van kleine windmolens.

Een kleine molen die gemaakt wordt van restmateriaal kan heel goedkoop zijn omdat restmateriaal tegen lage kosten gekocht kan worden. Maar dit restmateriaal kan wel een hoge energie-inhoud hebben omdat het ooit veel energie gekost heeft om het te maken. Een nadeel van het gebruik van restmateriaal is ook dat met dit soort materiaal geen serieproductie gemaakt kan worden omdat een bepaald onderdeel op een gegeven moment uitgeput is. Dit is de reden dan in mijn VIRYA-windmolens geen gebruikte materialen toegepast worden. Serieproductie leidt tot een sterke kostenverlaging en dit is weer ongunstig voor eigenbouw van een enkele kleine windmolen.

[Dutch John]

De winst in windsnelheid bij toename van de torenhoogte van 10 m naar 20 m is enorm, zeker in een gebied met een hoge terreinruwheid.

(Kosten)technisch niet zo'n probleem. Vergunningstechnisch een onoverkomelijk probleem. Je krijgt het domweg niet geregeld bij de gemeente. 10 meter is hier -en in vele andere gemeentes- het maximum. Je kunt achteraf nog wat knoeien richting 15 meter, maar nog meer en het valt teveel op.

Ik vind dat je restmateriaal altijd zonder slechte gevoelens mag gebruiken. Het alternatief is namelijk de stort of recycling. Uiteindelijk landt het daar toch. In feite leen je het materiaal dan tussentijds. Het is wel jammer dat maar weinig restmateriaal geschikt is om een kleine turbine te bouwen. Frame en lagering lukt nog wel. Direct aangedreven generator is een probleem. Wieken wordt ook lastig. Accu's lukt redelijk, maar hebben vaak een lager rendement als ze op leeftijd zijn.

Toch zie ik ook mogelijkheden voor directe toepassingen, zoals bevloeiing. Zo ervaren we momenteel weer een periode van droogte, juist in een tijd dat regen gewenst is. Nu al het vierde of vijfde voorjaar op rij.

Groet,
DJ

[kockie]

Daar kun je dan weer een "simpele" amerikaanse windmolen voor bouwen

[Adriaan Kragten]

Daar kun je dan weer een "simpele" amerikaanse windmolen voor bouwen

In mijn rapport KD 490: "Water pumping with a windmill" worden vier methoden beschreven hoe met een windmolen water gepompt kan worden. De klassieke Amerikaanse molen wordt beschreven in hoofdstuk 2 maar zo simpel is dit concept niet. Er zitten zelfs zo veel nadelen aan dat ik aanraad om dit soort molens niet meer te ontwikkelen. Ik zie meer in het concept met een touwpomp zoals beschreven in hoofdstuk 4 of het concept met een elektrisch aangedreven pomp zoals beschreven in hoofdstuk 5.

[midwoud1]

@ m.bouwer.
Ik zou toch kiezen voor het ontwerp KD 608 van Adriaan.
In plaats van het zelf ontwikkelen van een mini molen met bekrachtigde magneten.
We zien Piggott succesvol met PMG molens ,die wereldwijd worden gebouwd.
Volgens mij is 24 Vdc het beste ipv. 230 Vac .
Generatoren met magneet veld sturing kan beter bij grotere molens ,en dan noch zal het veel tijd vergen om het te
ontwikkelen .
PMG neodymium hoeveelheid die wij gebruiken is te verwaarlozen tov. grootverbruikers in mega watt turbines.

[m.bouwer]

Mooie beschouwingen op dit topic m.b.t. de kleine molen.
Contacten tussen meerdere kennisgebieden gaan ook het zelf bouwen van de generator mogelijk maken.

[m.bouwer]

Betreft vorm van de rotor: Stel diameter wordt 25 cm en spoelen linksom / rechtsom gewonden
Spoelhoogte, draaddikte, aantal spoelen....
Hoe ontwerpen?

[Adriaan Kragten]

Is het anker op de foto alleen een voorbeeld of heb je het al gemaakt? Ik tel 18 polen. Bij 18 polen kun je geen 3-fasenwikkeling leggen. Daarvoor moet het aantal ankerpolen deelbaar zijn door vier. Het aantal statorpolen is dan 3/4 maal het aantal ankerpolen. Bij 16 ankerpolen krijg je dan 12 spoelen waarvan dus 4 voor elke fase. De spoelen volgen elkaar op in fase. Je krijgt dus U1, V1, W1, U2, V2, W2 enz.

[m.bouwer]

De foto was bedoeld om een idee te vormen hoe de rotor moet worden.

Uitgaande van 25 cm rotordiameter heb je een omtrek van ongeveer 78,5 cm
Als ik dan bijvoorbeeld een rotor met 20 kernen met spoel maak is de steek van de spoelen 3,9 cm

[Adriaan Kragten]

Bij 20 ankerpolen krijg je dus 15 spoelen en dus vijf spoelen per fase. Deze verhouding geldt wel voor een 1-laags wikkeling waarbij de spoelkoppen elkaar niet kruisen. Bij kortsluitankermotoren wordt meestal een 2-laags wikkeling gebruikt waarbij het aantal spoelen verdubbelt en je dus 30 spoelen hebt bij een anker met 20 polen. Een figuur van een 2-laags wikkeling staat in mijn rapport KD 341. Een 2-laags wikkeling geeft een veel grotere wikkeldichtheid en daardoor kun je veel meer vermogen uit de generator halen. Maar als je van plan bent om een stator te gebruiken zonder blikpakket dan is een 2-laags wikkeling moeilijk zodanig aan te brengen dat het effectieve deel van de spoelbundels voor alle spoelen even ver van het anker af ligt.