Ecologieforum

In mijn gratis rapport KD 437 worden de rotorberekeningen en een bladverstelmechanisme beschreven voor een rotor van 15 m diameter. In hoofdstuk 6 worden de voor- en de nadelen van positieve en negatieve bladverstelling tegen elkaar afgewogen. In hoofdstuk 7 worden de uiteindelijk gemaakt keuzes toegelicht. Er wordt gekozen voor een 2-bladige rotor met positieve bladverstelling en aansturing door alleen het aerodynamisch moment. In hoofdstuk 8 wordt het aerodynamisch moment berekend. In hoofdstuk 10 wordt het synchronisatiemechanismen beschreven en berekend. Figuur 7 geeft een tekening van dit mechanisme. In hoofdstuk 10 en 11 wordt de lagerwrijving berekend voor diverse lagertypes.

Ook al wil iemand iets anders ontwerpen voor een kleinere molen dan nog geeft dit rapport veel achtergrondinformatie over een bladverstelmechanisme en wat je zoal tegen komt als je iets dergelijks wilt ontwerpen.

Adriaan,

Allemaal heel waardevolle kennis die je naar buiten brengt.

Maar kijkend naar moderne windtechnologie om ons heen. Voorbeeld Enercon E-112
Wat weerhoudt ons om daarvan een werkend model te maken?

Waarom zou je iets gecompliceerds nabouwen als iets simpelers ook goed werkt?

Kockie,

Wellicht is dat de reden dat Enercon zo succesvol is.

@ Kockie ,Dat is waar ,Maar er zijn een paar molenbouwers die succes hebben met gecompliceerde technische ontwerpen.
Voor hen zijn leveranciers van aandrijftechniek en electronica snoepwinkels.
Tevens is er kennis van draaien,frezen, MIG en polyester, Microcontroller en C-program.
Een nieuw soort betaalbare windgenerator kan binnen niet te lange tijd op de markt verschijnen.

Goed, ik zal eens voor mezelf spreken: als ik aan het bouwen van een windgenerator zou beginnen, dan zou ik een zo simpel mogelijk ontwerp nemen, waar mogelijk zonder composiet onderdelen, draaien, frezen en computerbesturing. Dat kan namelijk allemaal kapot en is moeilijk te repareren. Qua simpelheid kan niets op tegen een uit zichzelf uit de wind draaiende rotor. Bladverstelling kan gezien het betere rendement best beter zijn, maar is voor de simpele zelfbouwer, zoals ik zou kunnen zijn, geen haalbare kaart. Ik ben ook niet van plan het hele land door te rijden om onderdelen voor een windmolen te verzamelen. Ik heb al een mooie vakwerkmast, misschien kan ik die nog een keer inzetten. Eerst maar eens zien uit te rekenen wat voor een voet daaronder moet. Dat zou ik wel nuttig vinden om eens te bespreken

Wat het optimum is voor een klein windmolentje hoeft niet ook het optimum te zijn voor een middelgrote windmolen en al zeker niet voor een hele grote. Waar je bij opschaling tegenaan loopt zijn de schaalwetten. Bij gelijkvormige schaling neemt het oppervlak kwadratisch toe met de schaalfactor en de inhoud en dus ook de massa en het gewicht, met de derde macht. Omdat het vermogen evenredig is met het oppervlak zou je op basis van deze schaalwet verwachten dat grote molens ongunstig zijn. Echter, de torenhoogte schaalt ook evenredig op met de schaalfactor en op grotere hoogte heb je hogere windsnelheden waardoor het opgewekte vermogen per kg molenmassa toch nog gunstig uitkomt. Maar bij grote molens moet men wel allerlei kunstgrepen uithalen, zoals holle wieken, om de massa niet extreem te laten oplopen.

Een gevolg van deze schaalwet is dat je bij het scharnierende-zijvaan-beveiligings-mechanisme een bepaalde verhouding moet hebben tussen het vaanoppervlak en het vaangewicht als je een bepaalde rated windsnelheid wilt hebben. Dit houdt in dat bij een bepaald materiaal de dikte bij opschaling gelijk moet blijven. Een klein aluminium vaantje met een dikte van 2 mm zal dan voldoende stijf zijn maar een grote vaan van hetzelfde materiaal en dezelfde dikte wordt dan veel te slap. Nu kun je grote vanen van een licht materiaal maken zoals watervast hechthout maar opschaling houdt een keer op. Dit is de reden dat de maximum rotordiameter voor dit type beveiliging begrensd is op ongeveer 6 m. Maar ook voor andere typen beveiliging waarbij het vaangewicht een rol speelt, loop je tegen dit effect aan.

Een andere schaalwet is het Reynoldsgetal wat inhoudt dat aerodynamische karakteristieken afhangen van het product van de koorde en de relatieve snelheid. Grote molens halen zelfs bij lage windsnelheden al hoge Reynoldswaarden maar bij kleine molens kan men als snel onder de kritische Reynoldswaarde komen waarbij het profiel al bij een kleine aanstroomhoek overtrekt en de profielweerstand daardoor zeer sterk toeneemt.

Bij omlaagschaling van een grote molen loop je tegen het feit aan dat daar een groot aantal gecompliceerde systemen in zitten die bij een grote molen nog relatief goedkoop zijn maar bij een kleine molen relatief duur zijn of die met de beschikbare fabricagetechniek gewoon helemaal niet uit te voeren zijn.

Die opschaling begrijp ik niet goed. 2 keer zo groot is 4 keer meer vermogen? Mooi toch? Of werkt dit zo niet?

Kockie,

Wat was de vorige functie van de mast en hoe werd die dan rechtop gehouden? Tuidraden?

Adriaan,

Omlaagschaling: Welke gecompliceerde systemen bedoel je?
En zouden we die door samenwerking ( op hobbybasis ) van verschillende disciplines niet kunnen maken?

Pelletpower,

Zie jij kleine molens die we kunnen opschalen?
Om je heen staan volop voorbeelden van windmolentechniek die we kunnen "vertalen" naar onze kleine molens.

Nee dat niet. Het idee om grote molens na te bouwen staat me wel aan. Het ontwerp van midwoud lijkt me erg geschikt.

De argumenten dat grote windmolens een negatieve eroei hebben gaat er bij mij niet in. Als iemand als Adriaan dat cijfermatig zou kunnen onderbouwen zou dat interessant zijn. Vermogen is toch tot de derde macht? Gaat er gewoon niet in dat dit zinloos is.

Mijn mast was in een vorig leven lichtmast. Het is een ding van 15 meter.

Oud plaatje:

Ik kwam bij het browsen van een paar sourceforge projecten QBlade tegen. Een software voor het ontwerpen/simuleren van windmolens.
Ik heb geen idee of het wat is, maar ik moest aan dit draadje denken. Misschien heeft iemand er wat aan:

http://sourceforge.net/projects/qblade

pelletpower wrote:Die opschaling begrijp ik niet goed. 2 keer zo groot is 4 keer meer vermogen? Mooi toch? Of werkt dit zo niet?

Twee maal zo groot geeft een vier maal zo groot oppervlak en dus ook vier maal zo veel vermogen bij een bepaalde windsnelheid. Maar twee maal zo groot is acht keer zo zwaar (bij exacte schaling) en het vermogen per geinvesteeerde kg is daardoor twee maal zo laag bij een bepaalde windsnelheid. Echter, twee maal zo groot is ook twee maal zo hoog en op grotere hoogte heb je hogere windsnelheden. Omdat het vermogen toeneemt met de derde macht van de windsnelheid, hoef je maar een verhoging van de windsnelheid met een factor 1,26 te hebben om toch weer even veel vermogen per geinvesteerde kg te krijgen.

Vaak geeft verdubbeling van de hoogte een verhoging van de windsnelheid met een factor die groter is dan 1,26 waardoor je bij exacte schaling zelfs meer vermogen per geinvesteerde kg krijgt. Als het je dan ook nog lukt om bij opschaling de zaak relatief lichter te maken dan wordt het nog gunstiger. Als een kg een bepaalde prijs heeft dan geven grote molens dus meer kWh per geinvesteerde Euro. Omdat het bij grote molens altijd om veel kg gaat is een kg van een grote molen ook nog weer eens goedkoper dan een kg van een kleine molen. Daarom geven grote molens meer kWh per geinvesteerde Euro en hebben ze een veel kortere terugverdientijd dan kleine molens.

m.bouwer wrote:Kockie,


Adriaan,

Omlaagschaling: Welke gecompliceerde systemen bedoel je?

Ga maar eens in de gondel kijken van een grote molen wat je daar allemaal tegen komt. Vaak hydrauliek voor de bladverstelling, vaak een meertraps tandwielkast, meerdere elektrische kruimoteren en een kruirem, een computer en een heleboel elektronica om alles te besturen en te bewaken, soms een lift om naar boven te komen en nog veel meer. Als dit soort zaken zijn nodig voor grote molens maar ik moet er niet aan denken dat je dat allemaal met een factor 20 moet verkleinen als je van een molen met een diameter van 100 m een schaalmodel met een diameter van 5 m wilt maken. Dat wordt in de modelvliegerij ook niet gedaan; alleen uiterlijk lijkt het op elkaar.

Wat je zegt van de modelvliegerij is heel toepasselijk.
Geen problemen zoeken bij oplossingen en uitgaan van een inspirerend ontwerp.