Windforce - Bilder och fakta

[Göran]

Det första vertikalaxlade vindkraftverket, ett Windforce med 6 m2 svept yta (3 meter i diameter, 2 meter långa blad), är satt i drift och nu återstår tester, mätningar, justeringar och dokumentation. Vad som nu händer i fortsättningen kan ni följa i den här tråden.

På bilden nedan förbereder Ulf för montering av generatorn som förhoppningsvis ska ge 1 kW watt vid 12 m/s. Detta vid anslutning till batterier (i ett 12-voltssystem) där värmeförlusterna blir stora vid höga varvtal. Vid högre spänningar, 24 och 48 volt, minskar diodförlusterna, liksom förluster i kabeln mellan vindkraftverk och batterier. Det är inget man kommer ifrån utan speciella regulatorer (som ännu inte finns att köpa), eller andra trollerier. Oftast är det generatorns effekt som anges, men vi anger istället den effekt man får till batterierna för vad som omvandlas till värme i generatorn har man ingen glädje av.

windforce3x2.jpg (134.16 KB) Visad 9183 gånger

Även om ägaren på bilden ser nöjd ut är jag själv inte nöjd. Vissa detaljer ska snyggas till och jag tror det finns mer effekt att hämta och först när allt som går att göra är gjort är jobbet avslutat.

windforce3x2a.jpg (111.24 KB) Visad 9100 gånger

Här är Ulf´s eget testverk med en sveparea på 9 m2 och som inom kort kommer att få en generator. Vad som bl.a. ska testas är hur långt verket kan driva en värmepump på 4 kW. Ett säkerhetssystem som bromsar vindkraftverket och hindrar det från att skena om något går sönder ska också prövas ut.

windforce3x3b.jpg (40.92 KB) Visad 9052 gånger

Den allra senaste konstruktionen är en liten H-rotor helt i glasfiber med en total vikt för nav, ekrar och blad på endast 11,5 kg. Ekrarna har en strömlinjeformad profil för minsta möjliga luftmotstånd och diametern är 1,65 meter (motsvarar en snabblöpare med diametern 1,75 meter). Bladen är 1,5 meter långa med winglets och rotorn går mjukt och fint. Det här verket kommer att få en generator av den nya typen och rent teoretiskt är det möjligt att effekten ska kunna komma upp i 550 watt vid 12 m/s.

windforce16x15a.jpg (70.41 KB) Visad 9055 gånger

En prototyp till en H-rotor med samma utseende, men med diametern 2,3 meter är också under tillverkning och här skulle effekten kunna bli 800 watt med samma typ av generator vid 12 m/s. Den här generatorn är svår att beräkna och bygga så den testas inledningsvis på de mindre verken. Fördelen med den är att den kan göras liten, men att den ändå ger effekt tidigare än vanliga "pannkaksgeneratorer", samtidigt som den också har högre verkningsgrad och ger högre effekt.

windforce16x15b.jpg (46.3 KB) Visad 9039 gånger

[Karro]

Det verkar som den flata sidan på vingprofilen är inåt. Är det någon finess med det, eller är det en ren konstruktionsmässig och/eller estetisk sak?

Om den flata sidan är inåt, så blir lä-vingen effektivare än lovartvingen, har man flata sidan utåt blir lovartvingen mer effektiv än vingen i lä. Det senare ger högre total effektivitet, men det förstnämnda kan kanske ge jämnare gång. Jag ser ofta att flata sidan är just inåt, så jag misstänker att den jämnare gången anses vara viktigare än effektiviteten.

Hur har ni tänkt, Göran?

[pellesnurr]

Fina bilder, jätteroligt att det går så bra framåt och med så många olika modeller. Det jag funderar lite på är att det var ett rackarns fundament på de övre bilderna, hur stor volym är det på den?

En annan leverantör jag har lite kontakt med säger att de har en alternativ lösning till att gjuta fundament, och det är att gräva ett lagom djupt hål, ställa i en låda av något slag och bara fylla den med sten/grus, detta skall räcka för master upp till 12 meter (3,2 meters rotor). Låter det helt "way off"?

[Göran]

Karro, du är så skärpt att du nästan skrämmer mig och hade affärerna velat lossna någon gång så att pengarna börjar rulla in, då hade jag frågat dig om du varit intresserad av jobb. Jag själv har inte tänkt alls, det är Ulf som tänkt och Sven-Olof Ridder som räknat fram koordinaterna, ritat vingen och hur den ska sitta.

pellesnurr, jag blev imponerad när jag fick se fundamentet och jag kan ta reda på volymen. Att det stod stadigt var det inget snack om och bra sitthöjd hade det också. Jag har kontakt med några tillverkare av master för det är dags att börja titta på den här biten med fundament och master nu.

[Sverre V]

Når du undersøker målene på fundamentet, kunne du kanskje samttidig finne ut hva det står skrevet på fundamentet på bilde nr. 2 . Jeg får det til å bli følgende : K A L M H F G E N. Tenkte på Kalmar, men det gir jo ingen mening.
Det ligner jo ganske mye på runeskrift.

Mvh
Sverre V

[Göran]

Sverre, nu fick du mig att lära mig runor. Det står Kalehögen, tror jag.

[Göran]

På de övriga sidorna står det sol wind waten.

[Göran]

Bladen på den senaste modellen måste göras om, de var inte självstartande, men det var igår och idag har nya blad tillverkats och nu fungerar tefats-rotorn över förväntan redan med ett blad.

En upptäckt som gjordes när bladen plockats bort från rotorn var att de strömlinjeformade stagen har egen lyftkraft, så den lilla H-rotorn med tefatsnavet startar utan blad. Normalt talas det om förluster uppemot 14% i stagen, men jag kan inte tolka detta på något annat sätt än att förlusterna nu helt eliminerats och att stagen istället ger ett plus.

Jag är fullkomligt lyrisk och ge oss ytterligare lite tid så ska vi skriva om vad man idag känner till om vertikalaxlade vindkraftverk i jämförelsen med snabblöparen. Det kanske låter lite väl kaxigt, men jag tror att vi snart kommer att bygga världens effektivaste vindkraftverk. Sista ordet är inte sagt än och nu hämtar vi andan för att säga det.

[KennethE]

Då är det ju dags att börja räkna och experimentera på hur man bäst optimerar även stagen så att de ger mesta möjliga plus till lägsta möjliga kostnad utan att kompromissa med deras huvudfunktion, att staga upp!

[Göran]

Exakt, Kenneth! Tanken med ett stag var att minimera förlusterna, men nu finns det ju ingen anledning att tänka så längre. Även om ett vindtunneltest inte är rättvisande skulle jag vilja se vad som händer. Det kanske ändå skulle ge en ny dimension av det hela.

[pellesnurr]

Nä, nu måste jag snart flytta. Det går inte att bo i en fastighet som inte är lämpad för H-rotorn. Detta såvida det inte utan problem med bygglov, teknik och annat går att sätta en 3x3:a på en femtonmetersmast på bergknallen bakom huset. Kan du räkna på vad det skulle gå på, Göran, med mast och allt? Den får inte vara stagad (då räcker inte tomten till), men det funkar bra med fackverk. Basplattan får inte vara mer än 1m2, annars är bergknallen "för liten".
Har du för övrigt hunnit gräva i vad som är bra i grid-anslutna inverter-området?

[Göran]

pellesnurr, jag har börjat gräva i frågorna kring master, men där måste vi ta hjälp av masttillverkarnas kunskaper. Det dyker upp nya frågor nu som vi måste lösa innan vi kan köra igång på allvar. 3x3:an måste få en rejäl provkörning så vet vet vad den går för. Den är nästan lite för brutal och därför har vi börjat med 3 x 2 meter. Generatorn till 3x3:an kräver även otroliga mängder lindningstråd och det är något jag försöker lösa utan att göra generatorn ännu större. Jag ska bygga en 20-polig generator nu, men vi behöver några veckor till.
Inverterbiten tittar jag på, men jag vill avvakta lite till. De nya lagarna träder ju inte ikraft riktigt än. Pris på allt har jag inte än, men det kommer när produktionen kör igång.

Ulf pratar om att släppa tio testverk till lägre priser än vad det senare kommer att handla om. Det är väl kanske det valet vi har så länge investerarna inte hör av sig.

[JohanMossfeldt]

För min del så är intresset stort för det mindre verket. Skulle sitta som smäcken i min hobbyanläggning!

[Göran]

Vid dagens mätningar gav H-rotorn på 3 x 2 meter 30 ampere.
Enligt doktor Bolumlid var vindhastigheten 9 m/s, men det låter lite för bra i mina öron.
H-rotorns varvtal var 120 rpm, vilket ger ett löptal på endast 2,1 vid 9 m/s. Om vinden var något starkare, hamnar löptalet under 2. H-rotorer ska inte fungera vid så låga löptal, så varvräknaren måste ha visat fel. Jag skulle istället vilja ha varvtalet till 190 rpm, men det är enligt mina egna beräkningar.
Batterispänningen var 14,5 volt och det betyder 435 watt till batterierna. Det är inte mycket kan tyckas, men vänta, jag är inte klar än.

Enligt Ohms lag ger dessa siffror en resistans på 0,48 ohm, vilket stämmer överens med generatorns resistans på 0,3 ohm och kabelns resistans på 0,18 ohm. Kabeln är 40 meter lång och har en area på endast 8 mm2. Det betyder att 240 watt försvann i kabelförluster, men det måste inte betyda att vindkraftverket levererat 700 watt om kabelförlusten varit försumbar. Vid lägre resistans bromsas bladen mer, men hur mycket går inte att säga, så detta måste mätas. H-rotorn verkar dock inte ha några problem att driva runt maskineriet med nuvarande resistans. Strömmen stiger mycket snabbt upp till 30 ampere när det kommer en vindby och det tyder på att generatorn inte gör något större motstånd. Enligt vad jag förstått så har amperemetern sitt max på 30 ampere och visar den inte mer blir det svårt att mäta högre ström än så.
En amperemeter som visar 100 ampere kan också komma att behövas. Dagens mätningar ger utrymme upp till 48 ampere med rejält grov kabel och det kommer tillfällen när det blåser mer än det gjorde idag.

Magnetgapet är just nu 23 mm. Navet är inte helt perfekt så det måste bytas. Som det nu är svajar rotorskivorna ett par tre millimeter upp och ner p.g.a. navet som inte har hundraprocentig passform mot axeln. När den detaljen är åtgärdad är det tänkt att gapet mellan magneterna ska vara 20 mm, en förbättring med 13%, vilket bl.a. gör att vindkraftverket levererar tidigare (laddar vid svagare vind).

Generatorn som sitter på H-rotorn är en 16-polig pannkaka och när man ansluter en sådan till batterier får man stora förluster. Den effekt generatorn levererat torde ha legat runt 950 watt och om nu vindhastigheten var 9 m/s betyder det en verkningsgrad på 35%. Om vinden istället var 10 m/s sjunker verkningsgraden till 25%. Verkningsgraden till batterierna blir betydligt lägre, men det är ett annat problem och den biten jobbar vi med.

Enligt vad man kan se med blotta ögat har H-rotorn mer att ge än vad generatorn i sin nuvarande form kan leverera. Eftersom vi (innan några justeringar är gjorda) är väldigt nära 1kW generatoreffekt, om vi bortser från förluster av olika slag, ser det mycket lovande ut. Den svepta ytan för just den här maskinen motsvarar en snabblöpare med diametern 2,76 meter och ur en sådan kan man förvänta sig ca: 650 watt till batterierna vid 10 m/s och där är vi redan nu bara vi får en grövre kabel mellan vindkraftverket och huset.

[Karro]

Kanske högrevoltsgeneratorer och sedan en MPPT på batterisidan är en idé för att minska kabelförluster? Det är fler varv men tunnare tråd. Kanske 48 volt, även om man har 12V batteribank?

När man tänker lite på saken och går upp aningen i storlek, vill man nog ha bort vindturbinen en bit, av olika skäl. Då kan 50 meter kabelvägen vara lite väl nära husknuten. 100 meter kabel (det är två vägar) och 50A, är ganska kraftiga doningar.

Det verkar som vindturbiner ger komplikationer hela vägen, när man väl har fått det att snurra. Om man inte passar sig blir det lätt en Hannevind.

(För mynta ett nyord som då innebär en vindturbin som väl snurrar och ger ström, men inte fungerar inkopplad, i praktiken, på grund av att konstruktören inte tänkt igenom allt. En vindturbin som lovar på pappret, min inte i praktiken.
Ja, så, vindturbinen från Kina, i Göteborg, verkar då vara en Hannevind)