Windrad & Stromgenerator Selbstbau mit Bauanleitung

Zu dem Thema empfehle ich das alte Buch "Die Windwerker" von Wolfgang Bredow und Ulrich Stampa aus dem Jahr 1987.

Bei dem HR-Beitrag muss man genau hinhören und hinsehen. Die Mühlenbesitzerin spricht wörtlich von "7,7 Kilowatt in diesen 12 Wochen" als Ertrag- Wenn man davon ausgeht, dass sie Kilowattstunden gemeint hat, wären das aufs Jahr hochgerechnet 33kWh. Das mag realistisch sein, aber auch etwas dürftig.

Was dem im Workshop gezeigten WIndrad fehlt, ist eine zweite Überlastsicherung bzw. eine Bremse. Es dreht durch das Seitenruder zwar bei stärkeren Windböen aus dem Wind, pendelt dann aber wieder zurück, was bei Sturm zu ziemlich wilden Schwingungen bis zur mechanischen Zerstörung führen kann. Auch scheint mir die gesamtkonstruktion nicht sehr wetterfest zu sein. Drei Wochen Dauerregen dürften dem Workshop-Rad ziemlich zusetzen. Zumindest Propeller und Nabe müssten mit Bootslack behandelt werden, sonst hat man schnell Verzug, Risse und Unwucht drin.

Eigentlich muss bei deraret großen Rotordurchmessern eine Bremse zum sicheren Stillsetzen des Rotors vorhanden sein. Das kann eine Trommel- oder besser Scheibenbremse aus dem Automobilbereich sein. Bei kleineren Anlagen könnte auch eine Scheibenbremse von einem E-Bike o.ä. ausreichen.

Interessant ist, dass der Scheiben-Generator selber gewickelt wird. Das ist mit dank starker Neodymmagneten heute tatsächlich eine Option. Allerdings hätte ich den Generator auf dicken Kunststoffplatten aufgebaut. Da er direkt hinterm Propeller sitzt, muss man ihn auch zuverlässig vor Schnee und Regen schützen, das ist bei einem Scheibenläufer nicht so einfach, weil man einen sehr großen Spalt abdichten muss.

Zur Ableitung des Generatorstromes braucht man entweder eine Schleifringkonstruktion oder ein Drillkabel, was heute bei Windanlagen fast schon Standard ist. Das sind extra für diesen Zweck produzierte Kabel, die dann im Mast frei hängen und die horizontale Drehung der Rotogondel mitmachen und sich dabei verdrillen können, wenn der Wind z.B. die Rotorgondel 5x linksherum dreht, dann wickelt sich das Kabel entsprechend 5x auf. Lässt der Winddruck nach sorgt das Rückstellmoment des verdrillten Kabels mit der nächsten Windströmung in die andere Richtung für ein Zurückdrehen der Gondel und ggf. ein verdrillen der Leitung in die andere Richtung. Solche Kabel werden sogar bei großen WKA eingesetzt (da dreht dann aber ein Servoantrieb die tonnenschwere Gondelkonstruktion).

Ein weiterer Aspekt ist der elektrische Regler für den Generator. Dessen Leistung ist direkt von der Drehzahl abhängig und seine Spannung bricht mit zunehmender Belastung durch den Strom, den man aus dem Generator entnimmt, ein. Genau wie bei einem PV-Modul gibt es bei einem Windgenerator einen Arbeitspunkt, in dem die maximale Leistung entnommen werden kann (MPP - maximum power point). Das sich dieser Arbeitspunkt wie bei PV auch beim Windrad ständig ändert (abhängig von der momentan verfügbaren Wind-Leistung), ist es sinnvoll, die Stromentnahme aus dem Windgenerator über einen Regler zu steuern, also dem Arbeitspunkt ständig zu folgen (Maximum Power Point Tracking - MPPT). Nur so holt man die maximal mögliche Leistung aus dem Generator. Es gibt für Windgeneratoren extra MPPT-Regler (ähnlich denen für PV-Module). Aber anders als bei Solarzellen mag es ein Windgenerator absolut nicht, wenn man ihm die Last wegschaltet (z.B. wenn beim Laden eines Akkus die Ladeendspannung erreicht wird). Dann würde der Generator, der eben noch unter Last laufen musste, plötzlich in den Leerlauf fallen und bei weiter wehendem Wind die Propeller-Drehzahl ruckartig hochjagen. Solche Lastsprünge sind in de Mechanik nie gut und können die Anlage beschädigen oder zerstören. Deshalb braucht man bei einem Windgenerator immer auch eine "Dump-Load", meistens ein großer Heizwiderstand oder Heizpatronen in einem ohnehin vorhandenen Warmwasser-Speicher, auf die der Regler automatisch umschaltet, wenn die sich die Verbraucher-Last wegschaltet.

Für Windrad-Bastler wichtig sind deshalb die Begriffe: mechanische Überlast-Sicherung (die muss auch bei Kabelbruch einsetzen, sonst überdreht der Generator bei Sturm komplett ohne Last) - MPPT-Regler - Dumpload.

Da kleine Windräder meistens auch relativ niedrig über Grund montiert sind (in BaWü sind sie bis 10m Bauhöhe sogar verfahrensfrei, d.h. man kann sich so ein Teil einfach in den Garten stellen), arbeiten sie zwangsläufig in sehr turbulenter Luftströmung. Dabei sieht man zwar das Windrad drehen, aber es liefert nicht wirklich nennenswert Leistung. Dazu muss das Windrad dann schon auf einer deutlich erhöhten Stelle stehen (z.B. einem Hügel und weit weg von Bäumen oder Bebauung).

In der Praxis dürfte für die allermeisten Privatleute ein Balkonkraftwerk oder eine Powerstation, die man direkt mit PV-Strom versorgt übers Jahr gerechnet deutlich mehr Ertrag bei deutlich weniger Wartungs- und Betriebsaufwand liefern.

Wenn wir solch ein Teil bauen, müssen wir auch wissen das wir keine unendliche Stromquelle haben, so das man wie in einem normalen Haushalt Strom anzapfen kann, egal wie lange und wieviel.

Da muss man eine menge Abstriche machen und sich genau überlegen, wann, wo und wieviel Strom ich in der entsprechenden Tages und Jahreszeit zur Verfügung habe. Schon vor Jahren habe ich mich nicht nur mit Solar, sondern auch mit Windenergie beschäftigt. Habe sogar einen Savonius Rotor gebaut, haperte aber dann am zusammenbau der Komponenten von Standpunkt, Lärm, Getriebe und so einiges was neben dem eigentlichen Rotor noch gebaut werden muss. Allein steht man dann schnell vor einem Berg, den man nicht schafft abzuarbeiten. Weil teils das Wissen fehlt teils das Material. So ist es dann bei zwei kleinen Inselanlagen geblieben die mit Solar betrieben werden.

Habe hier auch ein kleines 500W Windrad stehen. Mittlerweile nutze ich den Regler für andere Aufgaben. Die Windverhältnisse am Standort sind so schlecht, dass ich vielleicht an 10 Tagen im Jahr ein wenig Ertrag hatte. Das rechnet sich nicht wenn der Regler das ganze Jahr am Netz hängt. Hätte ich eine Freifläche sähe das aber wahrscheinlich anders aus.

Zitat von derSchü

Dazu meine folgenden Überlegungen in den Forenraum an Euch gestellt:

Ist es Überhaupt sinnvoll sich so etwas einzulagern ?
Welche Komponenten sollte man sich dann Bevorraten ?
Kostenpunkt für Ferritmagnete, Lackdraht, Expositharz usw. ?
Verfügbarkeit in guter Qualität - Bezugsquellen Links ?

Wer sich damit etwas auseinandergesetz hat und ein wenig Wissen dazu, der kann sicher solch ein Rad bauen. Aber ich denke derjenige hat sicher schon solch ein Rad und braucht sich die Komponenten nicht ins Regal legen um sie irgendwann, eventuell zu verbasteln. Das macht irgendwie keinen Sinn. Was anderes ist wenn man sich in seier Freizeit eine Werkstaat eingerichtet hat mit diversen Ersatzteilen. Ich hatte letztens solch eine Werkstatt gesehen die bei den Fernsehtrödlern aufgelöst wurde. So manchem Bastler hätten da die Augen geträhnt, weil viele nichts mit dem wie sie es nannten "alten Kram" anfangen konnten. Es ging alles, bis auf einige Teile in den Schrott. Dabei wäre genau diese Werkstt das gewesen was man im Szenario gebracht hätte.

Wer also solch einen Bastler kennt oder selber Ambitionen hat, für den ist es Notwenig solche Teile einzulagern. Aber nur weil man irgendwann in einem Szenario Strom braucht und dann anfängt ein Windrad zu bauen, nein ich denke das ist rausgeschmissenes Geld. Dann lieber Bauanleitungen sammeln und sich selbst in einem Szenario diese Teile irgedwie besorgen. Das kann ein Tauschhandel beinhalten, aber auch die Suche in Trümmern kann zu dem ersehten Teil führen.

Zitat von derSchü

Dazu meine folgenden Überlegungen in den Forenraum an Euch gestellt:

• Ist es Überhaupt sinnvoll sich so etwas einzulagern ?
• Welche Komponenten sollte man sich dann Bevorraten ?
• Kostenpunkt für Ferritmagnete, Lackdraht, Expositharz usw. ?

Solche Kleinwindanlagen sind, wenn man nicht gerade auf einer Bergspitzen oder an der Küste wohnt, nonsens.

Dafür weht in Bodennähe viel zu selten ein ausreichen starker, gleichmäsiger Wind.

Und warum soll man sich die Komponente + das notwedige Werkzeug einlagern und nicht ein fertiges Windrad?

Erstens riskiert man dann, irgedwas vergessen zu haben, zweites hat man in der Krise, wenn kein Wasser und Strom mehr aus der Wand kommt,

keine Zeit, tageslang an was zu basteln.

Mal dasvon abgesehen, das Expositharz, Härter usw. nicht ewig haltbar sind.

Ich möchte da nochmal an die Prepperserie Colony erinnern. Vor ca.13 jahren wurde die gedreht. Da kam auch ein selbstgebautes Windrad vor. Genau sowie man aus Schweinefett Treibstoff herstellte. Ich fand die damals recht interessant.

Auf jeden Fall werde ich mir nochmal anschauen.

Hier noch in deutsch.

... da würde ich eher einen Direct-Drive Motor aus einer alten Waschmaschine einlagern

hier etwas Info zu den Direct-Drive Motor - die hier allerdings für Wasserturbinen benutzt werden
PowerSpout - History of the Smart Drive - YouTube

hier wird werden die Motoren auch diskutiert

Waschmaschinenmotor von Lg. ( Direct-Drive · www.kleinwindanlagen.de