Geno, Rotor, Getriebe und jetzt?

Hi Leute,

es ist die Frage aufgetaucht, nochmal genauer das Zusammenspiel der bisher vorgestellten Bauteile zu erklären. Bei der Gelegenheit wollen wir morgen nochmal eine kleine Liste posten, mit den noch nicht erklärten Bauteilen zur fertigen Windanlage.

Was bisher war
Die bisher von uns vorgestellten Teile waren: Der Savonius-Rotor, der den Wind quasi auffängt. Das Getriebe, das die langsame Drehung des Rotors zu einer schnellen Drehung am Generator macht. Und der Generator, der letztlich Strom erzeugt und dazu eine hohe Drehzahl benötigt (min. 700 U/Min)

Der Savonius-Rotor steht das erste Mal im Wind

Im Bild rechts ist dazu mal eine schematische Zeichnung. Nun wollen wir einmal schauen was passiert, wenn der Wind kräftig pustet. Der Rotor steht zu Beginn und fängt dann an sich zu drehen. Dazu reicht keine laue Brise, etwas Wind braucht man schon, denn sowohl der Motor als auch das Getriebe besitzen einen gewissen Widerstand. Dass heißt sie bremsen den Rotor quasi und halten ihn fest. Diese Kraft die den Rotor hält ist allerdings nicht sehr groß. Ab einer Gewissen Windgeschwindigkeit kann der Rotor sich drehen. Wir nehmen jetzt an, wir hätten einen etwas windigen Tag und die Anlage würde sich bereits ganz ordentlich drehen. Die Windgeschwindigkeit geben wir hier einmal in Kilometer pro Stunde (also wie beim Auto) mit 28 km/h an. Das ist schon ganz ordentlich und in Berlin leider nicht die Regel.

Langsamläufer und Schnellläufer
Jetzt kommt etwas ganz wichtiges! Die äußerste Flügelspitze des Rotors (siehe Skizze) dreht sich in etwa so schnell wie der Wind. Würde sich die äußerste Spitze des Rotors viel schneller als der Wind drehen, wäre es ein Schnellläufer (bis zu 8-12 mal schneller bei modernen Windanlagen). Dreht sie sich aber so wie unser Savonius-Rotor ungefähr genauso schnell, nennt man ihn Langsamläufer. Hier mal eine subjektive Überlegung von mir, wie man sich das super merken kann: Ein Langsamläufer dreht sich ruhig und gemächlich. Ein Schnellläufer dreht sich hingegen sehr hektisch für das Auge des Betrachters.

Vom Rotor zum Generator: Das Getriebe

Der Rotor und die große Riemenscheibe liegen auf einer Achse. Das heißt sie sind fest miteinander verbunden. Dreht sich der Rotor einmal, dreht sich die Scheibe auch einmal. Wer jetzt noch die Zeichnung vom Getriebe im Kopf hat, der weiß jetzt vielleicht noch, dass die Geschwindigkeit der äußersten Punkte auf den Riemenscheiben genau gleich war. Obwohl beide Scheiben verschieden groß waren. Wir erinnern uns: Das liegt daran dass sie über einen Riemen miteinander verbunden sind. Und der Riemen muss ja überall gleichschnell sein um nicht zu zerreißen.

Was vom Wind übrig bleibt
Das heißt aus der Geschwindigkeit des Windes können wir ungefähr ableiten, wie schnell sich unser Rotor drehen muss. Für die Windgeschwindigkeit von 28 km/h erhalten wir jetzt eine Drehzahl von ungefähr 80 U/min. Das ganze wandert durch´s Getriebe und am Generator haben wir jetzt schon 800 U/Min. Und es kommt noch besser! Aufgrund von Erfahrungswerten mit dem Generator, wissen wir damit auch, dass wir hier ca. 20 Watt Leistung abzapfen können. Damit könnten wir immerhin schon eine kleine Lampe zum Leuchten bringen.

Jetzt mal was zum selber Nachdenken für zukünftige Windanlagenbauer. So ganz genau, sind wir darauf noch nicht eingegangen: Aber wer will kann sich ja schon mal überlegen, was passiert denn jetzt wenn der Rotor größer wird oder breiter und wie muss dann das Getriebe aussehen?

Gibt´s Fragen oder Anregungen? Bitte direkt an die obige E-Mail Adresse oder per Kommentar.

Viele Grüße,
Eure Projektørga