Hallo Windmühlenbastler,
die letzten Tage haben wir uns viele Gedanken darüber gemacht, wie eine Windanlage eigentlich funktioniert und wie die ganzen Teile zusammenspielen aus denen sie besteht. Deshalb wollen wir unsere Gedanken in aller Kürze Mal mit Euch teilen.
1. Zustand: Stillstand
Im idealen Fall würde unsere Windanlage beim schwächsten Lufthauch sofort beginnen sich zu drehen. Leider ist das nicht der Fall. Der Innenwiderstand im Generator aufgrund von Magneten sowie Reibung im Generator und im Getriebe hemmen den Rotor. Erst ab einer bestimmten Windgeschwindigkeit, nennen wir sie einmal Anlaufgeschwindigkeit, kann die Windanlage sich überhaupt drehen.
2. Zustand: Leerlauf
Da unsere Batterie jedoch noch nicht laden kann, solange die Spannung zu niedrig ist, fließt auch kein Strom. Deshalb wird unsere Anlage bereits kurz nach dem ersten Andrehen beginnen sich nahezu ungestört zu drehen. Die Drehzahl ist jetzt im Vergleich zur Windgeschwindigkeit sogar hoch. Das Verhältnis kann über 1 liegen! Obwohl es ein Langsamläufer ist. Das einzige was unsere Anlage jetzt bremst sind Strömungen die an ihrem Flügelprofil auftreten.
3. Zustand: Laden der Batterie
Ab Erreichen der notwendigen Ladespannung fließt der erste Strom. Dadurch steigt der Widerstand, den der Generator dem Rotor entgegen bringt schnell an. Obwohl die Drehzahl mit höherer Windgeschwindigkeit immer weiter steigt wird das Verhältnis zwischen Rotorgeschwindigkeit zu Windgeschwindigkeit immer kleiner. Denn umso langsamer unser Rotor im Verhältnis zum Wind dreht umso kräftiger ist er.
4. Zustand: Überladung
Sobald die Ladespannung erreicht ist, erhöht sich die Spannung schnell weiter. Ist die Spannung jedoch zu hoch nimmt unsere Batterie schaden. Deshalb versuchen wir ab Erreichen dieser Spannung entweder die unnötige Energie in einem dafür vorgesehenen Bauteil zu verheizen (Shunt genannt). Alternativ kann eine Ladeelektronik dafür sorgen, dass unsere Batterie nur die Spannung abbekommt, die sie verträgt.
5. Zustand: Sturm
Werden die Windgeschwindigkeiten zu hoch, steigt die Drehzahl der Anlage extrem hoch. Ob es jedoch notwendig ist sie dann zu bremsen, hängt von ihrer Unwucht und den dadurch auftretenden Kräften ab. Zur Sicherheit sollten wir uns hier aber vielleicht eine Möglichkeit überlegen, den Rotor zu bremsen.
Wir hoffen der Text enthält nicht zu viele Fehler ;-) Bei Gelegenheit lesen wir nochmal Korrektur. Wir sehen uns morgen!
Eure Projektørga
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