Vorüberlegungen zum Bereich Windräder

Erstplanung
ê Skizzen und Ideensammlung
ê Windrad für den Innenhof - angetrieben über Batterie (kein Wind) -
   Einspeisung über Solarzelle (Schuldachmontage)
ê Probleme: 
                  Herstellung der Rotorblätterprofile
                  Lagerung der waagrechten und senkrechten Achsen
                  Antrieb durch einen Windgenerator
Recherche im Internet (siehe auch unter Infos)

  (Verschiedene Fabrikate, Realisierbarkeit)
ê Nutzung von Windenergie (Ertrag, Nutzbarkeit, geeignete Gebiete,
  geeignete Aufstellungsorte, etc.)
ê verschiedene Windradtypen
ê Horizontalachsenantrieb (amerik. Windrad, 3-Blattrotor
ê Vertikalachsenantrieb (Darrieus-Rotor, Savonius-Rotor...)

 

Planungsphase: Arbeitsgruppen und Aufgaben

Einteilung von Teams und Aufgabenverteilung
ê Gemeinsames Besprechen der Bauphasen und Bauteile
ê Absprechen und einteilen der Arbeitsteams (Anzahl der Teilnehmer
   variiert nach Aufwand des zu fertigenden Bauteiles) 
Virtuelles Klassenzimmer als Ergänzung zum real stattfindendem Unterricht
(Begleitend über die ganze Projektphase)
ê Ideenaustausch und Terminabsprache
ê Planungszusammenführung (Detailzeichnung aufeinander abstimmen...)
ê Zusammenarbeit auch über die Schulzeit hinaus – Wochenende,
  Ferien....(war gerade in der Planungsphase eine wichtige Ergänzung)
ê evtl. Kommentare aus dem Forum (Ideenpool...)
ê Dokumentation über die Entwicklung in einer eigenen Website – wurde
   von Schülern während des Projektes entwickelt und gewartet
verschiedene Windradtypen diskutiert
ê Savonius-Rotor
Der Savonius-Rotor wurde um 1925 vom finnischen Schiffsoffizier Sigurd J. Savonius erfunden.
Der Rotor besteht aus 2 waagrechten Kreisscheiben, zwischen denen stehende, halbkreisförmig gebogene Flügel bzw. Schaufeln angebracht sind. diese werden in der Mitte um etwa 20% des Rotordurchmessers gegeneinander versetzt. In neuerer Zeit gewinnt der Savonius-Rotor für Anwendungen mit kleinerer Leistung in der dezentralen Energieversorgung zunehmende Bedeutung.
In den 80-er Jahren wurde der Savonius-Rotor dann zum dreiflügeligen Durchström-Rotor weiterentwickelt, der sich auch für größere Anlagen im Leistungsbereich bis zu 2 kW gut eignet.
Die Vorteile des Savonius-Rotors zeigen sich:
      - Im einfachen Aufbau aus leicht erhältlichen Werkstoffen.
      - In der Unabhängigkeit von der jeweiligen Windrichtung, daher keine
         Notwendigkeit zur Windausrichtung.
ê Ergebnis à Savonius-Rotor (Durchströmrotor) à ist mit unseren
                     Mitteln am besten zu bauen (Argumente s.o.)
Endplanung
ê Vorstellen der Schülerzeichnung (CAD – als JEPG abspeichern)
ê grobe Materialliste 
Einspeisung (Nutzung von Wind und Sonne)
ê über Windgenerator in Solarakku (Problem zu geringe Drehzahl – keine Einspeisung möglich – für eine Übersetzung per Riemengetriebe [um Drehzahl zu erhöhen] erwies sich die Durchzugskraft zu gering.)
ê zusätzliche Einspeisung über Solarzelle (Berechnungen ergaben, dass die Einspeisung über eine entsprechend dimensionierte Solarzelle ausreichend ist.)
Entwicklung der Steuerung
ê C-Controll   –Steuerungszentrale–   überwacht den Ladezustand des Akkus und ist für den Ablauf des Steuerungsprogrammes zuständig.
ê Programmablauf:
- Über Fototransistor wir die Helligkeit gemessen und bei eintretender Dämmerung der Einschaltimpuls für die Beleuchtung ausgelöst. Der Ausschaltimpuls erfolgt vom C-Controll zu einer festgelegten Zeit.
- Weiter wir unsere Funkuhr vom Akku gespeist. (Bei zu geringem Ladezustand des Akkus wird diese Einspeisung unterbunden!)
- Messwerte wie Temperatur, Luftdruck, Windgeschwindigkeit und Windrichtung werden im Programm ausgewertet und per Funksignal zum Empfangs-PC in der Schule übermittelt. (Für Windgeschwindigkeit und Windrichtung wurde ein defekter Windmesser von der Firma Conrad umgebaut und mit einer eigenen Rasterplatine versehen – die Schaltung wurde von einem Schüler entwickelt und gebaut!)
- Die ankommenden Daten am Empfangs-PC werden grafisch in einer Kurve aufgezeichnet.
- Diese Darstellung wird dann per FTP auf unsere Schuleigene WEB-Seite hochgeladen. Hier stehen die ankommenden Werte dann, sowohl grafisch als auch numerisch zur Verfügung.
Problemlösung
ê Der ursprünglich geplante Bau der Rotoren aus Plexiglasplatten wurde wieder verworfen. Es gab Probleme (Sprünge und Bruch) beim biegen um die Rotorgrundplatten. Letztlich haben wir für diese Bauteile Edelstahlblech V2A (0,7 mm) verwendet.
ê Problematisch erwies sich auch die Funkübermittlung im Bereich Temperatur, da der Metallumbau das Funksignal ziemlich abschirmte. Erst nach einigem Suchen fanden wir eine geeignete Position in der Säule in der das Funksignal ohne Probleme gesendet werden konnte.
ê Verworfen wurde die Montage des Windgenerators, da sich diese Möglichkeit für unsere Bedingungen, als nicht effektiv herausstellte. (Rotor erzeugt zu wenig Kraft/Drehzahl um auf diese Weise Strom zu erzeugen!)