windenergie en zelfbouw

Hier worden verschillende vormen van windenergie besproken

Moderator: Moderators

m.bouwer
Berichten: 684
Lid geworden op: 18 aug 2012, 20:19

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door m.bouwer » 07 jul 2018, 11:15

Het begint toch altijd weer bij het maken van een hoofdas met ophangflens ( hier ø 130 mm )
Bijlagen
hoofdas 7-07.JPG
hoofdas 7-07.JPG (26.02 KiB) 1566 keer bekeken

Adriaan Kragten
Berichten: 283
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door Adriaan Kragten » 08 jul 2018, 08:15

kockie schreef:
06 jul 2018, 10:43
Heb je al eens een van de beproefde modellen van Adriaan gebouwd? Zijn ontwerpen ziet er solide uit en worden in onder andere ontwikkelingslanden veel nagebouwd.
Ik kan niet bevestigenen dat mijn recentelijk vrijgegeven ontwerpen in ontwikkelingslanden veel nagebouwd worden. Misschien heeft iemand dat wel gedaan maar daar heb ik dan niets van gehoord. Van de VIRYA-1.04 en de VIRYA-0.98 zijn er in Nederland wel een aantal gebouwd. Van mijn oudere ontwerpen zijn er wel een aantal in ontwikkelingslanden gebouwd. Ik krijg wel regelmatig vragen uit ontwikkelingslanden en raad ze dan altijd aan om eerst de notitie: "Sequence of KD-reports for self-study" door te lezen. In deze notitie wordt alles vernoemd dat je tegen komt als je een molen wilt ontwerpen en wordt verwezen naar de KD-rapporten waar informatie over het betreffende onderwerp te vinden is. De behoefte om een uitgewerkt ontwerp na te bouwen blijkt tot nu toe erg gering te zijn. Men wil liever zelf iets bedenken, waar op zich niets tegen is omdat het dan wel beter aangepast zal zijn aan de lokale omstandigheden, maar zonder de juiste kennis loopt dat bijna altijd op een mislukking uit.

Ik ben een keer of vijf in een ontwikkelingsland geweest om daar een windenergiecursus te geven of te helpen met het ontwerp van een molen die plaatselijk gebouwd kan worden. Als men niets van windenergie af weet dan is men vaak nog heel enthousiast maar naarmate het kennisniveau stijgt ziet men beter de beperkingen. Vooral in Afrika zie je dat men vaak gewoon niet de gereedschappen en technische vaardigheden heeft om een toch tamelijk gecompliceerd product als een windmolen te bouwen en voldoende kwaliteit te realiseren.

Als je echt van plan bent om kleine windmolens in serie te bouwen dan moet je kwaliteit leveren want anders moet je veel te veel energie steken in het oplossen van problemen die de kopers met jouw molens hebben. Pas als het prototype van jouw molen een tijd probleemloos gedraaid heeft en minstens één zware storm overleefd heeft dan kun je met verkoop beginnen. Maar het blijft de vraag of er voldoende markt is voor jouw molen en of je goedkoop genoeg kunt produceren om er wat aan te verdienen.

Gebruikersavatar
kockie
Site Admin
Berichten: 7682
Lid geworden op: 28 jan 2006, 17:42
Locatie: Zeddam
Contacteer:

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door kockie » 08 jul 2018, 09:13

Adriaan Kragten schreef:
08 jul 2018, 08:15
Ik kan niet bevestigenen dat mijn recentelijk vrijgegeven ontwerpen in ontwikkelingslanden veel nagebouwd worden.
Misschien had ik mijn post moeten richten op de andere molens die je ontworpen hebt. Gezien je gedegen theoretische en praktische ervaring zou ik graag een model van jou nabouwen. Wat me nog tegenhoudt is tijd en teveel andere projecten met een hogere prioriteit.
Adriaan Kragten schreef:
08 jul 2018, 08:15
Als men niets van windenergie af weet dan is men vaak nog heel enthousiast maar naarmate het kennisniveau stijgt ziet men beter de beperkingen.
Dat past dan weer mooi bij het dunning-kruger-effect
Mensen zeggen wel eens dat ik troep verzamel; ik noem mezelf liever een industrieel-amateur-archeoloog die probeert waardevolle artefacten te behouden.

m.bouwer
Berichten: 684
Lid geworden op: 18 aug 2012, 20:19

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door m.bouwer » 08 jul 2018, 13:32

Mooie beschouwingen, maar is het niet gewoon het zoeken naar een ontwerp met makkelijk te reproduceren componenten?

Als blikpakketjes voor de axiale generator denk ik de tanden van de stator van een motor te gebruiken.
Bijlagen
blikpakketjes.jpg

Adriaan Kragten
Berichten: 283
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door Adriaan Kragten » 10 jul 2018, 08:52

Dat de componenten makkelijk te reproduceren moeten zijn is maar één kant van de zaak. De componenten moeten zodanig vormgegeven zijn dat het geheel bevredigend werkt. Om iets bevredigend te laten werken zijn twee methodes mogelijk. Bij de wetenschappelijke methode zorg je ervoor dat je over de theoretische kennis beschikt van alle te gebruiken principes en ontwerp je zodanig dat jouw ontwerp overeen komt met de theorie. Bij de methode "Try and error" bedenk en bouw je iets en test het dan. Als het niet goed werkt dan verander je het en test je het opnieuw. Als je goed kunt waarnemen en meten kun je op deze manier toch tot een heel acceptabel ontwerp komen. Het nadeel is echter dat je dan wel over een werkend model beschikt maar niet over gedetailleerde bouwtekeningen. Je moet het model dan helemaal opmeten en op papier zetten want anders kan niemand anders het nabouwen. Maar je moet dan wel weten hoe je technische tekeningen maakt en dat is vaak niet het geval voor mensen die werken volgens deze methode. Bij de wetenschappelijke methode worden de technische tekeningen eerst gemaakt en dat is hoe ik meestal werk.

Toen ik het idee kreeg over de scharnierende-zijvaan-beveiliging waarmee al mijn VIRYA-windmolens zijn uitgerust, heb ik eerst een klein schaalmodel gebouwd met behulp van een Mecanodoos en dat getest op de fiets. Toen ik een geometrie had die redelijk werkte heb ik geprobeerd om het principe theoretisch te beschrijven. Dit resulteerde in de rapporten KD 213 en KD 223. Hoewel het concept technisch erg eenvoudig is, bleek het heel lastig te zijn om het theoretisch exact te beschrijven en om te voorspellen hoe de kop uit de wind draait als functie van de windsnelheid. Het systeem is eigenlijk alleen goed te beschrijven voor lage windsnelheden als het vaanblad nog bijna recht omlaag hangt en voor hoge windsnelheden als het vaanblad bijna horizontaal staat maar voor middelhoge windsnelheden wordt het vaanblad zo vreemd aangestroomd dat het mij niet lukte om een goede beschrijving te maken. Toch blijkt dat voor het praktisch functioneren geen bezwaar te zijn. De theoretische methode aangevuld met "Try and error" kan dus ook tot een goed ontwerp leiden. Zelfs een ontwerp dat geheel in overeenstemming met de theorie ontworpen is moet altijd nog in de praktijk getest worden omdat het vaak blijkt dat er situaties voorkomen waar de theorie geen rekening mee houdt.

Zo is de theorie uit KD 213 en KD 223 kwasi-statisch maar het werkelijke functioneren is dynamisch. Bij kwasi-statisch wordt geen rekening gehouden met traagheidseffecten en resonatie in eigenfrequenties. Het blijkt dat de scharnierende-zijvaan-beveiliging bij zeer hoge windsnelheden gevoelig is voor flutter van het vaanblad als de vaanarm te slap gemaakt wordt. Maar flutter wordt heel goed onderdrukt als het vaanblad bij de bijna horizontale stand tegen een elastische aanslag aan komt zodat voorkomen wordt dat de aanstroomhoek negatief kan worden. Het positive effect van een aanslag werd duidelijk aangetoond in de windtunnel.

m.bouwer
Berichten: 684
Lid geworden op: 18 aug 2012, 20:19

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door m.bouwer » 10 jul 2018, 16:58

Try and error van de hoofdas sandwich flens met statorbevestiging.
Het plan is om een stator met 9 spoelen te maken.
Bijlagen
flens hoofdas met statorbevestiging.JPG
flens hoofdas met statorbevestiging.JPG (37.53 KiB) 1449 keer bekeken

m.bouwer
Berichten: 684
Lid geworden op: 18 aug 2012, 20:19

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door m.bouwer » 16 jul 2018, 09:37

9 blikpakketjes met 100 windingen 0,5 mm draad.
Het plan is 10 magneten 30 x 10 ( 5 dik ) aan weerskanten.
Bijlagen
stc.ø 120 windingen 100.JPG
stc.ø 120 windingen 100.JPG (19.83 KiB) 1373 keer bekeken

m.bouwer
Berichten: 684
Lid geworden op: 18 aug 2012, 20:19

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door m.bouwer » 18 jul 2018, 09:51

2 lagen polyester vormen nu de stator. Geeft dit betere koeling?
De lagen zijn alleen ter plaatse van de spoelen en de bevestigingsgaten met elkaar verbonden.
Bijlagen
stator 18-07.JPG
stator 18-07.JPG (11.31 KiB) 1315 keer bekeken

Adriaan Kragten
Berichten: 283
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door Adriaan Kragten » 19 jul 2018, 08:29

In vind dat de beschikbare ruimte in de stator slecht gebruikt wordt voor de gekozen spoelvorm. Tussen de spoelen zit zo veel ruimte dat er nog wel een tweede serie van negen spoelen bij geplaatst kan worden. Ik zou bij negen spoelen, de spoelen zo veel groter maken dat de spoelen elkaar bijna raken.

Het nadeel van het gebruik van ijzer in de spoelkern is dat het anker voorkeursposities gaat krijgen. Hoeveel voorkeursposities hangt af van het aantal ankerpolen. Bij negen spoelen heb je de keuze uit acht, tien of twaalf ankerpolen. Bij acht en bij tien ankerpolen moeten de drie spoelen van dezelfde fase naast elkaar liggen maar om en om tegengesteld gewikkeld zijn. Bij twaalf ankerpolen moeten de fasen elkaar afwisselen maar is de wikkelrichting voor alle spoelen gelijk.

Er ontstaat een voorkeurspositie als een ankerpool precies recht tegenover een statorpool staat. Bij acht ankerpolen kan er maar één ankerpool gelijktijdig recht tegenover een statorpool staan. De ankerpoolhoek is 45 graden en de statorpoolhoek is 40 graden. Het anker moet dus 5 graden draaien om een andere ankerpool tegenover een andere statorpool te krijgen. Dit betekent dat er 360 / 5 = 72 voorkeursposities per omwenteling zijn.

Bij tien ankerpolen kan er ook maar één ankerpool gelijktijdig tegenover een statorpool staan. De ankerpoolhoek is 36 graden en de statorpoolhoek is 40 graden. Het anker moet dus 4 graden draaien om een andere ankerpool recht tegenover een andere statorpool te krijgen. Dit betekent dat er 360 / 4 = 90 voorkeursposities per omwenteling zijn. De rimpel op het kleefkoppel zal bij 10 ankerpolen wat kleiner zijn dan bij acht ankerpolen. Bij tien en bij acht ankerpolen zullen de spanningen die in de drie spoelen opgewekt worden niet precies met elkaar in fase zijn maar dat is geen bezwaar als de drie spoelen van één fase met elkaar in serie geschakeld worden.

Bij twaalf ankerpolen staan er telkens drie ankerpolen recht tegenover drie statorpolen waardoor deze voorkeursposities veel krachtiger zullen zijn dan bij acht en bij tien ankerpolen. De ankerpoolhoek is 30 graden en de statorpoolhoek is 40 graden. Het anker moet dus 10 graden draaien om een andere ankerpool tegenover een andere statorpool te krijgen. Dit betekent dat er 360 / 10 = 36 voorkeursposities per omwenteling zijn. De opgewekte spanningen van de drie spoelen van één fase zijn precies met elkaar in fase waardoor het toegestaan is om de drie spoelen van één fase parallel met elkaar te schakelen. Daardoor heb je voor één wikkeling de keuze tussen twee spanningen. Bij serieschakeling is de spanning een factor drie hoger dan bij parallelschakeling.

Uit oogpunt van een minimale rimpel van het kleefkoppel zou je bij negen statorpolen voor tien ankerpolen moeten kiezen.

m.bouwer
Berichten: 684
Lid geworden op: 18 aug 2012, 20:19

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door m.bouwer » 20 jul 2018, 15:26

Het is een proefopstelling met 9 spoelen. Misschien kan ik een nieuwe stator maken met 18 spoelen.
Ik ben nu bezig met 2 x 10 magneten op de ringen. Dat worden er dan 2 x 20
Bijlagen
bov. aanz. 19-07.JPG
bov. aanz. 19-07.JPG (16.32 KiB) 1230 keer bekeken

m.bouwer
Berichten: 684
Lid geworden op: 18 aug 2012, 20:19

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door m.bouwer » 21 jul 2018, 09:46

Ophangframe voor de proefopstelling.
Bijlagen
fundatie 21-07.JPG
fundatie 21-07.JPG (12.75 KiB) 1195 keer bekeken

m.bouwer
Berichten: 684
Lid geworden op: 18 aug 2012, 20:19

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door m.bouwer » 22 jul 2018, 10:51

Nu wil ik het generatortje aandrijven en zien wat ik eraan kan verbeteren.
Bijlagen
testst. 22-07.JPG
testst. 22-07.JPG (15.5 KiB) 1144 keer bekeken

m.bouwer
Berichten: 684
Lid geworden op: 18 aug 2012, 20:19

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door m.bouwer » 23 jul 2018, 11:45

De 9 spoelen A t/m I zijn allemaal op dezelfde manier in de stator gemonteerd. Zij hebben elk een in en een out aansluiting om meerdere schakelingen te kunnen maken.
Weerstand per spoel is 0,8 Ohm. Bij 60 toeren toont elke spoel 1 volt.
Bijlagen
aansluitingen.JPG
aansluitingen.JPG (17.73 KiB) 1108 keer bekeken

m.bouwer
Berichten: 684
Lid geworden op: 18 aug 2012, 20:19

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door m.bouwer » 29 jul 2018, 09:57

Alle magneten verwijderd, op twee na aan weerszijden van de stator.
Losbreekkoppel 345 mm x 766 gram = 2,6 Nm.

Volgende stap: meer magneten en spoelen.
Bijlagen
koppel 28-07-2018.jpg

Adriaan Kragten
Berichten: 283
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: windenergie en zelfbouw

Bericht door Adriaan Kragten » 29 jul 2018, 15:10

Ik vind een piek op het kleefkoppel van 2,6 Nm toch wel erg hoog. Als je het aantal magneten en spoelen verdubbelt, dan verdubbelt ook de piek op het kleefkoppel en wordt dan 5,2 Nm. Ter vergelijking, de radial flux PM-generator van de VIRYA-3B3 heeft een kleefkoppel bij stilstand van slechts 0,4 Nm (zie rapport KD 78). Deze generator is bedoeld voor een rotor met een diameter van 3 m en deze rotor heeft een behoorlijk hoge startkoppelcoëfficiënt (zie KD 484) waardoor de rotor al bij een lage windsnelheid aanloopt. Ik denk niet dat de axial flux generator waar je nu mee bezig bent bedoeld is voor een rotordiameter van 3 m en bij een kleinere rotordiameter zul je dan een erg hoge startwindsnelheid krijgen.

Plaats reactie