Worden KD-rapporten gelezen?

Hier worden verschillende vormen van windenergie besproken

Moderator: Moderators

Gebruikersavatar
TLS
Berichten: 450
Lid geworden op: 08 okt 2014, 11:26
Locatie: East-Flanders

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door TLS »

Adriaan Kragten schreef: 13 apr 2021, 12:16 Op het forum van Otherpower staan diverse verhalen van mensen die kleine Chinese windmolens hebben aangeschaft en die zelf uitgetest hebben. Niet alleen de opbrengst valt meestal vies tegen maar ook technisch is er vaak van alles op aan te merken. Er zijn wel een paar merken die redelijk presteren maar voor een leek is het erg moeilijk om die eruit te pikken. Ik ga mijn handen er niet aan branden om daarover een advies te geven. Lees de verhalen op Otherpower eerst maar eens door.

Waar het om gaat, dat is een betrouwbare Pel-V kromme, maar zelfs als die gegeven wordt dan is het nog maar helemaal de vraag hoe hij bepaald werd. Ik gebruik zelf de methode waarbij de P-n krommen van de rotor gemaakt worden op basis van een geschatte Cp-lambda kromme van de rotor en gemeten karakteristieken van de generator voor de juiste belasting (zie KD 35 hoofdstuk 8 ). Het doormeten van de molen voor een open windtunnel is ook een goede methode maar dat kan alleen voor een klein molentje en een grote windtunnel. Het doormeten in een gesloten windtunnel geeft veel te hoge resultaten vanwege tunnelblokkering. Meting in het veld is zeer lastig omdat de windsnelheid variëert en omdat de windsnelheidsmeter vóór de rotor moet staan maar daardoor krijg je vertraging tussen de gemeten windsnelheid en de werkelijke snelheid in het rotorvlak. Zodra de windsnelheid gemiddeld wordt, krijg je een te hoge Cp omdat het vermogen tot de derde macht toeneemt met de windsnelheid. Een goede methode is ook om de molen bovenop een auto te zetten en die dan met windstil weer door te meten voor diverse constante snelheden. De rijsnelheid van de auto is dan de windsnelheid. De molen moet wel een eind boven de auto uitsteken om geen last te hebben van de grenslaag rond de auto.

Met de formules die in hoofdstuk 4 en 7 van KD 35 gegeven worden is eenvoudig te controleren of een bepaald gegeven vermogen bij een bepaalde windsnelheid realistisch is, tenminste als een realistische Cp en een realistisch generatorrendement aangenomen wordt. Ik heb in het verleden molens gevonden waarbij het geleverde vermogen bij een bepaalde windsnelheid hoger was dan het vermogen dat er bij die windsnelheid in de wind zat. De uiteindelijke jaaropbrengst hangt zeer sterk af van de windsnelheden die werkelijk op ashoogte optreden op de plaats waar de molen neergezet wordt. Voor het schatten van de jaaropbrengst is een windsnelheidsverdeling nodig (zie KD 35 hoofdstuk 8, punt 12).

Een molentje met een rotordiameter van 1 m is leuk als je daar een LED lampje op wilt laten branden maar is veel en veel te klein als je daarmee een substantiëel aandeel in het elektriciteitsverbruik van een Nederlands huishouden wilt leveren. Daarvoor heb je wel een molen met een rotordiameter van 5 m nodig met een bestreken rotoroppervlak dat dus een factor 25 groter is (zie rapport KD 710 van de VIRYA-5B3). Ik lever tekeningen van de VIRYA-1 die een rotordiameter van 1 m heeft en die voor 12 V acculaden een maximum vermogen van 27 W levert bij een windsnelheid van 8 m/s. De tekeningen en berekeningen worden gegeven in rapport KD 679. De kop is hetzelfde als de kop van de VIRYA-1.04. Meer info wordt gegeven in een Nederlandstalige folder onder het menu VIRYA-folders op mijn website. Als een molen met een diameter van ongeveer 1 m een paar honderd wat levert dan betekent dit dat er geen beveiliging op zit en dat dit hoge vermogen alleen maar geleverd wordt bij extreem hoge windsnelheden die haast nooit voorkomen. Omdat zo'n molen niet uit de wind draait zal hij bij hoge windsnelheden ook zeer hard draaien en ontzettend veel geluid produceren.
Bedankt voor de gefundeerde feedback Adriaan, ik moet zeggen dat véél termen me vreemd zijn maar ik snap de boodschap. En mijn excuses dat ik geen bouwproject zie zitten met jouw ontwerpen, ik zit al te ver in 'special projects' om er nog eentje bij te nemen. Die kleine windmolens lijken me enkel wat als je er een aantal kan zetten zodat deze toch een aandeel energie van een moderne woning kunnen dekken. En de kost-efficientie van Azië kan de financiële drempel voor residentiële wind-energie aanvaardbaar maken. Ik persoonlijk heb wel een 1000-1500 euro over voor een oplossing die me ~1000w levert bij een stevige winterbries.
8kWp, 27kWh lifePO4 batt.,3F 10kW hybride inverter, Duco balansvent., Lucht-water WP 8kWth, 1500l buffer, putboring, bad/douche op regen/putwater, CV-houtkachel, µ-WKK 10kWel(under development), Nissan Leaf 40kWh, el. offgrid(under development).
Adriaan Kragten
Berichten: 651
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door Adriaan Kragten »

Het voordeel van zonnepanelen is dat je overal in Nederland ongeveer evenveel KWh per m^2 opwekt en dat het niet uitmaakt hoe hoog ze staan (als er maar geen schaduw op valt). Bij windmolens neemt de windsnelheid toe met de hoogte en er geldt dus hoe hoger hoe beter maar ook hoe hoger hoe duurder de toren. Daarbij hangen de windsnelheden ook erg af van de plaats waar je zit en daarbij geldt weer hoe dichter bij de kust, hoe hoger de windsnelheden. Als je in Den Helder woont of op één van de Waddeneilanden dan kun je met een molen met een rotordiameter van zo'n drie meter al behoorlijk wat opwekken maar in Brabant en Limburg heb je wel vijf meter rotordiameter nodig. Het gaat er uiteindelijk om hoe veel de molen opwekt bij de windsnelheden die het meest voorkomen en voor Brabant mag je al blij zijn dat dat voor de drie wintermaanden zo'n 4 m/s gemiddeld is op 10 m hoogte.

De Pel-V kromme van de VIRYA-9 wordt gegeven in figuur 3 van KD 713. Ik ga er vanuit dat je voor een gemiddelde windsnelheid van 4 m/s op 10 m hoogte, de Pel-V kromme mag aflezen voor een momentane windsnelheid van 5 m/s (de verklaring voor deze aanname wordt gegeven in hoofdstuk 5 en 6 van KD 713). De opbrengst voor V = 5 m/s is dan 1642 W. Dit is ongeveer het vermogen dat 's winters nodig is om de warmtepompen aan te drijven van de vier huizen waar in KD 713 van wordt uitgegaan. De opbrengst voor V = 11 m/s en hoger is 11351 W en dus bijna een factor 7 hoger. Nu klopt het dat de VIRYA-9 verkocht kan worden als een 11 kW molen maar je mag dus voor matige windcondities absoluut niet met 11 kW rekenen.
Laatst gewijzigd door Adriaan Kragten op 14 apr 2021, 11:50, 1 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
TLS
Berichten: 450
Lid geworden op: 08 okt 2014, 11:26
Locatie: East-Flanders

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door TLS »

ik denk dat de meeste particulieren het niet zien zitten om een windmolen van 10m hoog en met een doormeter van 3m in hun tuin te plaatsen, los van de miserie rond vergunningsplicht. Kan er niet eleganter 'quasi' gebouw-integreerd worden gewerkt? Dan denk ik aan gebruik maken van zadeldaken, rond de nok is toch meer wind die zich daar cumuleert? Je zit daar ook meteen ~7-10m hoog.
8kWp, 27kWh lifePO4 batt.,3F 10kW hybride inverter, Duco balansvent., Lucht-water WP 8kWth, 1500l buffer, putboring, bad/douche op regen/putwater, CV-houtkachel, µ-WKK 10kWel(under development), Nissan Leaf 40kWh, el. offgrid(under development).
Gebruikersavatar
TLS
Berichten: 450
Lid geworden op: 08 okt 2014, 11:26
Locatie: East-Flanders

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door TLS »

oei, dat valt dik tegen: https://www.lowtechmagazine.be/2009/05/ ... bines.html Gemiddelde jaar-opbrengst <10W voor 1m diameter turbines....

Dan leg ik nog beter de noord-zijde van m'n woning vol Pv panelen :?
8kWp, 27kWh lifePO4 batt.,3F 10kW hybride inverter, Duco balansvent., Lucht-water WP 8kWth, 1500l buffer, putboring, bad/douche op regen/putwater, CV-houtkachel, µ-WKK 10kWel(under development), Nissan Leaf 40kWh, el. offgrid(under development).
Adriaan Kragten
Berichten: 651
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door Adriaan Kragten »

TLS schreef: 14 apr 2021, 11:12 ik denk dat de meeste particulieren het niet zien zitten om een windmolen van 10m hoog en met een doormeter van 3m in hun tuin te plaatsen, los van de miserie rond vergunningsplicht. Kan er niet eleganter 'quasi' gebouw-integreerd worden gewerkt? Dan denk ik aan gebruik maken van zadeldaken, rond de nok is toch meer wind die zich daar cumuleert? Je zit daar ook meteen ~7-10m hoog.
Een torenhoogte van 10 m is nog niet eens hoog genoeg voor een windmolen met een rotordiameter van 3 m. Als het huis 8 m hoog is en als je met de onderkant van de rotor 2,5 m boven de bovenkant van het dak wilt zitten, dan moet de toren al 12 m hoog zijn. Ik heb zelf een aantal jaren een molen gehad met een torenhoogte van 12 m en een rotordiameter van 4,2 m en dat ging heel aardig maar de molen stond wel 30 m van mijn huis af dat maar ongeveer 6 m hoog is.

Het integreren van een windmolen in de nok van het dak is al vaker geprobeerd maar het heeft heel veel nadelen en ik denk dat het niets zal worden. Men past dan meestal Savonius rotoren of H-Darrieus rotoren toe met de as horizontaal. Dat werkt alleen aardig als de windrichting ongeveer haaks op de nok van het dak staat en als het niet al te hart waait. Bij hoge windsnelheden zijn dit soort molens echter niet te beveiligen. De windrichting verandert continu en het is daarom veel gunstiger om een horizontale as windmolen te gebruiken die bij lage tot middelhoge windsnelheden haaks op de wind staat maar die bij hoge windsnelheden uit de wind gedraaid wordt door een automatisch werkende beveiliging. Een ander nadeel van montage van de rotor op het dak is dat contactgeluid rechtstreeks doorgegeven wordt naar het huis. Maar het grootste nadeel van integratie is dat je met een bijzondere dakvorm zit die heel onlogisch is als de molen toch niet blijkt te werken en je hem daarom moet verwijderen. Dit speelt vooral voor concepten waarbij op het dak een venturie gecreëerd wordt om verhoging van de windsnelheid te realiseren.

Dat niet veel mensen een windmolen achter in de tuin willen hebben komt o.a. doordat de stroom die wij uit ons net betrekken veel te goedkoop is en de elektriciteitsrekening bij een matig gebruik daarom maar laag is. Wij geven nu per jaar al veel meer uit aan verwarming met gas dan aan elektriciteit. Maar als we van het gas af moeten en de gehele verwarming elektrisch wordt omdat we warmtepompen gaan gebruiken dan vliegen de elektriciteitskosten omhoog. Zolang je nog mag salderen dan zijn zonnepanelen leuk maar dat gaat veranderen. Ik las op de website van Ecopower in België dat men daar momenteel 4,2 eurocent per kWh terug krijgt bij levering aan het net en dat men 25 eurocent moet betalen bij afname. Hier zullen wij in Nederland ook naar toe gaan en dan maakt het heel veel uit als je met een windmolen 's winters een groot deel van je eigen energiebehoefte kunt opwekken. Men zal dan vast anders gaan kijken naar de plaatsing van een windmolen achterin de tuin. Ik verwacht ook dat je op een gegeven moment geen vergunning meer nodig hebt als je een gecertificeerde molen plaatst en aan bepaalde condities voldoet.
Gebruikersavatar
TLS
Berichten: 450
Lid geworden op: 08 okt 2014, 11:26
Locatie: East-Flanders

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door TLS »

Ah inderdaad, ik dacht dat ik m'n eerste winmolen-ingeving gehad had: maar een 'Savonius molen' met horizontale as (pakweg 600-1000mm rotor-diameter), en een 6-tal meter breed, dat geeft nog altijd geen merkbare bijdrage aan de energiebehoefte van een woning?

Ik detecteer toch de trend 'bigger is better'. Hopelijk komt er een technische en commerciële opening voor middelgrote windmolens voor lokale energie-gemeenschappen.

Hier in België is het inderdaad gedaan met salderen, en het klopt dan afname ~25-30c is, en injectie slechts 4c oplevert. De thuisbatterijen maken nu hun intrede.
8kWp, 27kWh lifePO4 batt.,3F 10kW hybride inverter, Duco balansvent., Lucht-water WP 8kWth, 1500l buffer, putboring, bad/douche op regen/putwater, CV-houtkachel, µ-WKK 10kWel(under development), Nissan Leaf 40kWh, el. offgrid(under development).
Adriaan Kragten
Berichten: 651
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door Adriaan Kragten »

TLS schreef: 14 apr 2021, 13:20 Ah inderdaad, ik dacht dat ik m'n eerste winmolen-ingeving gehad had: maar een 'Savonius molen' met horizontale as (pakweg 600-1000mm rotor-diameter), en een 6-tal meter breed, dat geeft nog altijd geen merkbare bijdrage aan de energiebehoefte van een woning?
Stel nu eens dat je een horizontale Savonius rotor maakt met een diameter van 1 m en een lengte van 6 m (je hebt bij een lengte van 6 m al een behoorlijke as nodig anders zakt die te veel door vanwege het gewicht van de rotor). Dit geeft een bestreken rotoroppervlak A van 6 m^2. Stel de windrichting staat haaks op de as. Een Savonius rotor haalt dan een maximum Cp van ongeveer 0,2 bij een snellopendheid lambda van 0,9. De dichtheid van lucht ro is ongeveer 1,2 kg/m^3 bij 20 °C. Je hebt zeker een versnellende overbrenging nodig. Stel dat het rendement van de generator maal het rendement van de transmissie 0,75 is. Het elektrische vermogen wordt dan gegeven door Pel = 0,75 * Cp * 1/2 ro V^3 * A (W). Invulling van Cp = 0,2, ro = 1,2 kg/m^3 en A = 6 m^2 geeft dan dat Pel = 0,54 V^3 (W). Stel V = 4 m/s. Dit geeft Pel = 34,6 W. Stel V = 5 m/s. Dit geeft Pel = 67,5 W. Stel V = 6 m/s. Dit geeft dat Pel = 116,6 W. Je hebt dus bijna 6 m/s nodig om slechts 100 W op te wekken. Daarbij komt nog dat dit er alleen maar uit komt als de windrichting ongeveer haaks op de as staat. Wil je daarvoor een Savonius rotor met een diameter van 1 m en een lengte van 6 m, met een massa van wel een paar honderd kilo op je dak hebben? Voor het materiaal dat in een dergelijke Savonius rotor gaat zitten kan je wel een horizontale as molen met een diameter van 5 m bouwen die dan ook nog eens een maximale Cp heeft die meer dan een factor twee hoger is.

Bij een zware storm, waarbij de windsnelheid wel kan oplopen tot 30 m/s, gaat het zeker fout. Invulling van V = 30 m/s in de formule geeft dat Pel = 14580 W. Dit vermogen kan de generator vast niet leveren omdat al bij een veel lagere windsnelheid het maximum koppelniveau bereikt wordt. De generator brandt dan waarschijnlijk door en de rotor slaat dan op hol waarbij de onbelaste snellopendheid ongeveer 1,8 wordt. Het toerental kan berekend worden met formule 4.8 uit KD 35. Deze formule luidt: n = 30 * lambda * V / (pi * R). Invulling van lambda = 1,8, V = 30 m/s en R = 0,5 m in deze formules geeft n 1031 omw/min. Dit is nogal wat. Ook de windbelasting op de rotor wordt erg hoog waardoor een 6 m lange as flink zal doorbuigen. Er hoeft maar een beetje onbalans in te zitten of hij rammelt van het dak af. Ik zeg niet voor niets dat je niet aan VAWT's (ook al staat de as horizontaal) en zeker niet aan Savonius rotoren of weerstandsmachines moet beginnen.
Laatst gewijzigd door Adriaan Kragten op 15 apr 2021, 08:00, 2 keer totaal gewijzigd.
Woz
Berichten: 134
Lid geworden op: 17 nov 2019, 12:17

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door Woz »

windmolen.jpg
Een tijd geleden waren we een weekendje weg in Ellezeles (België).

Bij een boerderij vlak in de buurt zag ik deze windmolen. 20m hoog schat ik.

Ik heb hem 1 keer zien draaien, best indrukwekkend.

Het is een streek met veel open ruimte, in een woonwijk zie ik dergelijk model moeilijk haalbaar.

Wat zou de terugverdientijd hier van zijn?
Adriaan Kragten
Berichten: 651
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door Adriaan Kragten »

Woz schreef: 14 apr 2021, 21:31 windmolen.jpg

Een tijd geleden waren we een weekendje weg in Ellezeles (België).

Bij een boerderij vlak in de buurt zag ik deze windmolen. 20m hoog schat ik.

Ik heb hem 1 keer zien draaien, best indrukwekkend.

Het is een streek met veel open ruimte, in een woonwijk zie ik dergelijk model moeilijk haalbaar.

Wat zou de terugverdientijd hier van zijn?
Dit is een zogenaamde H-Darrieus rotor. Dit is een VAWT die werkt op lift en die een redelijk hoge maximum Cp van ongeveer 0,35 haalt. Maar een dergelijke rotor start niet uit zichzelf omdat de Cq-lambda kromme negatief is bij lage waarden van lambda. De rotor moet daarom gestart worden door de generator als motor te gebruiken en elke keer dat dit gedaan wordt kost dit een hoop energie. In mijn rapport KD 215 worden de paar voordelen en de vele nadelen gegeven van Darrieus rotoren. In mijn rapport KD 601 wordt een manier gegeven om een H-Darrieus rotor zelfstartend te maken en wordt ook een ontwerpmethode voor de rotor gegeven. Het uitgangspunt hierbij is wel dat de molen gebruikt wordt voor aandrijving van een centrifugaalpomp. Voor aandrijving van een generator kun je beter een HAWT gebruiken.

Als een H-Darrieus rotor echt een commercieel aantrekkelijk concept zou zijn dan stond de wereld vol met dit soort windturbines. Net als elke andere VAWT heeft een H-Darrieus rotor ook als nadeel dat het vermogen en het toerental bij hoge windsnelheden niet begrensd kunnen worden door de rotor uit de wind te draaien of door de bladen te verstellen. Het enige dat je kunt doen is de rotor af te remmen tot stilstand maar als dat gebeurd is dan start hij niet meer uit zichzelf en moet de startprocedure weer gevolgd worden. Maar dit mag dan weer niet als de windsnelheden te hoog zijn. Dit is de reden dat dit soort windmolens vaak stil staan.

De molen op de foto is een H-Darrieus rotor met rechte bladen. Je hebt ook H-Darrieus rotoren met bladen die gekromd zijn in een schroeflijn maar die zijn veel lastiger te maken. Het voordeel van een schroeflijn is dat het koppel per blad minder fluctueert en dat ook de trillingen minder zijn. In Nederland is dit type op de markt geweest als Turby maar zij hebben het toch niet vol kunnen houden. Er is ook een versie met getordeerde bladen geweest met de as horizontaal en bedoeld om op de rand van een dak te zetten. Dit was de Windwall maar die heeft het ook niet vol kunnen houden.
Laatst gewijzigd door Adriaan Kragten op 15 apr 2021, 10:09, 1 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
TLS
Berichten: 450
Lid geworden op: 08 okt 2014, 11:26
Locatie: East-Flanders

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door TLS »

Adriaan Kragten schreef: 14 apr 2021, 20:50 Stel nu eens dat je een horizontale Savonius rotor maakt met een diameter van 1 m en een lengte van 6 m (je hebt bij een lengte van 6 m al een behoorlijke as nodig anders zakt die te veel door vanwege het gewicht van de rotor). Dit geeft een bestreken rotoroppervlak A van 6 m^2. Stel de windrichting staat haaks op de as. Een Savonius rotor haalt dan een maximum Cp van ongeveer 0,2 bij een snellopendheid lambda van 0,9. De dichtheid van lucht ro is ongeveer 1,2 kg/m^3 bij 20 °C. Je hebt zeker een versnellende overbrenging nodig. Stel dat het rendement van de generator maal het rendement van de transmissie 0,75 is. Het elektrische vermogen wordt dan gegeven door Pel = 0,75 * Cp * 1/2 ro V^3 * A (W). Invulling van Cp = 0,2, ro = 1,2 kg/m^3 en A = 6 m^2 geeft dan dat Pel = 0,54 V^3 (W). Stel V = 4 m/s. Dit geeft Pel = 34,6 W. Stel V = 5 m/s. Dit geeft Pel = 67,5 W. Stel V = 6 m/s. Dit geeft dat Pel = 116,6 W. Je hebt dus bijna 6 m/s nodig om slechts 100 W op te wekken. Daarbij komt nog dat dit er alleen maar uit komt als de windrichting ongeveer haaks op de as staat. Wil je daarvoor een Savonius rotor met een diameter van 1 m en een lengte van 6 m, met een massa van wel een paar honderd kilo op je dak hebben? Voor het materiaal dat in een dergelijke Savonius rotor gaat zitten kan je wel een horizontale as molen met een diameter van 5 m bouwen die dan ook nog eens een maximale Cp heeft die meer dan een factor twee hoger is.

Bij een zware storm, waarbij de windsnelheid wel kan oplopen tot 30 m/s, gaat het zeker fout. Invulling van V = 30 m/s in de formule geeft dat Pel = 14580 W. Dit vermogen kan de generator vast niet leveren omdat al bij een veel lagere windsnelheid het maximum koppelniveau bereikt wordt. De generator brandt dan waarschijnlijk door en de rotor slaat dan op hol waarbij de onbelaste snellopendheid ongeveer 1,8 wordt. Het toerental kan berekend worden met formule 4.8 uit KD 35. Deze formule luidt: n = 30 * lambda * V / (pi * R). Invulling van lambda = 1,8, V = 30 m/s en R = 0,5 m in deze formules geeft n 1031 omw/min. Dit is nogal wat. Ook de windbelasting op de rotor wordt erg hoog waardoor een 6 m lange as flink zal doorbuigen. Er hoeft maar een beetje onbalans in te zitten of hij rammelt van het dak af. Ik zeg niet voor niets dat je niet aan VAWT's (ook al staat de as horizontaal) en zeker niet aan Savonius rotoren of weerstandsmachines moet beginnen.
Weet je wat Adriaan? Ik ga het niet doen! :D :D
1kWp (~400 euro) aan PV levert in januari en december nog steeds ~1kWh per dag, of gemiddeld 41W. De zoektocht naar opbrengst in de winter gaat verder. Ik ga de ontwikkeling van de WKK op aardgas maar niet stil leggen.
8kWp, 27kWh lifePO4 batt.,3F 10kW hybride inverter, Duco balansvent., Lucht-water WP 8kWth, 1500l buffer, putboring, bad/douche op regen/putwater, CV-houtkachel, µ-WKK 10kWel(under development), Nissan Leaf 40kWh, el. offgrid(under development).
Adriaan Kragten
Berichten: 651
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door Adriaan Kragten »

Op de website van Essent staat een grafiekje waarin de opbrengst van zonnepanelen per maand gegeven wordt. De opbrengst gedurende de drie wintermaanden december, januari en februari is maar 10 % van de jaaropbrengst. De opbrengst in alleen december is maar 2 % van de jaaropbrengst. Daarbij komt nog dat de opbrengst in december uiteraard alleen overdag gegenereerd wordt en dat je in december dus een groot deel van de benodigde energie uit het net moet halen. Als je maar 4,2 eurocent ontvangt voor geleverde energie en 25 eurocent moet betalen voor afgenomen energie, dan moet je dus 's zomers erg veel energie leveren om de winterse afname te compenseren. Een windmolen levert gedurende de drie wintermaanden waarschijnlijk wel 40 % van de jaaropbrengst en daarbij kan hij 's nachts ook draaien.
Adriaan Kragten
Berichten: 651
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door Adriaan Kragten »

TLS schreef: 14 apr 2021, 11:22 oei, dat valt dik tegen: https://www.lowtechmagazine.be/2009/05/ ... bines.html Gemiddelde jaar-opbrengst <10W voor 1m diameter turbines....

Dan leg ik nog beter de noord-zijde van m'n woning vol Pv panelen :?
Ik heb de link bekeken en kende het resultaat van het Nederlandse testveld in Schoondijke al. Met de meeste conclusies ben ik het wel eens maar er staat een fundamentele fout in het verhaal over de schaalwet. Er staat: "Als je de rotordiameter van een windmolen verdubbelt dan beslaan de wieken een oppervlak dat vier keer groter is. Je materiaalkost verdubbelt maar de opbrengst neemt met een factor 4 toe." De eerste zin is goed maar de tweede zin is absoluut fout. Als de wieken twee keer zo lang worden dan worden ze ook twee keer zo breed en twee keer zo dik. Ze worden dus acht keer zo zwaar. Dus bij opschaling neemt de massa veel sterker toe dan het bestreken rotoroppervlak. De fabrikagekosten zullen waarschijnlijk niet acht keer zo hoog zijn. De belangrijkste reden dat opschaling toch gunstiger is komt omdat de toren ook twee keer zo hoog wordt en je daardoor hogere windsnelheden krijgt. Men vindt in het onderzoek dat molens met het grootste rotoroppervlak het best presteren en dat zal best kloppen maar dat komt niet primair door het grotere rotoroppervlak maar doordat de grootste molens ook de hoogste torens hebben. Er is wel een effect dat direct met de rotordiameter te maken heeft en dat is dat grote molens bladen met een grote koorde en daardoor hogere Reynoldswaarden hebben wat weer zorgt voor minder weerstandsverliezen en dat levert een hogere maximale Cp op. Ook hebben kleine generatoren een lager rendement dan grote generatoren. Deze twee effecten maken dat hele kleine molentjes bij een bepaalde windsnelheid een lage opbrengst per bestreken rotoroppervlak hebben. Maar voor een rotordiameter groter dan ongeveer 4 m worden deze effecten ondergeschikt en bepaalt voornamelijk de torenhoogte de opbrengst per bestreken rotoroppervlak. Het is niet voor niets dat ik in KD 713 gekozen heb voor de VIRYA-9 met een rotordiameter van 9 m, een axial flux PM-generator met een hoog rendement en een torenhoogte van 18 m. De VIRYA-9 is bedoeld voor vier huizen en het is gunstiger om een grote molen voor vier huizen te gebruiken dan ieder huis zijn eigen molen te geven (wat bij kleine tuinen niet eens kan omdat ze elkaar dan in de weg zitten).
dormos
Berichten: 979
Lid geworden op: 24 apr 2013, 12:10

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door dormos »

Als de wieken twee keer zo lang worden dan worden ze ook twee keer zo breed en twee keer zo dik. Ze worden dus acht keer zo zwaar.
Volgens mij ga jij er hierbij vanuit dat de wieken massief zijn, in de praktijk is dat dus niet zo. Het zijn holle glasfiber wieken dus het oppervlak is dan maatgevend voor het extra gewicht. Twee keer zo lang en breed resulteert in 4x het oppervlak, dikte voegt bij een holle wiek weinig toe. Dus hooguit 4x de hoeveelheid materiaal. Verder staat er dat de materiaalkosten verdubbelen, niet de hoeveelheid materiaal. Ik kan me best voorstellen dat een twee keer zo lange en brede wiek 2x zoveel kost, en niet perse 4x zoveel.
Adriaan Kragten
Berichten: 651
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door Adriaan Kragten »

dormos schreef: 16 apr 2021, 14:21
Als de wieken twee keer zo lang worden dan worden ze ook twee keer zo breed en twee keer zo dik. Ze worden dus acht keer zo zwaar.
Volgens mij ga jij er hierbij vanuit dat de wieken massief zijn, in de praktijk is dat dus niet zo. Het zijn holle glasfiber wieken dus het oppervlak is dan maatgevend voor het extra gewicht. Twee keer zo lang en breed resulteert in 4x het oppervlak, dikte voegt bij een holle wiek weinig toe. Dus hooguit 4x de hoeveelheid materiaal. Verder staat er dat de materiaalkosten verdubbelen, niet de hoeveelheid materiaal. Ik kan me best voorstellen dat een twee keer zo lange en brede wiek 2x zoveel kost, en niet perse 4x zoveel.
Dit klopt toch echt niet. Je moet wel massieve wieken met massieve wieken en holle wieken met holle wieken vergelijken. Als je bij schaalvergroting begint met een massieve wiek en die schaalvergroot met een factor twee dan wordt hij gewoon acht maal zwaarder als je hetzelfde materiaal gebruikt. Als je bij schaalvergroting begint met een holle wiek en die schaalvergroot met een factor twee dan wordt ook de dikte van de mantel een factor twee hoger. Omdat de lengte, de koorde en de profieldikte een factor twee groter worden, wordt de massa dus ook gewoon een factor acht groter. Je moet de dikte van de mantel ook een factor twee groter maken als je wilt dat er bij dezelfde windsnelheid dezelfde buigspanning optreedt. Nu kan het best zo zijn dat de fabrikagekosten niet met een factor acht toenemen maar met een wat kleinere factor. De uiteindelijk kosten van de wiek zijn de som van de materiaalkosten plus de fabrikagekosten en om daar bij een schaalvergroting van een factor twee maar een factor twee voor te nemen dat is gewoon veel te laag.

Het is zelfs zo dat wieken voor grote windmolens tegen veel hogere windsnelheden bestand moeten zijn dan wieken van kleine windmolens omdat de rotoren op hogere torens staan en dat ze dus relatief sterker moeten zijn. Om niet op extreem hoge massa's uit te komen gebruikt men daarom holle wieken en exclusieve materialen zoals koolstofvezel die hoge spanningen aan kunnen. Maar als je de bladen van kleine windmolens ook hol en van koolstofvezel zou maken dan worden ze relatief erg licht.

Informatie of de invloed van de hoogte H en de terrreinruwheid z op de windsnelheid wordt gegeven in hoofdstuk 2.2.1 van het rapport CWD 82-1 van 1983: Introduction to Wind Energy van E. H. Lysen. Dit rapport is te zien via de website www.arrakis.nl. Figuur 2.3 uit dit rapport geeft de toename van de windsnelheid voor vijf verschillende terreinruwheden t.o.v. de windsnelheid op 10 m hoogte. In deze figuur is te zien dat voor de hoogste terreinruwheid z = 1 m, waar in de bebouwde omgeving in dorpen mee moet worden gerekend, de windsnelheid op 20 m hoogte ongeveer een factor 1,3 hoger is dan op 10 m hoogte en dat de windsnelheid op 40 m hoogte ongeveer een factor 1,6 hoger is dan op 10 m hoogte. Omdat het vermogen evenredig is met V^3, scheelt dit op 20 m hoogte een factor 2,2 en op 40 m hoogte een factor 4,1 in vermogen. Het verhogen van de toren is daardoor al snel de moeite waard. Maar er kan alleen een hoger vermogen gewonnen worden als de rotor bij hogere windsnelheden nog steeds haaks op de wind staat. De buigspanning in de rotorbladen neemt evenredig toe met het koppel en dat neemt voor een bepaalde rotor weer kwadratisch toe met de windsnelheid. Het hogere vermogen bij hogere windsnelheden vereist dus wel een rotor die zwaarder belast mag worden en dat brengt extra kosten met zich mee.
dormos
Berichten: 979
Lid geworden op: 24 apr 2013, 12:10

Re: Worden KD-rapporten gelezen?

Bericht door dormos »

24 meter = 2360 kg = 98kg/meter @ $ 55.000
34 meter = 5216 kg = 153 kg/meter @ $100.000
47 meter = 12.747 kg = 265 kg/meter @ $250.000

Dus 2 keer zo lang lijkt 5x zo zwaar en 5x zo duur.
Als de opbrengst 4x zo groot is zou dat economisch goed uit kunnen.
Plaats reactie