Jak na klasickou větrnou turbínu s horizontální osou rotace

[petrs]

Jak už jsem tu někde psal, malá turbínka do 1,5m průměru plochy vrtule, nebo adekvátní plochy VAWT, ........ vnoučata totiž při návštěvě babičky hypnoticky zírají celé odpoledne na vrtuli a nezlobí.

Ano ,takova je realita,skutecne se to nevyplati-vyjimky potvrzuji pravidlo-kolega,provozovatel bezdratoveho internetu obetoval cca 26 000,- Kc za
http://www.solar-elektro.cz/?sidx=0&br=&catg=3407&sort= [velmi kvalitni,mel jsem ji na vyzkouseni]
Konkurence mu ,,zaridila,, zruseni elektricke pripojky na osamelem stozaru 30 m vysokem,cena zvyseneho mnozstvi solarnich panelu a cena za dalsi akumulatory plus dalsi komplikace uz byla srovnatelna s investici do vetrne elektrarny.Podle zprav,ktere od neho mam,byl spickovy vykon cca 1100 W,regulator nestacil brzdit ....Vyroba postaci k dobijeni akumulatoru.
Stozar je umisteny na strategicky vyhodnem miste z podnikatelskeho hlediska a stoji na osamelem kopci uprostred poli,takze i vetrne podminky jsou nadprumerne.

[peet]

ÚČINNOST

Zdravím,

v prvním příspěvku tohoto tématu jsem pro zájemce, kteří uvažují nad inovací své malé větrné elektrárny (MVE) a nebo teprve plánují její pořízení, uvedl jednu z mála možností, ne-li jedinou v této době, jak si pořídit vysoce účinnou větrnou turbínu.

Účinnost každé větrné turbíny s horizontální osou rotace je závislá hlavně na tom, pro jaké větrné poměry je určena, z jakého materiálu je vyrobena (zejména to platí u listů) a jaký má průměr rotor turbíny. Protože není snad ani pochyb, že právě na našem území panují větrné poměry dost špatné, tak platí, že pro naše území jsou nejvhodnější jen ty turbíny, které jsou navrženy pro nízké rychlosti větru. Neznám ale ani jeden sériový výrobek, který by tomu odpovídal. Většina jich je totiž chtě nechtě navržena hlavně spíše pro střední a vyšší rychlosti větru a uvedené parametry záměrně zkresleny kvůli lepší prodejnosti apod. Důvod je prostý - většina výrobců turbín více méně tvar listů jen někde okopírovala, tu a tam změnila pro odlišení nějakou křivku, zvolila krásnější barvu, přidala jiný slogan a vylepšila přepravní obal. A jak z toho ven, tak k tomu má právě napomoci i toto mé téma. Mám totiž k dispozici konstrukční výpočetní vzorce, s jejichž pomocí má jít navrhnout takový tvar rotoru (tvar listů a jejich počet), aby při požadovaném průměru rotoru dosahovala turbína nejvyšší možnou účinnost pro dané větrné poměry. Nějakou dobu už tyto konstrukční výpočetní vzorce i ověřuji prováděním různorodých testů, které mi mé velmi skromné dílenské vybavení umožňuje. Např. někdy před Vánocemi jsem porovnal účinnost letecké vrtule (d = 13 cm), jejíž tvar byl navrhnut s pomocí těchto vzorců, s obdobnou vrtulí od jedné německé firmy (stejný počet listů a jejich účinná plocha). Tato moje vrtule dosáhla oproti německé vrtuli účinnost v tahu vyšší o cca 50 %. Účinnost mohla být nepochybně ještě vyšší, protože pro vyrobení mé vrtule jsem použil jen velice ulehčenou technologii výroby (aby vyrobení vrtule bylo nenákladné a vydržela namáhání jen pro daný test). Tady však musím upozornit, že v žádném případě nelze nahradit rotor větrné turbíny za leteckou vrtuli, byť třeba o větším počtu listů. Taková vrtule by se sice ve větru nepochybně točila, ovšem s velmi nízkou účinností (odhadem něco kolem 5 %). Během několika málo týdnů uskutečním další test, a to změřením účinnosti listu pro větrnou turbínu o délce 50 cm, kterou vyrobím podle zmíněných konstrukčních údajů určenou pro nízké větrné poměry. List však teprve vyrábím, a to opět jen s použitím velice ulehčené technologie výroby, aby list vydržel namáhání jen pro rychlost větru do cca 40 km/h. Už nyní jsem si ale docela jistý, že účinnost listu bude velmi vysoká, protože bádání ohl. aerodynamiky už nějaký ten rok věnuji. Další podmínka pro dosáhnutí vysoké účinnosti (tj. z jakého materiálu je turbína vyrobena) je už ale mnohem snadněji splnitelná (i u sériových výrobků), protože je běžně k dispozici hned několik vhodných materiálů (sklotextil, uhlík, ...). Správná volba mezi nimi je tedy jen otázkou jejich ceny. A o samotné technologii výroby rotoru to platí obdobně, vždyť např. čeští letečtí modeláři patří mnohdy se svými výtvory všemožných letadýlek mezi nejlepší na světě.

Co uvedu příště, to mě teď zrovna nenapadá, ale třeba to bude o tom, proč a jak nejprve co nejlevněji vyrobit velmi malý a zjednodušený prototyp takové turbíny, aby se pak na něm mohla ověřit/změřit ona tolik velmi důležitá účinnost.

petr

[petrs]

http://users.xplornet.com/~rmanzer/wind ... lator.html

Obavam se,ze jalovou kravu tezko dojit....

[fugas]

Podojit jalovou krávu lze,ale tele z ní nevymámíš.Ale jinak souhlasím s petrsem.Musí to být hodně velké,abychom si mohli dovolit převod a ty nízké rychlosti produkovaly užitečný výtěžek.To sebou ale nese nebezpečí,že to uletí a způsobí škodu,když zafouká moc.
U mě třeba fouká kolem 3-4m/s poměrně často,takže by se mi takový větrník zamlouval.Někdy ale také v nárazech foukne 20m/s a to už vyžaduje účinná bezpečnostní opatření i u těch větrníků,které počítají s 10m/s. Já bych tedy použil příměr: Z hovna bič neupleteš.

[vlkazajac]

ÚČINNOST

Co uvedu příště, to mě teď zrovna nenapadá, ale třeba to bude o tom, proč a jak nejprve co nejlevněji vyrobit velmi malý a zjednodušený prototyp takové turbíny, aby se pak na něm mohla ověřit/změřit ona tolik velmi důležitá účinnost.

petr

Vytušil som to a už som Vás na to upozornil a KUTIL to napísal dokonale : nemáte ani tucha o tom, ako sa porovnávajú parametre rozmerovo odlišných hydraulických modelov. Aerodynamika sa nerobí žmúraním na tužku, držanú pred nosom.
Ak chcete získať lopatky vrtule s dobrou účinnosťou, zvloľte si základný rozmer, profil a experimentom hľadajte ostatné parametre. Úplne najlepšia cesta je dobre odpozorovať realizované stroje.

[petrs]

ÚČINNOST

......aby se pak na něm mohla ověřit/změřit ona tolik velmi důležitá účinnost.

petr

Pokud byste si chtel opravdu vyhrat,doporucil bych namisto experimentu se zmensenymi modely listu nasledujici zkousku,ke ktere by bylo zapotrebi:

osobni auto
jednoduchou konstrukci ,upevnenou napr.na predni naraznik,ktera by byla osazena nejlepe DC elektromotorem s kvalitnimi lozisky s malym odporem a s hrideli opatrenou nastavcem ,uzpusobenym ke snadne vymene a nataceni uhlu nabehu zkousenych listu
opustenou rovnou polni cestu
voltmetr,ampermetr,zatez
bezvetri
pomocnika

Pokud Vas model vrtule vykazoval o 50% vetsi tah nez nemecky vyrobek,meril jste i rychlost pohybujiciho se sloupce vzduchu u obou typu?
Navic staticka zkouska je neco jineho nez test v dynamickem okolnim prostredi.

[KUTIL]

K certifikácii a povoleniam:
„Neodzkoušenou VE bez atestů (bezpečnost, hlučnost....) vám asi dnes už nikdo postavit nepovolí.“
Autorizovaná skúšobňa sa určite nebude zaoberať testami nejakého modelu v aerodynamickom tuneli, to nie je jej poslanie. Certifikát o zhode vydá len na základe testov skutočného výrobku, teda hotovej turbíny. Netrvá na skúškach v laboratóriu, ale stanoví rozsah testov v pracovnom prostredí, metodiku merania či potrebné certifikované meracie prístroje a osvedčenie vydá na základe takýchto pod dohľadom overených testov. Samotná príprava testovania za účelom vydania osvedčenia o zhode je monster proces (Čínske pestrofarebné „certifikáty“ s podpisom Tong Dong Uja sú len na smiech). Niektoré údaje sa môžu stanoviť aj ako výsledok overených výpočtov, ale sotva si viem predstaviť že sa skúšobňa podpíše pod údaj, že turbína „prežije“ devastačný vietor napríklad 60 m/s. Prejednával som to so skúšobňou v Piešťanoch pred pár rokmi. Tak sa rozlúčme s presvedčením, že sa amatérskej vrtuľke podarí prekonať nesmierne náročný a ešte viac nákladný certifikačný proces.
K účinnosti:
Ak zoberieme účinnosť energetickej premeny energie vetra na elektrickú energiu pomocou horizontálnej vrtule s aerodynamickým profilom ako pomer energia na svorkách generátora lomeno teoretická energia vzdušného prúdu pred vrtuľou (teda ešte predtým ako nám ten dobrák Betz zoberie 40%, vrtuľa ďalších 20%, generátor 10% a turbulencie a smerová nestabilita neviem koľko), tak výpočet pre „Well designed“ HAWT podľa linku ktorý tam dal petrs (pre istotu uvediem znova http://users.xplornet.com/~rmanzer/wind ... lator.html ), tak poznámka pri výpočte „* Note: a well designed wind turbine system can deliver 25% - 30% efficiency overall.“ platí natvrdo a bezo zvyšku, dôraz dávam na to "dobre navrhnutá". Z jedného metra štvorcového zametanej plochy vrtule umiestnenej v mieste (rozumej v osi vrtule jedno ako vysoko je umiestnená) s priemernou celoročnou rýchlosťou Va= 3m/s dostaneme maximálne 75 kWh/rok, v mieste s Va=4 m/s 150-175 kWh ročne. K rovnakým hodnotám som sa pri svojich výpočtoch dostal aj ja. Nad túto hranicu sa nedostaneme, v prípade amatérskych konštrukcií je to skôr zbožné prianie (ani Čína nie je iná).
Zaujalo ma tiež tvrdenie, že na účinnosť vrtule má vplyv aj materiál z ktorého je vyrobená(?) !!! Asi mi niečo ušlo, lebo ak zoberiem na porovnanie rozmerovo identické vrtule vyrobené zo sklolaminátu, uhlíkového laminátu či dreva s rovnakou kvalitou povrchu bude ich účinnosť rovnaká. Akurát tie náklady- uhlík je pri správne navrhnutej vrtuli zbytočne drahý, laminát a drevo sú z tohto titulu ideálne (skúsil som oboje) a drevo sa mi dokonca páči najviac -je odolné proti únave, dostatočne pevné, je aká taká záruka celistvosti čo pri ručnom laminovaní nemožno veľa zaručiť, je najľahšie a je hlavne najlacnejšie. Pre dvojlistovú výkyvne uloženú vrtuľu je nízka hmotnosť listov životne dôležitá pre zníženie ohybového namáhania listov a rázov pri náhlych zmenách smeru vetra.
Ak sa peet chce dostať nad tých 25-30% celkovej účinnosti energetickej premeny pomocou nejakých (doteraz neznámych?) vzorcov tak má smolu, nedostane sa. A ináč to testovanie nemá význam. Na to ako navrhnúť malú veternú turbínku s dobrými (25%) až vynikajúcimi (30%) parametrami podľa mňa stačia doteraz známe vzorce a postupy. Ale netrpezlivo čakám na tie nové vzorce.

Na obrázku sú sádrolaminátové formy na list vrtule o priemere 1,5 metra (pred použitím bude treba repasovať separačnú fóliu) . Pri poctivej práci jeden list dĺžky 60 cm vyjde na cca 1 kg.

[peet]

NEJPRVE MALÝ PROTOTYP TURBÍNY/ROTORU (NÁBOJ + LISTY)

Zdravím,

protože jakýmsi srdcem, tak jako u člověka, je u každé větrné elektrárny její rotor (např. náboj s listy u HAWT), tak je pro ty zájemce, kteří uvažují nad inovací své malé větrné elektrárny (MVE) a nebo teprve plánují její pořízení (HAWT či VAWT), nejdůležitější, aby upnuli svoji pozornost na zjištění nebo ověření možné účinnosti jejího rotoru. Jistě, něco takového není rozhodně nic jednoduché, zejména pro zájemce, který se třeba v této problematice zrovna moc neorientuje a jde mu hlavně o to, aby "tu elektřinu mohl konečně nějak efektivně vyrábět." A takových je asi většina, i na tomto fóru.

Pro uskutečnění tohoto projektu je tak logicky nejméně rizikovějším (co do nákladů a na čas) ten postup, že se vyrobí jeden velmi zjednodušený zmenšený prototyp rotoru (náboj s listy). Možných technologií výroby se nabízí hned několik, od modelařiny počínaje a až po tisk 3D konče. Na takovém prototypu se pak provede měření, aby se pak výsledky přepočítaly na budoucí požadovanou velikost rotoru a předpokládaný výkon na hřídeli. Takových možných způsobů měření a přepočítání je k dispozici taky několik. Výsledky měření pak navíc porovnám se svými výsledky měření na svém listu. Ten už nyní vyrábím pro účely takového měření a podle zmíněných konstrukčních údajů a určený pro nízké větrné poměry. Zmínil jsem se o tom ve svém předchozím příspěvku. Všechny výsledky měření se pak snadno stanou základem pro konečné rozhodnutí, jak bude vypadat vyrobený rotor pro zájemce co do tvaru listů, jejich počtu a délky. Důvodně předpokládám, že takový postup celkem spolehlivě zaručuje, že navržený tvar rotoru pro zájemce bude mít nakonec nejen vysokou účinnost, ale že bude ze všech rotorů (větrných turbín), které se dosud na světě vyrábí, že bude nejvyšší nebo bude patřit mezi nejvyšší.

V příštím příspěvku nakonec tématu nějak shrnu výhody tohoto projektu a jak by se ho dalo začít společně se zájemci realizovat.

petr

[petrs]

Pokud se Vam podari s ucinnosti priblizit k temto listum

http://www.solar-elektro.cz/index.php?s ... 3709&sort=

http://www.solar-elektro.cz/index.php?a ... l&id=ID444

bude vysledek Vaseho snazeni velmi dobry.

[solárník]

6230,- za listy k HYE400, to jsem celou sehnal levněji...

[petrs]

Rozumim,nejsem prodejcem firmy HYE,uvadim pouze odkaz na povedene technicke reseni listu...

P.S. Jestli vite,kde ji za tak nizkou cenu sehnat,mel bych o jednu zajem.

[KUTIL]

Porovnanie s HYE400 stavia latku trochu nízko. Navrhnúť a vypočítať účinnú vrtuľu je úkol, ktorý si trúfam vyriešiť s pomocou starých osvedčených vzorcov (je ich asi 40) a páru nezastupiteľných nomogramov na počkanie (ako sa hovorí medzi polievkou a fašírkou). Potrebujem k tomu poznať iba otáčky a rýchlosť vetra pre pracovný bod v ktorom stroj začne nabíjať akumulátor (teda rýchlobežnosť), najlepšie by ale bolo poznať priamo otáčkovu charakteristiku alternátora s brutto aj netto parametrami, aby bol príkon na vrtuľu vždy vyšší ako výkon hnaného stroja.
Listy vhodné aj pre HYE400 s priemerom 155 cm by sa možno dali vyrobiť aj v mojej forme (pozri foto v poslednom príspevku) v režijnej cene cca 50 €. V tejto forme by sa po malých modifikáciách dali urobiť listy s rýchlobežnosťou 5,5±0,5.
Táto vrtuľa by nebola najlepšia na svete, až tak sebavedomý nie som. Ale urobiť lepšie listy ako tie na HYE si trúfam.
Čo sa tých testov na modeli týka som i naďalej presvedčený že najlepší je model 1:1 a skúšky priamo v pracovnom prostredí. Nedôverujem nejakým prepočtom, najmä ak ich nerobím sám.

[KUTIL]

Aby to nevypadalo že podobne ako peet iba sľubujem (v dohľadnom čase nové vzorce, nové prístupy na zvýšenie účinnosti) prikladám súbor s konkrétnym výpočtom vrtule s priemerom 155 cm.

TEST.docx

(229.47 KiB) Staženo 213 x

Vrtuľa podľa tohto výpočtu bude mať deklarovné vlastnosti a na jej overenie netreba žiadne testy na zmenšenom modeli. Pre zmienenú turbínu HYE400 sa bude hodiť prinajmenšom tak dobre ako originál. Vzhľadom k tomu, že o profile pôvodných listov HYE400 nikto nemá ani šajnu a tento na prvý pohľad nejaký klasický profil ani zďaleka nepripomína a ani "nevypadá dobre" som presvedčený že vrtuľa podľa môjho návrhu bude o hodne účinnejšia.

[solárník]

Dle mých zkušeností naprostá většina výrobců podhodnocuje šířku listů ve středu vrtule. Patrně (nejen) z důvodu úspory materiálu. Vypočtená optimální šířka listů u středu bývá až dvojnásobná (!) oproti tomu, co osazují na levné výrobky. Pak se nelze divit, že se turbínky špatně rozbíhají.

[solárník]

P.S. Jestli vite,kde ji za tak nizkou cenu sehnat,mel bych o jednu zajem.

Christoph Stengl z německé firmy Prevent-Germany.com (ebay nickname top2003a) občas dává na ebay jménem firmy jednu HYE400L jako promo akci. Už jsem ji tam viděl asi 5x. Já jsem ji kupoval od něj v roce 2012 za rovných 220 Euro s DHL dopravou. To je i při dnešním brutálním kurzu za Euro něco jako 6160,- Kč. Chce to jen sledovat jeho nabídky na ebay a pak ho kontaktovat, protože většinou nemá uvedenou dopravu do Čech, tedy jsem to pak kupoval mimo ebay a platil jsem převodem na účet (popř. Paypal).
Aby vás to nemátlo, tak HY Energy je přeznačkovává (rebranding) pro tuhle firmu jako PWG400L (zřejmě odvozeno od názvu PreventGermany). Jedná se však opravdu o HYE400L, po dodání je i na listech rotoru i na těle alternátoru vylisovaná značka firmy HY Energy. Jedná se o stejný výrobek, jen PWG nemá na ocasu logo.

[petrs]

Rozumim,diky za informaci.

[peet]

Pak se nelze divit, že se turbínky špatně rozbíhají.

Zdravím, hlavním důvodem, že se špatně rozbíhají, je nesprávný tvar rotoru (listů a jejich počet), což je způsobeno tím, že rotor je navržen jako tzv. rychloběžný. A právě vysoká míra oné rychloběžnosti má pak vliv na to, že takový rotor má velmi nízkou účinnost při nízkých rychlostech větru. A je úplně jedno, že je vyroben třeba z uhlíku. To platí asi pro 90 % sérových výrobků MVE - většina výrobců turbín více méně tvar listů jen někde okopírovala, tu a tam změnila pro odlišení nějakou křivku, zvolila krásnější barvu, přidala jiný slogan a vylepšila přepravní obal. Klíčem k řešení je jediné - použít správné konstrukční vzorce. Ty jsou ovšem to nejcennější, proto pochopitelně nejsou vůbec dostupné na internetu, natož pak zde.p

[vlkazajac]

Vy ste ako ten škotsky foter, ktorý dva roky sľubuje synovi balíček cukríkov, potom mu kúpi jeden v celofáne, aby mu dlhšie v puse vydržal. Každý utorok ho potom môže 1 minútu cmúľať. Detstvo je v háji a synáčik je presvedčený, že na svete sú len cukríky s chuťou manga.
Prestante nás školiť o obchodných trikoch a praktikách, o účinnosti imaginárnych listov, o ich počte, o jedinečnosti vzorčekov, ktoré sú jedinečné a dajú sa získať len na neprístupných ostrovoch Karibiku. Tunajšia komunita ako celok vie skoro všetko a teší sa na výsledky práce konštruktérov dobrých aj odhodlaných. Mna osobne poteší, ked zverejníte zadanie, t.j. základné rozmery, profil, rýchlosť vetra, ktorú zvolíte ako výpočtovú a prvé fotky Vášho rotora. Alternátor bude mnohopolový, tak aspon podlľa známych empírií si nejaký tiež navrhnite. Radosť všetkých bude dvojnásobná, ked uvidia aspon jeho vzorku.
Aby ste nemali dojem, že nie som s Vami, prijmite moje doporučenie navrhnúť vrtuľu aj alternátor pre nízke výkony a malé rýchlosti vetra. Sú silné vetry v kráľovstve dánskom, u nás nie............

[petrs]

AMEN

[JiříK]

...že by Roger II. ??? Teda doufám, že ne...