[Berlin-wireless] Windgeneratoren und autonome Inselsysteme

[Elektra]

Hi -

> das habe ich im Rahmen des Solar-Routers vor ~1 Jahr mit elektra mal
> grob in der cbase diskutiert. Soweit ich mich erinnern kann, hat sie
> u.a. Probleme gesehen bei der vernünftigen? Dimensionierung, weil die
> durchschnittliche Windgeschwindigkeit in Berlin nicht so hoch ist (kommt
> natürlich stark auf den Standort an). Es kann jedenfalls nicht schaden,
> elektra mal nach ihren Erfahrungen mit Wind+Sonnenenergie zu fragen. :)

Windkraft lohnt sich nur an exponierten Standorten mit einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit im Jahresmittel über 3 m/s. Berlin erfüllt diese Forderung an exponierten Standorten einigermassen. Bei böigem Wind aus wechselnden Windrichtungen (durch die Verwirbelung an Objekten in der Umgebung) mit relativ niedrigen Windgeschwindigkeiten eignet sich ein Vertikalachsrotor (Savonius) am besten. Dieser lässt sich auch leicht und zuverlässig selbst bauen (im Gegensatz zu Darrieus oder davon abgewandelten Bauformen).

Das Problem bei Akkusystemen und Windgeneratoren ist die Anpassung des Generators an den Akku. 

Bei niedrigen Windgeschwindigkeiten:
12.5 Volt in der Batterie, >12.5 Volt im Generator == Ladestrom gleich NULL

Bei hohen Windgeschwindigkeiten:
Generatorstrom steigt über den Nennstrom des Generators an, denn eigentlich müsste die (drehzahlbedingt) höhere Spannung des Generators an die niedrige Spannung der Batterie angeglichen werden. Verluste im Generator steigen, Gefahr von Überlastung, Wirkungsgrad sinkt.

Einen speziellen Laderegler braucht man sowieso, da Solarladeregler sich nicht eignen (es handelt sich dabei fast ausschliesslich um sog. Shuntregler, welche die Stromquelle kurzschliessen. Kein Problem für Solarpanels, aber ein Problem für Dynamomaschinen)

=> Es gibt daher ohne Anpassungselektronik nur einen eingeschränkten Betriebsbereich, wo der Wirkungsgrad einigermassen gut ist oder überhaupt Strom produziert wird. 

Dazu kommen die Schwierigkeiten mit der Wartung generell und besonders bei selbstgebauten Prototypen (Mechanik, Elektromechanik in der Witterung) 

Trotzdem, ich mag Windkraft und den Selbstbau. Leider wohne ich an einer ungünstigen Stelle dafür, zwischen hohen Häusern. Da kann man mit Windenergie keinen Blumentopf gewinnen.

Übrigends ist das TP-Link Modell 3040 gut geeignet, da er sehr wenig Strom verbraucht. Allerdings mit Antennenmodifikation, und den eingebauten Li-Akku kann man vergessen (Hitze im Sommer dank direkter Sonneneinstrahlung auf das Gehäuse, in dem sich der Router befindet, mögen diese Akkus gar nicht). Bei Temperaturen über 35 Grad sollte man Li-Ions auf keinen Fall laden.

Die einfachste Energiequelle ist definitiv Photovoltaik und diese ist mittlerweile extrem preiswert. Allerdings sollte man das Solarmodul für Winterbetrieb fast senkrecht aufstellen, damit das Panel sich selbst so schnell es geht von Schnee und Eis befreit. Unter dem Panel muss Platz sein, damit sich kein Schneehaufen bilden kann, der bis vor das Panel hochreicht. Sonst kommt zu der geringen Sonneneinstrahlung noch das Problem, dass keinerlei Ladung wegen der Bedeckung produziert wird: Auch bei Abdeckung nur einer Solarzelle im Modul bricht der Ladestrom zusammen.

Grundsätzlich gilt, den Stromverbrauch bei solchen Systemen von vornherein bestmöglich zu minimieren, zumal wenn das System zuverlässig ganzjährig arbeiten soll. 

Blei-Gel Akkus sind am besten geeignet, da sie sich am leichtesten laden lassen und viele Teilzyklen vertragen. Sie sind preiswert und lassen sich gut recyclen. Die Entladetiefe sollte nur in absoluten Ausnahmefällen unter 50% Ladestand gehen, dann hat man an einem qualitativ hochwertigen Akku (Panasonic sind IMHO die hochwertigsten) lange Freude.

Gruß,
Elektra