Windgenerator aus einem Autogenerator selber bauen: Montagetechnik und Fehleranalyse

Windkraftanlagen – eine zukunftsträchtige Alternative zur traditionellen Energiegewinnung. Die in Elektrizität umgewandelte Windenergie verspricht, günstig, einfach zu gewinnen und kostengünstig zu sein. Und wenn Sie die aktuellen Stromrechnungen bedenken, lohnt es sich aus Spargründen, zu versuchen, einen eigenen Windgenerator zu bauen, meinen Sie nicht?

Es gibt reale Beispiele für die Errichtung von Anlagen, die eine beachtliche Energiemenge erzeugen. Dennoch sind die Möglichkeiten von Windkraftanlagen derzeit deutlich größer als die von Konkurrenztechnologien, die es mit der traditionellen Stromerzeugung aufnehmen können.

Wir haben eine Anleitung bereitgestellt, mit der Sie einen Windgenerator aus einem Autogenerator selber bauen können. In dem zur Lektüre angebotenen Artikel werden häufige Fehler, die bei der Konstruktion von Windkraftanlagen gemacht werden, ausführlich analysiert. Zur Veranschaulichung wird der Artikel durch thematische Foto- und Videomaterialien ergänzt.

Über selbstgebaute Windkraftanlagen für das Eigenheim

Besonderes Interesse an Windenergie zeigt sich im Haushaltsbereich. Das ist verständlich, wenn man nur einen flüchtigen Blick auf die nächste Stromrechnung wirft. Daher werden verschiedene Bastler aktiv und nutzen alle Möglichkeiten, um Strom kostengünstig zu erzeugen.

Eine dieser durchaus realen Möglichkeiten steht in engem Zusammenhang mit einer Windkraftanlage aus einem Autogenerator. Das bereits fertige Gerät – der Autogenerator – muss lediglich mit fachgerecht gefertigten Rotorblättern ausgestattet werden, um an den Klemmen des Generators einen gewissen Wert elektrischer Energie abnehmen zu können.

Allerdings wird er nur bei windigem Wetter effektiv arbeiten.

Ein Beispiel aus der Praxis der häuslichen Nutzung von Windgeneratoren. Eine gut entwickelte und durchaus effektive praktische Konstruktion eines Windrads. Es ist ein dreiflügeliger Propeller verbaut, was für Hausgeräte selten ist.

Die Verwendung praktisch jeder Autolichtmaschine ist für den Bau eines Windrads akzeptabel. Für das Vorhaben versucht man jedoch in der Regel ein leistungsstarkes Modell auszuwählen, das hohe Ströme liefern kann. Hier sind Konstruktionen von Lichtmaschinen aus Lastkraftwagen, großen Reisebussen, Traktoren usw. besonders beliebt.

Zusätzlich zur Lichtmaschine werden für die Herstellung des Windrads noch eine Reihe von Bauteilen benötigt:

• ein zwei- oder dreiflügeliger Propeller;
• eine Autobatterie;
• ein Stromkabel;
• ein Mast, Stützelemente, Befestigungen.

Die Konstruktion eines Propellers mit zwei oder drei Blättern gilt als optimal für einen klassischen Windgenerator. Aber ein Haushaltsprojekt ist oft weit entfernt von der technischen Klassik. Daher versucht man meistens, für die heimische Konstruktion bereits fertige Propeller zu wählen.

Das Lüfterrad eines PKW-Ventilators, das als Propeller einer häuslichen Windkraftanlage verwendet wird. Das geringe Gewicht und die große nutzbare Fläche für die Windkraft ermöglichen den Einsatz solcher Varianten.

Ein solches könnte zum Beispiel das Lüfterrad eines Außengeräts einer Split-Klimaanlage oder eines Auto-Ventilators sein. Wenn man jedoch den Traditionen der Windgenerator-Konstruktion folgen möchte, muss man den Propeller des Windrads von Anfang bis Ende selbst bauen.

Bevor Sie sich für die Montage und Installation einer Windkraftanlage entscheiden, sollten Sie die klimatischen Daten Ihres Grundstücks bewerten und die Amortisation berechnen. Wesentliche Hilfe dabei bietet die Information aus einem sehr interessanten Artikel, den wir Ihnen zur Lektüre empfehlen.

Montagetechnologie des Windgenerators

Als optimale Basis für den Generator eines Hauswindrads erscheint das Modell AT-700, das von einem Traktor der Serie DT stammt. Allerdings ist dieser Traktorgenerator in seiner ursprünglichen Form für eine Rotordrehzahl von bis zu 6000 U/min ausgelegt. Für die Konstruktion eines Hauswindrads ist dieser Parameter eindeutig zu hoch.

Es gibt zwei Lösungen für diese Situation:

1. Ein Multiplikator-Getriebe anzuwenden, das das erforderliche Übersetzungsverhältnis liefert.
2. Die vorhandene Statorwicklung des AT-700 für niedrige Drehzahlen umwickeln.

Im Prinzip sind beide Modernisierungsvarianten des Geräts erreichbar. Aber den Rückmeldungen erfahrener Konstrukteure zufolge ist die Variante mit dem Umwickeln der Statorwicklung akzeptabler. Umso mehr, wenn man das Gewicht des AT-700-Generators selbst bedenkt, das 6 kg erreicht.

Traktorgenerator AT-700. Zahlreiche Projekte im Haushaltsbereich wurden auf Basis genau dieses Geräts entwickelt, das eine hohe Stromabgabe besitzt. Es ist jedoch eine kleine Modernisierung erforderlich.

Wenn das Gerät mit einem Untersetzungsgetriebe ergänzt wird, verdoppelt sich das Gewicht des Gesamtmoduls. Und dies ist ein wichtiger Parameter für die Konstruktion der Windkraftanlage. Das Gewicht wird stets zu reduzieren versucht.

Bei Verwendung des Generators K 701 in der Konstruktion einer Windkraftanlage ist eine gewisse Modernisierung erforderlich:

Schritt #1: Der Rotor der Windkraftanlage

Als Material für die Herstellung der Rotorblätter dient ein Aluminiumrohr (Bewässerungsrohr) mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Länge von 0,7 – 1,0 m. Zunächst wird es der Länge nach in vier Stücke geschnitten, und anschließend werden aus zwei oder drei der erhaltenen Teile die Rotorblätter der gewünschten Form ausgeschnitten.

Da Aluminium ein gut bearbeitbares Material ist, ist es kein Problem, aus einem Rohrstück die gewünschte Form des Rotorblatts auszuschneiden. Die Hauptsache ist, die Schablone richtig zu berechnen und zu zeichnen.

Die gefertigten Rotorblätter des zukünftigen Rotors müssen irgendwie zusammengefügt und auf die Generatorwelle aufgesetzt werden. Diese Arbeit ist anspruchsvoller, erfordert genaue Auswuchtung, insbesondere bei der Ausführung einer dreiblättrigen Konstruktion. Es gibt zahlreiche Varianten zur Herstellung der Rotor-Nabe. Eine davon ist die Herstellung dieses Teils aus Aluminiumplatten.

Es muss der Durchmesser der Propellerscheibe unter Berücksichtigung der Länge der Blätter von einem Meter berechnet werden. Bei einer Blattspannweite von 2 Metern kann der berechnete Scheibendurchmesser 150-200 mm betragen. Auf Basis des berechneten Durchmessers wird aus Aluminiumblech die benötigte Anzahl runder Platten (6-7 Stück) ausgeschnitten.

Beispiel für die Herstellung eines Propellers eines Windgenerators aus einem 200 mm Aluminiumrohr, das auf landwirtschaftlichen Feldern zur Bewässerung der Ernte verwendet wird. Das Ergebnis ist eine leichte und effiziente Konstruktion.

Die ausgeschnittenen runden Platten werden übereinander gelegt, an den Kanten ausgerichtet und befestigt. Für die Befestigung wird am besten hochwertiger Epoxidkleber verwendet. Aber auch andere Befestigungsmethoden sind nicht ausgeschlossen.

An der fertig verklebten Scheibe muss in der Mitte eine Bohrung für die Befestigung an der Generatorwelle markiert und gebohrt werden. Die Bohrung ist mit einer Passfedernut in der Größe der auf der Generatorrotorwelle montierten Passfeder zu versehen.

Die auf diese Weise vorbereitete Propellerscheibe wird für die Befestigung der Blätter markiert. Entlang der markierten Linien werden Löcher für die Befestigungsschrauben der Halterungen gebohrt. Diese Teile werden ebenfalls aus Aluminium gefertigt, wobei die Dicke so gewählt wird, dass sie ausreicht, um die übertragenen Kräfte auszugleichen.

Es bleibt nur noch, die zuvor hergestellten Blätter an den vorgesehenen Verbindungspunkten an der Scheibe anzulegen, sie auf einer ebenen Fläche auszubalancieren und mit Schrauben zu befestigen.

Schritt #2: Herstellung des Mastes aus einem Rohr

Der Traktorgenerator AT-700, ausgestattet mit einem selbstgebauten Propeller, stellt bereits eine echte Windkraftanlage dar. Um die maximale Wirkung der Konstruktion zu erzielen, sollte sie etwa 5-7 Meter hoch angebracht werden und zusätzlich eine Drehbewegung um 360° ermöglichen.

Daher wird die Windfahne-Windkraftanlage auf einen Mast gesetzt, der am einfachsten aus einem Metallrohr hergestellt wird.

Der installierte Mast aus einem Metallrohr mit einem Durchmesser von 50 mm mit einem Windgenerator oben. Zur Gewährleistung der Stabilität des Masts werden Abspannseile aus Metallseil verwendet.

Ein Mast mit einer Höhe von 5-7 Metern, der oben mit einem Windgenerator ausgestattet ist, wird erheblichen Belastungen ausgesetzt sein. Dementsprechend muss der Durchmesser des Metallrohrs ausreichend groß sein – mindestens 50 mm Außendurchmesser.

Die Befestigung des Masts erfolgt mittels vier Seilabspannungen, die oben nahe der Windkraftanlage befestigt und gegeneinander gespannt sind.

Unter den oberen Abschnitt des Mastrohrs wird im inneren Bereich ein Paar passender Lager eingepresst oder auf andere Weise befestigt. Dies wird ein drehbarer Stützblock sein, in den die Windfahne mit Generator und Propeller eingesetzt wird. Es bleibt nur noch, die Windfahne selbst zu bauen und die gesamte erforderliche Ausrüstung darauf zu installieren.

Schritt #3: Herstellung einer Aluminium-Windfahne

Es wird empfohlen, die Windfahnenkonstruktion, an deren einem Ende Platz für einen Autogenerator mit Propeller und am anderen Ende Platz für den Heckflügel ist, aus einem leichten, festen Material zu fertigen.

Zum Beispiel würde ein Aluminiumrohr mit rechteckigem Profil perfekt als Basis passen. Für die Befestigung des Generators am Profilrohr ist es praktischer, Schellen aus weichem Metallband (vorzugsweise Edelstahl) zu verwenden.

Ein Beispiel für eine mögliche Befestigung des Generatorgehäuses am Profilrohr der Wetterfahne. Hier wird ein Metallrahmen mit vorderen und hinteren Halterungen für eine Schraubverbindung verwendet.

Das Heck der Wetterfahne kann aus demselben Aluminiumblech gefertigt und mit Winkeln am Profilrohr befestigt werden. Am Schwerpunkt des Profilrohrs muss ein Metallstift aus Edelstahl angebracht werden.

Dieses Teil – in Form einer langen Schraube (250-300 mm) mit einem Durchmesser von etwa 30 mm (berechnet) – verläuft quer durch den Körper des Aluminium-Profilrohrs und wird von unten mit einer Mutter gesichert. Über die Mutter wird eine Kontermutter gesetzt.

Der Gewindedurchmesser der Schraube sollte etwas kleiner sein als der Innendurchmesser der Lagerringe, die in das Mastrohr eingepresst sind. In der Mitte der Schraube wird entlang ihrer Achse ein Loch von 7-10 mm gebohrt. Durch dieses Loch wird das elektrische Kabel vom Generator geführt und im Rohr nach unten zum Anschlussort geleitet.

Schritt #4: Installation und Anschluss des Windgenerators

Nach allen beschriebenen Vorbereitungen (unbedingt bei windstillem Wetter) wird mit der Installation begonnen:

1. Am Fuß der Wetterfahne wird der Traktorgenerator mit Schellen befestigt.
2. Der Mast wird 1,5 bis 2 Meter über den Boden angehoben und die Wetterfahne mit dem Stützbolzen auf die Lager gesetzt.
3. Gleichzeitig wird das Kabel vom Generator durch den Bolzenkörper und weiter im Rohr bis zum unteren Ausgangspunkt geführt.
4. Außerdem wird knapp unter dem Wetterfahnenfuß ein Anschlag fest installiert, der es der Wetterfahne ermöglicht, sich um 360° in die eine oder andere Richtung zu drehen, aber nicht weiter.
5. Der Mast wird endgültig aufgerichtet und mit Seilabspannungen gesichert.
6. Die Kabelenden werden an die Empfangseinrichtung angeschlossen (in der Regel über einen Controller an die Akkumulatorbatterie).

Damit kann die Konstruktion des Windgenerators als abgeschlossen betrachtet werden. Es gibt jedoch noch viele einzelne Prozessdetails, die bei der Nutzung des Geräts auftreten werden.

Strukturschema einer vollständigen Windkraftanlage: 1 – Windrad, 2 – Ladekonverter der Batterie; 3 – Autobatterie; 4 – Wechselrichter 24/220; 5,6 – Spannungsausgänge 220V und 24V

Diese Teile sind bereits mit der Automatik verbunden, die die Energiespeicherung und -verteilung regelt. Geräte wie Laderegler, Stromwechselrichter und andere sind obligatorische Komponenten von Windgeneratoren.

Fotoanleitung: Schritt-für-Schritt-Montage der Windkraftanlage

Betrachten wir ein Beispiel für den Bau eines 24-V-Windrads auf Basis eines Autogenerators. Das Eigenbauwerk beginnt bei einer Windstärke von 5 m/s stabil zu arbeiten. Bei mittlerem Wind mit Böen ab 15 m/s liefert die Anlage 8 bis 11 A, an Tagen mit starkem Wind steigt der Wirkungsgrad. Die Leistung beträgt maximal 300 W.

Eigentlich sind alle Arbeiten erledigt, es bleibt nur noch, die einzelnen Komponenten der im Haushalt nützlichen Anlage zu verbinden:

Die selbstgebaute Anlage erzeugt 24 V. Sie kann zum Laden von Akkus mobiler Geräte und zur Stromversorgung von Beleuchtungsleitungen mit energiesparenden Leuchtmitteln verwendet werden.

Analyse von Konstruktionsfehlern

Der Zusammenbau eines Windgenerators unter häuslichen Bedingungen mit eigenen Händen ist selbstverständlich nicht fehlerfrei. Selbst bei Konstruktionen industrieller Windräder werden von Ingenieuren Fehler gemacht. Aber aus Fehlern lernt man, was durchaus erfolgreiche Eigenbaukonstruktionen belegen.

Also gehört zu den Fehlern beim Bau von Haushalts-Windgeneratoren oft das Fehlen eines Bremsmoduls in der Konstruktion des Generators. Die Standardausführung solcher Geräte (Auto- oder Traktorgeneratoren) sieht ein solches Bauteil nicht vor. Also muss der Generator nachgerüstet werden.

Allerdings möchte nicht jeder "Bastler" sich mit dieser heiklen Angelegenheit befassen. Viele ignorieren dieses Bauteil und vertrauen auf den "Zufall". Die Folge: Bei starkem Wind dreht sich der Rotor auf unglaublich hohe Geschwindigkeiten. Die Lager des Generators halten dem nicht stand und zerstören die Lagersitze der Aluminiumdeckel. Es kommt zum Blockieren des Rotors.

Zerstörter Windgenerator aufgrund von Konstruktionsmängeln. Fehler bei der Konstruktion und Montage solcher Anlagen führen zu schwerwiegenden Folgen.

Zu diesem Thema gehört auch ein Mangel, der mit dem Fehlen eines Drehbegrenzers für die Windfahne zusammenhängt. Nicht selten wird diese Komponente einfach vergessen und man erinnert sich erst daran, wenn die Windströmungen den "Hahn" um seine Achse zu drehen beginnen, wie einen Kreisel in der Sendung "Was? Wo? Wann?". Das Ergebnis ist bedauerlich.

Der Mindestschaden ist das Verdrehen und Reißen des elektrischen Kabels, in schweren Fällen die Zerstörung der gesamten Konstruktion.

Ein weiterer bemerkenswerter Montagefehler ist die falsche Berechnung des Schwerpunkts an der Basis der Windfahne. In diesem Fall kann das Gerät eine Zeit lang normal funktionieren. Aber mit der Zeit entsteht eine Schiefstellung im Lagerbereich, die Bewegungsfreiheit wird eingeschränkt und die Energieausbeute der Anlage sinkt drastisch.

Wie man eine Windkraftanlage richtig berechnet, erfahren Sie in dem von uns vorgeschlagenen Artikel.

Nicht selten versucht man, mit dem vom Generator erzeugten Strom direkt eine Akkubatterie zu versorgen. Sehr bald wundert man sich, warum der Akku die Ladung nicht hält, oder man stellt einen Durchschlag von 2-3 Zellen fest.

Dies ist ein einfacher und natürlicher Fehler, denn in jedem Fall muss die Ladung der Akkus unter bestimmten Strömen und Spannungen erfolgen. Hier ist eine Kontrolle dieses Prozesses erforderlich.

Heimwerkern, die sich für das Thema Montage einer Windkraftanlage interessieren, empfehlen wir, sich mit einer weiteren originellen Variante vertraut zu machen. In dem vorgeschlagenen Artikel wird die Herstellung einer Generatoranlage aus Altteilen einer Waschmaschine beschrieben.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Sogar ein gewöhnlicher elektrischer Schraubendreher kann zu einer Windkraftanlage werden, wenn man die Grundlagen der Funktionsweise eines Windgenerators kennt.

Das Interesse an Windgeneratoren lässt nicht nach. Im Gegenteil, diese Möglichkeit der Stromerzeugung wird zunehmend von Eigentümern von Landimmobilien in Betracht gezogen.

Offensichtlich kann die Kombination mehrerer Energiearten – Wind, Sonne, Wasserturbinen oder Kernkraftwerke – einen wirtschaftlichen Effekt erzielen. Dabei werden die Risiken des Nutzers, ohne Strom dazustehen, auf null reduziert.

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