Har kollat en massa på hur man skulle kunna driva styrsystemet ifrån en solpanel på 50-60W, kombinerat med ett blybatteri och en reservströmkälla. Inte minst viktigt ska man även få ett momentanvärde på effekten från panelen så man kan beräkna solinstrålningen (och indirekt molnigheten). På marknaden finns massor av solpanelsladdare, men ingen av dem har en sådan funktion. Alltså, hur gör man då en sådan med IC-kretsar då?

Hittade just en utmärkt Application Note på Maxims hemsida: http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/484

Det hela är egentligen väldigt enkelt. Man låter solpanelen ladda en kondensator, och sedan laddar man ur denna med en switchregulator. När kondensatorn är urladdad stänger man av switchregulatorn. Då låter man panelen jobba vid sin optimala spänning. Genom att ha en switchregulator för batteriet och en för en extra last (t.ex. en doppvärmare i dammen) så kan man hela tiden utnyttja panelns effekt, och då kan man oxå mäta effekten kontinuerligt genom att mäta strömmen i switchregulatorkretserna.

Letar nu efter vettiga småskaliga vindkraftverk. Problemet verkar vara att få tag på en någorlunda billig generator / permamentmagnetmotor på 500W som ger 6-24 volt vid 500 rpm. De befintliga verk jag hittat kostar alldeles för mycket, samtidigt som självbyggena verkar väldigt avancerade (speciellt att bygga egna generatorer).

Att bygga ett vindkraftverk har jag haft som dröm enda sedan jag var liten. Då hade jag inte lämpligt material, men nu tror jag att jag kan fixa detta.

Jag tror jag kan ordna till rotorn själv (den går att hyvla av i en vanlig bred regel), liksom tornet (redan klart) och flöjeln.

Viktigt med projektet är (liksom med solfångaren) att man kan mäta momentan effekt och vindriktning. Vindriktning kan man mäta med två hall-effekt givare och en PIC-processor. Effekten från kraftverket är svårare. Jag tror att man ska koppla generatorn omväxlande till två rejäla drosslar. Dessa kopplar man via en diod till en kondensator. Sedan mäter man hur snabbt kraftverket kan ladda upp kondensatorn (precis som i fallet med solpanelen). En switch-regulator laddar ur kondensatorn och för över effekten vid konstant spänning. Alltsammans styrs av samma PIC-processor som läser vindriktningen.

Jag tror faktiskt att det billigaste du kan få tag i när det gäller en generator är en från bilskroten, brukar gå att köpa för några hundralappar, men det som är svårt med sådana här projekt är att få tillräckligt med kraft för att driva runt generatorn.

Jag har sett hemmabyggen och ofta orkar de inte driva runt generatorn ens vid ganska starka vindar, du kan ju prova själv om du kollar på bilskroten genom att ex.vis försöka dra runt generatorn med hjälp av ett verktyg hur tungt det går och fundera lite över hur du ska utforma rotorn för att fånga vinden.

Att bygga rotorn i trä låter fullständigt orimligt. Jag tror att det är bättre att bygga en i metall som du kan dels balansera mycket lättare, dels forma. Smartast är nog ganska många blad som svetsas mellan navet och en ring med en radie på kanske en meter eller mer.

Den elektroniska delen tror jag inte borde vara några problem, en fråga är bara hur du ska utnyttja den kraft du producerar (om du lyckas).
Moderna vindkraftverk genererar 3 fas växelström som går direkt ut i elnätet i synkroniserad frekvens, helt utan växlar för att minimera omvandlingsförluster. Att göra ett hembygge som ordnar det är inte ekonomiskt hållbart eftersom elbolagen tar ut avgifter, men du borde kunna ladda batterier som driver något hemma. En variant kan ju vara lågvoltbelysning som drivs av batterierna så länge som det finns tilltäckligt med ström, när strömmen inte räcker kopplas en nätdriven trafo in istället.

Miche skrev:Jag tror faktiskt att det billigaste du kan få tag i när det gäller en generator är en från bilskroten, brukar gå att köpa för några hundralappar, men det som är svårt med sådana här projekt är att få tillräckligt med kraft för att driva runt generatorn.

Njäee, dels så är bilgeneratorer inte gjorde med permanentmagneter och dels så är de avsedda för höga varvtal om de inte utväxlas. De flesta ger dessutom växelström.

Miche skrev:Jag har sett hemmabyggen och ofta orkar de inte driva runt generatorn ens vid ganska starka vindar, du kan ju prova själv om du kollar på bilskroten genom att ex.vis försöka dra runt generatorn med hjälp av ett verktyg hur tungt det går och fundera lite över hur du ska utforma rotorn för att fånga vinden.

Hmm, då har man nog använt växellådor och sånt. Det ska vara direktdrivet. När jag höll på med detta som barn så var huvudproblemet dels att jag använde bilgenerator (av äldre likströmsmodell) och dels att jag inte hade ordentliga fundament. Nu har jag en 7 meter hög "mast" att montera verket på som är stabil. Dessutom så vet jag numera bra mycket mer om motorer/generatorer och elektronik än vad jag visste då, så den delen borde gå att lösa.

Miche skrev:Att bygga rotorn i trä låter fullständigt orimligt. Jag tror att det är bättre att bygga en i metall som du kan dels balansera mycket lättare, dels forma. Smartast är nog ganska många blad som svetsas mellan navet och en ring med en radie på kanske en meter eller mer.

Problemet är att jag har en massa verktyg för trä, men inte för metall. En rotor med 2 meters diameter (vilket är max för det här projektet) bör fungera alldeles ypperligt. Man kan måla och ytbehandla den som vilket utomhussnickeri som helst så håller den för väder och vind. Infästningen får man däremot göra av metall, men för det bör det finnas färdigt material som passar till vald generator.

Miche skrev:Den elektroniska delen tror jag inte borde vara några problem, en fråga är bara hur du ska utnyttja den kraft du producerar (om du lyckas).

I första hand för att ladda ett batteri som används för mitt styrsystem. Dessutom för att driva dekorationsbelysning i mitt lusthus. Om det blir mycket ström över så kan man eventuellt använda den som doppvärmare i pannan som avlastning för elpatronen.

Miche skrev:Moderna vindkraftverk genererar 3 fas växelström som går direkt ut i elnätet i synkroniserad frekvens, helt utan växlar för att minimera omvandlingsförluster. Att göra ett hembygge som ordnar det är inte ekonomiskt hållbart eftersom elbolagen tar ut avgifter, men du borde kunna ladda batterier som driver något hemma. En variant kan ju vara lågvoltbelysning som drivs av batterierna så länge som det finns tilltäckligt med ström, när strömmen inte räcker kopplas en nätdriven trafo in istället.

Att bygga ett 3-fas verk som ska leverera ström till elnätet är inte aktuellt. Det här projektet är en blandning av en vindenergimätare och ett miniatyrkraftverk.

Appråpå:
Gör ingen konventionell, vertikalsnurrande historia. Gå på maximal effekt och gör en horisontellsnurra!

exempel:

(men detta kände du säkerligen redan till )

Jo, jag har iofs sett sådana där snurror, men de verkar aningen komplicerade + att de inte har någon flöjel som ställer in sig i vindriktningen. Det gör att jag måste göra den separat isf.

Viktigt med projektet är oxå att verket klarar av storm, och framförallt att mäta effekten vid 30 m/s vind. Det är inte meningen att det ska lägga av i storm, utan att det ska fungera. Det gör oxå att generator och elektronik måste överdimensioneras.

rdos skrev:

Miche skrev:Jag tror faktiskt att det billigaste du kan få tag i när det gäller en generator är en från bilskroten, brukar gå att köpa för några hundralappar, men det som är svårt med sådana här projekt är att få tillräckligt med kraft för att driva runt generatorn.

Njäee, dels så är bilgeneratorer inte gjorde med permanentmagneter och dels så är de avsedda för höga varvtal om de inte utväxlas. De flesta ger dessutom växelström.

Ajdå, tänkte inte på det...

Annars tror jag faktiskt en skrot är bästa stället att hitta en generator, men de flesta skrotar är tyvärr bilskrotar...

rdos skrev:Problemet är att jag har en massa verktyg för trä, men inte för metall. En rotor med 2 meters diameter (vilket är max för det här projektet) bör fungera alldeles ypperligt. Man kan måla och ytbehandla den som vilket utomhussnickeri som helst så håller den för väder och vind. Infästningen får man däremot göra av metall, men för det bör det finnas färdigt material som passar till vald generator.

Om du ska bygga den i trä kan du inte bara gå till brädgården och köpa plank, du måste ha välväxt trä med täta årsringar så att det håller. Den vridna formen tror jag är bäst att skapa genom att använda ånga och vrida träet så att du behåller styrkan som fibrerna naturligt ger.

rdos skrev:Att bygga ett 3-fas verk som ska leverera ström till elnätet är inte aktuellt. Det här projektet är en blandning av en vindenergimätare och ett miniatyrkraftverk.

imperativ skrev:Appråpå:
Gör ingen konventionell, vertikalsnurrande historia. Gå på maximal effekt och gör en horisontellsnurra!

rdos skrev:Jo, jag har iofs sett sådana där snurror, men de verkar aningen komplicerade + att de inte har någon flöjel som ställer in sig i vindriktningen. Det gör att jag måste göra den separat isf.

Viktigt med projektet är oxå att verket klarar av storm, och framförallt att mäta effekten vid 30 m/s vind. Det är inte meningen att det ska lägga av i storm, utan att det ska fungera. Det gör oxå att generator och elektronik måste överdimensioneras.

Jag förstår inte varför du skulle behöva veta vindriktningen om du använder en horisontell snurra... och varför vill du mäta effekten?

För att inte riskera att elektroniken bränns om effekterna ökar vid storm är det bättre bygga in skyddskretsar som låter övereffekten gå till spillo än att riskera att något brinner upp. Moderna vindkraftverk är byggda så att bladen flöjlar då det blåser för kraftigt, det är bättre att låta bli att generera än att låta en anläggning för några miljoner bli förstörd!

Jag har en granne som köpte ett begagnat modernt verk för ca 8 år sedan och kopplade in det på elnätet, kostnaden ca 1 miljon betalade av sig på ca 6 år och nu har en köpt ett till...

En horisontell snurra har den fördelen att den funkar oavsett vindriktning. Man behöver inte ställa in den som med vanliga snurror mao.

Dessutom får den teoretiskt sett bättre effekt än traditionella snurror eftersom arean vinden tar tag i kan göras större utan att inverka nämnvärt på rotoregenskaperna.

Miche skrev:Annars tror jag faktiskt en skrot är bästa stället att hitta en generator, men de flesta skrotar är tyvärr bilskrotar...

Jag har läst om folk som använt fläktar till lastbilar, men oftast får de då bygga om dem för att få optimal funktion.

Miche skrev:Om du ska bygga den i trä kan du inte bara gå till brädgården och köpa plank, du måste ha välväxt trä med täta årsringar så att det håller. Den vridna formen tror jag är bäst att skapa genom att använda ånga och vrida träet så att du behåller styrkan som fibrerna naturligt ger.

Ja, men en två meters rotor utsätts inte för så mycket påfrestningar, och trä är bra för att det böjer sig snarare än mattas ut eller knäcks. Det finns en kille i USA som byggde en sådan rotor med vanliga avloppsrör som han delade. Dessa är inte speciellt starka. Det är snarare infästningen som är problematisk. Det är där som det finns stora krafter. Att balansera en trävinge är inte heller något problem. Det är bara att hyvla av på den sidan som är tyngst, tills den har jämntvikt.

Miche skrev:Jag förstår inte varför du skulle behöva veta vindriktningen om du använder en horisontell snurra... och varför vill du mäta effekten?

För att jag tröttnat på den värdelösa vindmätare som man leverarade till väderstationen. Förutom att den lagt av, så hade den ingen precision på rktningen, och turbolens i masten gjorde att den inte heller mätte rätt. Samtidigt så är professionella vindmätare nästan lika dyra som ett litet vindkraftverk. Därför tycker jag det är lämpligt att kombinera.

Miche skrev:För att inte riskera att elektroniken bränns om effekterna ökar vid storm är det bättre bygga in skyddskretsar som låter övereffekten gå till spillo än att riskera att något brinner upp. Moderna vindkraftverk är byggda så att bladen flöjlar då det blåser för kraftigt, det är bättre att låta bli att generera än att låta en anläggning för några miljoner bli förstörd!

Man skulle kunna lösa det genom att vrida det ur vind, men då måste det finnas en motor som kan vrida. En sådan är oxå dyr, så det är inte omöjligt att det är billigare att överdimensionera elektroniken & generatorn istället. I vilket fall som helst så måste de finnas en reservlast som man kan använda när batteriet är fullladdat och verket lämnar mer ström än som förbrukas.

Miche skrev:Jag har en granne som köpte ett begagnat modernt verk för ca 8 år sedan och kopplade in det på elnätet, kostnaden ca 1 miljon betalade av sig på ca 6 år och nu har en köpt ett till...

Vi är grannar med sex stora vindkraftverk. Dock tror jag det är en omöjlighet att sätta upp ett vindkraftverk som är större än 2 meter eftersom sådant fodrar tillstånd och jag inte har någon mark där det är tillräckligt långt till närmaste granne.

Tror jag hittat en lämplig generator:
http://www.windstreampower.com/443542_PMDCG.php

Bör nog köras med mindre rotorblad. Kring 1 meter i diameter verkar mera lämpligt.

Jag mejlade företaget innan min semester, och fick till svar att de kunde leverera generatorn till Sverige, men att frakten skulle kosta kring $150. Det tyckte jag blev för dyrt, så jag ska bygga en mycket mindre experimentanläggning på några watt istället.

När vi var i Dalarna under semestern så inhandlade jag ett "verk" på Leksands Träslöjd. Jag frågade tillverkaren om han inte kunde göra en version med generator, men det ville han tydligen inte.

Fast väl hemma så lyckades jag koppla på en pytteliten permanentmagnetmotor ifrån Claes Olsson. Detta blev dock inte helt perfekt, och dessutom finns just nu obalans i rotorbladet som skapar en massa störande ljud. Bör dock gå att få bort på något sätt. Annars så sitter verket nu monterat på masten, och funkar i relativt svag vind.

Det går minsann framåt med projektet.

Jag har nu kopplat upp solcellen på 40W med en egendesignad laddningsregulator på ett experimentkort. Principen bygger på att solcellen laddar en 2200uF kondensator. När den nått ca 16-17v (vilket är solcellens optimala spänning), så laddas den ur några volt med en switchregulator (step-up) som levererar ca 28v, som förs över till två stycken 12v batterier. Om batterierna är fulla, så finns ett 50W effektmotstånd, nedsänkt i dammen, som "gör av med" energin. Detta aktiveras av en effekttransistor kopplad direkt till kondensatorn. Man kan ganska exakt mäta energin som solcellen levererar genom att se hur snabbt den laddar upp kondensatorn när lasterna är urkopplade. Energin i en kondensator är ju 0.5 * C * U * U, där C är kapacitansen och U spänningen. Effekten blir då 0.5 * C * (U * U - U0 * U0) / t, där U0 är startspänningen och t tiden det tar att ladda upp till U. Laddningsregulatorn bygger på en Microchip PIC16F676, som bl.a. har en 10-bitars AD-omvandlare och en 16-bitars timer. Därmed kan man ganska noggrant mäta både spänningsskillnaden och tiden (i delar av microsekunder).

Nästa steg är att mäta effekt på en mindre vindsnurra, och använda den oxå för att ladda batterierna. Dessvärre så har en generator inte konstant spänning som en solcell, vilket gör projektet mer avancerat. I helgen ska jag därför löda ihop ett kretskort som switchar två stycken spolar på 2.5mH omväxlande till generatorn och omväxlande till en lagringskondensator. Vid varje switchning så överförs den lagrade energin i spolen (0.5 * L * I * I, där L är induktansen och I strömmen) till kondensatorn. Man måste oxå mäta spänningen på kondensatorn och se till att den laddas ur i batterierna, eller i en nödlast, annars kan kondensatorn få för hög spänningen och gå sönder. Själva vindsnurran har jag idag modifierat. Den använder nu en generator av en något större modell (gissningsvis några tiotal Watt) och ett rotorblad med ca 30cm diameter.

Mätning av vindriktning gör jag dock inte själv. För detta har jag beställt en elektronisk kompass som jag ska montera på vindkraftverket. Denna använder ett vanligt SPI-interface som man lätt kan implementera i en PIC.

Intressant sajt: 24volt.eu

Uppdatering:

Som framgick i annan tråd så är vindkraftverket inköpt (Rutland 913). Det var meningen att det skulle resas redan förra hösten, men vi klarade inte att få upp en sju meter lång mast ovanpå lusthuset på ett säkert sätt. Efter att ha kapat av 2.5-3m på masten, och tillverkat lämpliga verktyg av 95x45 och 45x45 reglar, gjutit fyra kombinerade åskledare och mastfästen, så fick vi upp verket nu i våras. Det är ca 9m över marken, ungefär på samma höjd som några omgivande träd som dock är 20-30m bort.

Verket går just nu med en konstant belastning på 14 ohm, vilket inte är optimalt, men det fungerar. Nästa projekt är att byta ut varmvattenberedaren (en gammal panna med dålig isolering) med en ny Nibe EL-variant. Den kräver bara några tiotal watt för att hålla temperaturen konstant. Jag har beställt en 24v / 300W elpatron som ska kunna anslutas till kallvatteninloppet via lite konverteringar ifrån England. Denna ska fungera som "dump load" för vindkraftverket.

Jag håller oxå på med schema för att skapa själva styrsystemet, som blir relativt komplicerat. För att vindkraftverket ska generera optimal effekt så måste det snurra med en hastighet som är proportionell med vindhastigheten. Man kan mäta dess hastighet genom att mäta spänningen. Genom att koppla in en switch-regulator (flyback) och/eller "dump load" när spänning överskrider ett visst värde, och sedan koppla ur igen när den underskrider ett visst värde, så kan maximal effekt plockas ut. För detta används en Microchip controller (PIC18F2423) med inbyggd 12-bitars AD och hårdvarumultiplikator.

Min idé för vindkraftverk är att producera värme genom att låta rotorn driva en hydraulpump, och så reglerar man varvtalet med en styrd strypventil. Det är allt. Vätskan blir varm.

Kanske en horisontell snurra monterad ovanpå huset, med pump och strypning inomhus direkt på den lodräta axeln. Enkelt, och inga förluster.

Dagobert skrev:Min idé för vindkraftverk är att producera värme genom att låta rotorn driva en hydraulpump, och så reglerar man varvtalet med en styrd strypventil. Det är allt. Vätskan blir varm.

Hmm. Värme är den sämsta formen av energi då den inte kan omvandlas till något annat. El är bland den bästa då den kan omvandlas till mekaniskt arbete, ljus, värme m.m.

Dagobert skrev:Kanske en horisontell snurra monterad ovanpå huset, med pump och strypning inomhus direkt på den lodräta axeln. Enkelt, och inga förluster.

Mekaniska överföringar (axlar och växlar) har väl alltid förluster??

rdos skrev:Värme är den sämsta formen av energi då den inte kan omvandlas till något annat.

Den är dock användbar som den är, varmt vatten behöver man jämt...

Värmen ska värma bostaden eller vattnet direkt, ingen omvandling.
Ingen utväxling, pumpen sitter på den lodräta rotoraxelns nedre ända inne i huset.
Skulle utväxling behövas så sitter även den inomhus, så de mekaniska förlusterna kommer huset till godo i form av värme.

rdos skrev:Värme är den sämsta formen av energi då den inte kan omvandlas till något annat.

Oj, det måste jag berätta för de som tror att de kan uppfinna ångmaskiner.

Le_inimitable skrev:

rdos skrev:Värme är den sämsta formen av energi då den inte kan omvandlas till något annat.

Oj, det måste jag berätta för de som tror att de kan uppfinna ångmaskiner.

En ångmasking går inte direkt på värme. Den drivs av energin i något bränsle (t.ex. kol), som förutom värme även producererar ett övertryck (ånga). Det är övertrycket (ångan) som driver ångmaskinen. Värmen blir kvar som ett slags biprodukt. Precis som i många andra processer (t.ex. den vanliga förbränningsmotorn). Skulle värme gå att omvandla till mekanisk rörelse så skulle man kunna ta restvärmen i en förbränningsmotor och omvandla den till mekanisk rörelse, men det gör man inte utan den kyler man istället bort.

Nu är du väl ute och cyklar iaf. Solvärmen skapar vind som driver din snurra.

rdos skrev:

Le_inimitable skrev:

rdos skrev:Värme är den sämsta formen av energi då den inte kan omvandlas till något annat.

Oj, det måste jag berätta för de som tror att de kan uppfinna ångmaskiner.

En ångmasking går inte direkt på värme. Den drivs av energin i något bränsle (t.ex. kol), som förutom värme även producererar ett övertryck (ånga). Det är övertrycket (ångan) som driver ångmaskinen. Värmen blir kvar som ett slags biprodukt. Precis som i många andra processer (t.ex. den vanliga förbränningsmotorn). Skulle värme gå att omvandla till mekanisk rörelse så skulle man kunna ta restvärmen i en förbränningsmotor och omvandla den till mekanisk rörelse, men det gör man inte utan den kyler man istället bort.

Skulle man inte kunna använda spillvärmen från en ångmaskin i ett värmesystem och på sommaren värma upp dammen?

Dagobert skrev:Nu är du väl ute och cyklar iaf. Solvärmen skapar vind som driver din snurra.

Nej, energi ifrån solen driver min snurra.

rdos skrev:Värme är den sämsta formen av energi då den inte kan omvandlas till något annat.

rdos skrev:

Dagobert skrev:Nu är du väl ute och cyklar iaf. Solvärmen skapar vind som driver din snurra.

Nej, energi ifrån solen driver min snurra.

Nu menade jag ju det som ett bevis på att värme visst kan omvandlas till annan energi. Du får nog förklara vad det är för skillnad mellan solvärme och solenergi när det gäller att skapa vindar.