Ein selbst verstellbares Schwungrad für Windmühlen mit Schwungräder

Aber auch für die Hybrid-Technik geeignet.
Eine Idee von Pierluigi Peruzzi-Damasco vom 17. Dezember 2008.

Ich stelle immer wieder fest, dass bei Sturm, die Windmühlen ausser Betrieb gestellt werden, um Schäden zu vermeiden. Im Internet konnte ich sogar einen Film finden, wo ein riesengrosses Windrad im Sturm förmlich explodiert ist. Seine Drehzahl war einfach zu hoch.

Trotzdem konnte ich nirgends eine geeignete "Schwungrad-Lösung" finden.

Aber das man aber gerade die "Sturmenergie" verpuffen lässt, ist ja sicher nicht optimal. Ein Sturm entwickelt eine ungeheure Mengen an Energie. Die müsste man doch irgendwie in elektrische Energie umwandeln können?

Ich habe mir folgende Lösung ausgedacht

Wir integrieren hinter dem Propeller, auf der Achse, ein selbst verstellbares Schwungrad. Ein solches Schwungrad müsste es schon längst geben, konnte es aber im Internet nicht finden. Vielleicht findet Ihr es.

Vorteile:

Bei Windstössen entsteht ein Ausgleich des Energieflusses. Das Rad läuft so gleichmässiger.

Man kann damit eine Drehzahllimit entwickeln, ohne Energie zu verlieren, da das Schwungrad die Energie "speichert".

Nachteile:

Schwerer Baukörper bedarf mehr Bausubstanz.

Leichter Energieverlust an den stärkeren Lagern der Hauptachse, der jedoch bei starkem Wind und Sturm mehrfach zurückgewonnen werden sollte.

Wie könnte so ein Schwungrad aussehen?

Hier ein Beispiel, wie ich anfangen würde:

Im obigen Bild habe ich dieses Schwungrad mit 4 Segmenten gezeichnet. Natürlich könnten es auch nur 2 gegenüberliegende sein oder 3 oder 20. Die richtige Anzahl Segmenten könnte man erst bei reellen Tests finden.

Der Vorteil liegt auf der Hand

Bei hohen Windstössen, wird der Propeller sofort schneller. Die Zentrifugalkraft im Schwungrad stösst die Gewichte nach aussen und vergrössert so den Radius des Schwungrades. Als Folge davon wird der Propeller nicht auf zu hohen Touren gebracht und zudem speichert das grössere Schwungrad mehr Energie in sich. Diese Energie geht dann gleichmässiger ins Generator über sobald der Windstoss nachlässt.

D.h. Lässt der Wind zwischen 2 Windböen nach, dann ziehen sich die Gewichte gleichmässig zurück. So gibt das Schwungrad weitere Energie am Generator ab, ohne viel Umdrehungen zu verlieren und beim nächsten Windstoss ist es bereits auf höheren Umdrehungen.

Weitere Variante:

Bei diesem Schwungrad würden die expandierenden Elemente seitlich aufgehen. Während beim obigen Schwungrad die Elemente senkrecht nach aussen expandieren.

Die genauere Funktionsweise, denke ich mir, könnte so aussehen. Die Federn müssten dabei relativ stark sein, um bei einer mittleren Umdrehungszahl (normale Geschwindigkeit des Windes) die Schwungelemente nach innen ziehen und in ihre Ruhestellung bringen und so das Schwungrad zu verkleinern. Das Schwungelement selbst sollte sich auf beiden Seiten frei

bewegen können.

Auch die Auswuchtung dieses Schwungrades könnte problematisch sein. Andererseits könnte ich mir vorstellen dass eine richtig eingebaute Feder und das richtige Aufklappen der Schwungelemente die Auswuchtung übernehmen könnten.

Meine persönliche Ansicht

Ein expandierendes Schwungrad wäre eventuell gut für kleinere Propeller und Wind-Mantelturbinen. Bei der Mantelturbine für Windgeneratoren könnte dieses Schwungrad sicher noch sehr interessant sein.

Das Einzige Problem besteht wahrscheinlich in der Auswuchtung des Schwungrades. Aber vielleicht "wuchtet" sich ein solches Schwungrad von selbst, da die Gewichte nach der Zentrifugalkraft nach aussen gestossen werden. Wahrscheinlich aber braucht es eine selbstregulierende Auswuchtungs-Technik. Vielleicht hat einer von Euch die richtige Lösung parat.

Selbstregulierendes Schwungrad mit hängenden Gewichten

Ich danke Herr A. Leuenberger, der mir kürzlich seine Idee eines Schwungrades mit Kugelgewichten gezeigt hat. Daraus habe ich ein Schwungrad mit hängenden Gewichten abgeleitet. Hier ist es:

Dieses System würde einerseits die Drezahl "konstanter" halten und andererseits - wenn zwischen 2 Windböen die Luft fast still steht - würde das laufende Schwungrad weiterhin Energie erzeugen.