Onderwerp: Ideeën voor coöp development hydrogenerator?

Peper schreef :
Is nou iedereen je opmerking over het verkeerde profiel, van schroeven/propellers die bedoeld zijn om voort te stuwen i.p.v. voortgestuwd worden, vergeten???

captain koek schreef :
Er schoot me nog iets te binnen:

De efficiëntie van de dynamo is bij dergelijke toeren waarschijnlijk lager, eerder 30% ofzo en wanneer de stroom voor het opladen van de accu loopt, dan zal de spanning afnemen ten gevolge van de inwendige weerstand van de motor.

@Zeekraal: nee, dat zijn we niet vergeten.

Dynamo efficiëntie en dynamo opbrengst zijn 2 verschillende dingen! Haal je ze niet door elkaar? Dynamo efficiëntie hangt af van de constructie van de dynamo (permanente of elektromagneten voor het veld, brushed of brushless, afmeting van de luchtspleet, gebruik van dynamostaal voor veldlijn geleiding). De dynamo efficiëntie ligt - afhankelijk van de constructie - tussen 60 (kleine generator, commutator met elektrisch opgewekt veld) en 95% (Brushless, 3 fasen, neodymium magneten voor het veld, gouddraad gewikkeld, groter van afmeting om de weg van de magnetische flux te optimaliseren).


3 Fase, 24 spoelen (8 spoelen per fase in serie), 16 polen of 8 poolparen, 48V, 3kW brushless generator met neodymium magneten, out runner, nominaal toerental 3000/min of 50/sec (50Hz), efficiëntie >90%.

Dynamo opbrengst hangt af van de dynamo efficiëntie x toerental. De dynamo efficiëntie is een vast gegeven, het toerental is variabel en bepaalt daarmee de opgewekte spanning. Of er ook stroom bij die spanning wordt geleverd hangt af of de aandrijvende schroef koppel levert bij dat toerental.

Als je aan een dynamo met 90%+ efficiëntie kunt komen, zit je behoorlijk goed. Nu nog de schroef erbij zoeken die bij voldoende toeren ook het benodigde koppel (= het vermogen) levert.

Groeten, Peper.

Peper, volgens mij is in dit specifieke geval de dynamo efficiëntie niet constant over het toeren bereik van de generator. Tenminste niet bij zo'n simpel permanent magneet motortje dat omgekeerd draait. Ik kan me namelijk niet voorstellen dat een Minn Kota motortje bij de helft van zijn nominale toeren al zoveel vermogen kan opwekken. Zeker weten doe ik dat echter niet. Experimentjes zouden daar meer duidelijkheid over kunnen geven...

Heb jij trouwens al een idee mbt de regeling van het afgenomen vermogen, de laadstroom en laadspanning? Stel dat je 15-20V kunt opwekken en een bijbehorende stroomsterkte uit de generator hebt van 10A bij 15V en 20A bij 20V (ik verzin maar wat) hoe regel je dat dan zodanig dat de motor op zijn ideale toerental blijft en de laadstroom daarop wordt aangepast terwijl de maximale accuspanning nooit mag worden overschreden?

De toerental-efficiëntie curve zal wel shouldering kennen. Bij hoge toerentallen gaat de inductantie van de wikkelingen een grotere rol spelen, bij lagere toerentallen zal koolborstel-frictie en lager-frictie een grotere invloed hebben, zeker bij de kleinere generatortjes.
De MinnKota is een permanent magnet brushed DC motor en heeft dus de koolborstel verliezen als negatieve invloed op de efficiëntie. Ik verwacht dat er bij aandrijven van de motor op de nominale snelheid, slechts 10% van het nominale opgenomen vermogen (ca 70W) zal worden afgegeven. Dit bij gebruik van dezelfde schroef als voor de aandrijving. Of mijn verwachting klopt... dat moet worden uitgeprobeerd.
De schroef van de MinnKota lijkt (op de foto's) met 1 bout te zijn vastgezet. Dat zou verwisselen van schroef betrekkelijk eenvoudig maken. Dan zou er een tweede schroef opgezet kunnen worden, een 3-blads model met bredere bladen en met een aangepaste spoed, zodat een hoger toerental haalbaar wordt. Ik hoop (verwachten is hier door de vele variabelen onzinnig geworden) dat er dan 20% (ca 140W) van het nominale vermogen wordt afgegeven.
De beperkte output van een ongewijzigde MinnKota (met een lage schroef-efficiëntie) is het offer dat wordt gebracht om het ding ook als ebbm voor een bijboot te gebruiken. Met een tweede schroef voor gebruik als generator, is een grotere opbrengst (misschien) mogelijk, maar dan moet je van schroef wisselen om de motor als ebbm te kunnen gebruiken.

Regeling van afgenomen vermogen
"pakken wat je pakken kan!" is het algoritme. Het afgenomen vermogen wordt geregeld door verbruikende apparaten in of uit te schakelen en niet door te regelen in de aanbod kant.
Waar jij aan denkt is het aanpassen van het aanbod aan een opslag (in de vorm van een accu).
Tot 0,1c kun je loodzwavelzuur accu's veilig laden tot een spanning van 14,1V. Li ion accu's van de ferrofosfaat technologie kun je met 1c veilig laden tot 14,4V. Voor snelladen kun je bij loodzwavelzuur accu's (de natte typen, dus niet de 'snot' accu's) wel tot 0,3c gaan en bij Li-ferrofosfaat accu's tot 3c (en heel kort tot wel 5c!)Je wil dus ergens tussen de 300 en 400W opwekken. In 10 uur is dat 4kWh. Dat is de helft van wat een gemiddeld huishouden verbruikt. Heb je dat echt nodig? Ik gebruik dat vermogen om mijn 24-voeter in de haven aan te drijven. Het wil zeggen dat je dan bij 50% efficiëntie 600 tot 800W aan je boot onttrekt. Je komt dan bijna stil te liggen en je wordt door een kano ingehaald.
Ik wil wat andere getallen verzinnen, waarvan ik verwacht (ik weet dat dus niet zeker!) dat ze voor 20-24 voeters reëel zijn:
6V 1A bij 3 knopen, 10V 5A bij 7 knopen.
Het opgewekte vermogen hangt af van de snelheid van de boot door het water. Dat regel je door de boot op de optimale snelheid te houden... Mij lukt dat nooit, want ik kan niet zo goed zeilen. Anderen lukt dat niet omdat er niet genoeg wind staat, ze niet genoeg zeil voeren, de trim van de boot niet optimaal is, het anker nog overboord hangt... etc.
De enige manier om het opgewekte vermogen te regelen is:
De generator uit het water halen/af te koppelen/de schroef in vaanstand te zetten of
Het opgewekte vermogen te 'vermoorden' in een 'dumpload'.
Een regelbare serie weerstand is ook mogelijk, maar dan neemt de belasting af en kan de generator een hele hoge spanning genereren die zelfs doorslag van de isolatie kan veroorzaken. Bij het elektrisch afschakelen van de generator kan hetzelfde gebeuren.
Hoe kan ik de generatorspanning optimaal afstemmen op de accuspanning bij de huidige laadtoestand? Met een buck-boost regelaar, vergelijkbaar met een MPPT regelaar voor een zonnepaneel. Deze houdt de laadspanning 'in de gaten' en beperkt de stroom tot de maximale laadstroom. Bij het verkleinen van het afgenomen vermogen zit het er dik in dat de spanning van de generator omhoog gaat. Er moet dus een bewaking zijn van die spanning en bij overschrijding van de bovengrens kan dan tijdelijk een dumpload worden ingeschakeld en worden gealarmeerd dat de accu's vol zitten en de generator uit het water kan worden gehaald.
In privé conversatie onthulde 3noreen over opslag en opwekking een hele bijzondere en interessante zienswijze (alleen geldig voor Li-ion accu's), maar dat mag hij zelf openbaren, ik ga dat niet doen.
Groeten, Peper.

Wanneer je een fet in de spoel zet kan je deze in en uit geleiding sturen. op die manier kan je met de belasting op de generator spelen en kan je dus het toerental van de schroefas versnellen en vertragen.

daardoor kan je ook het vermogen afstemmen met het overschot aan opgewekte vermogen van je zeil tov het opgenomen vermogen om de rompsnelheid wanneer je zeilt. oftewel alles meer als nodig voor de romp snelheid kan de accu in.

zal wel een slimme regeling worden...

je zou je electrische aandrijving als dumpload moeten gebruiken Peper! Ga je weer harder, en wek je weer meer vermogen op etc etc etc

@ nachtvlinder
quote " .... Hoe kunnen we er nu achterkomen waar het optimum ligt? Zou een gekoppelde generator electrisch ingesteld kunnen worden op een maximale Px? Wellicht kan zo'n methode een maximale opbrengst genereren bij een varierende vaarsnelheid. " unquote
@ peper
@ captain koek

De regeling van de generator performance met permanente magneten is duidelijk een probleem. Om "overladen" van reeds volle accu's bij hoge vaarsnelheid te voorkomen zijn ballastweerstanden nodig of de generator moet worden afgekoppeld. Zie ook bij de beschrijving van de "Duogen".
Ik denk dat er bij een generator met een vreemd veld, dat onafhankelijk aan te sturen is, zoals bij een auto dynamo, meer mogelijkheden zijn.
De wensen zijn spanningsregeling ( instelbaar bijv. 14,4 volt) en max. stroomregeling (instelbaar,) bijv. 10 A ,bij variërende vaarsnelheid en variërende toeren. Eens even wat puzzelen met de formules van de generator met een vreemd gestuurd veld.

Jan

@Mephisto:
Hoe je het ook wend of keert, je gaat een misaanpassing maken tussen Rload en de Ri. Dat betekent dat er ergens vermogen wordt gedissipeerd (in eerste instantie in de regelFET) wat weer uit de snelheid is gehaald en wordt omgezet naar warmte. Ongeacht hoe slim je de regeling maakt.

1^e wet van Peper: "Slimme regelingen compenseren niet voor domme verkwistingen van energie".

2^e wet van Peper: "Het opgenomen vermogen door een slimme regeling is een domme verkwisting".

@roozeboos: Ik draag je voor voor de Nobelprijs in de Natuurkunde... Je hebt zojuist het perpetuum mobile uitgevonden.

Het slimste wat mogelijk is, is een nuttige dumpload zoals een Peltier element extra in je koelkast bouwen. Die dingen hebben van zich al een slecht rendement en vormen dus een prima dumpload. Het nuttige ervan is dat je koelkast kouder wordt op het moment dat de accu's vol zijn.
Een andere optie is het 12V verwarmingselement van je absorber koelkast te gebruiken als dumpload en weer: je koelkast wordt kouder als je accu's vol zijn.
Kijk eens of ze bij TI zo slim zijn geweest om dit in hun chip te bouwen! Dat zou pas echt nuttig zijn!
Groeten, Peper.

Een nuttige dumpload, dat vind ik goed gevonden.

Het nuttiger verwenden van energie in plaats van een dump load te gebruiken of de energie gewoon niet op te wekken ( Als ik het goed begrijp doet een regelaar precies dat ) is iets waar ik reeds langer over nadenk.
Onze zonnepanelen worden reeds rond de middag door de MPPT regelaar zo geregeld dat ze niks meer leveren. De accu´s zijn vol. Eigenlijk een enorme verspilling. In de winter is het een ander verhaal.
Een grotere accubank is onzinnig, je verbruik per dag verandert daar niet door. Je moet dus bij volle accu´s meer verbruik creëren.
Het Peltier element en het 12 v verwarmingselement voor de koelkast zijn ook niet echt een goede oplossing, de koelkast thermostaat bijstellen zal hetzelfde bewerkstelligen zonder knutselen.

Heb reeds gedacht aan alcohol stoken, wiet kweken, kuikentjes uitbroeden. Allemaal energie verslinders maar op een jacht niet goed te realiseren. Water maken via een elektrisch systeem, dat zou nog eens ideaal zijn. Is makkelijk te doen, alleen kost zo´n watermaker een fortuin, heeft erg veel onderhoud nodig en is enkel te gebruiken op zee.
Iemand andere ideeën om een dump load te vervangen ?

OldBawley schreef : De simpelste is het verwarmingselement van de boiler

Go west schreef :
Go west, hiermee is er een serieuze benadering van het probleem.
De spanningsregeling is met een buck-boost regelaar per mV instelbaar tussen 6 en 60V. De afgegeven stroom is dan afhankelijk van het vermogen dat de schroef in de generator stopt. Het vermogen dat de schroef opwekt is sterk variërend, de stroom naar de accu daarmee ook. De spanning kan verregaand constant blijven.
Een korte vermogenspiek van de schroef zal resulteren in een korte stroompiek naar de accu en de verbruikers. NIET IN EEN SPANNINGSPIEK! De boel blijft dus wel heel! Kan de accu een langdurige stroompiek niet meer verwerken, dan geeft dit aanleiding tot een verhoging van de accuspanning of daarmee het inschakelen van een dumpload (ballastweerstand) en een alarmering. Wordt het ballastweerstand vermogen dan omgezet in een temperatuurverschil, dan kun je ook dit 'accumuleren' in een koelkast. Dat bedoel ik met een 'nuttige dumpload'.

Bij het toepassen van veldregeling van de dynamo, moet er energie uit de schroef worden gebruikt om het veld te regelen en in stand te houden. Voordeel is dat het remmend koppel wel afneemt en de schroef minder slip gaat krijgen, dus sneller draait en dus ook meer spanning opwekt enz. Dit kan uitmonden in een spanning die de generator vernielt (bij een alternator verniel je dan de gelijkrichters). Er moet dus altijd een ballastweerstand aanwezig zijn (bij auto's is dit de startaccu, die mag nooit worden losgekoppeld van de alternator).

Bij systemen met een veldregeling voor regeling van het opgenomen vermogen, wordt het geheel overgedimensioneerd om de accu's snel vol te krijgen. Het systeem geeft dan een constante spanning af in een toerental bereik. Bij een elektronische buck-boost regeling is dit niet zinvol, hierbij leidt overdimensionering veel sneller tot overladen (en overlijden) van de accu. Je hoeft dus niet veel aan de schroef te vragen en daardoor remt de boot dus ook minder af.

Nu wordt het meer een levenswijze en zienswijze: Wordt het een Citroën 2cv of een Porsche 911. Met beiden kun je 100000km rijden. Met een Porsche doe je dat heel snel, met een 2cv doe je dat veel langzamer en veel goedkoper. De bijna krap gedimensioneerde installatie met een brushless DC generator en vaste magneten is de 2cv. De overgedimensioneerde installatie met veldregeling is de Porsche. De krap gedimensioneerde installatie zal de boot ook 'krap' afremmen, de overgedimensioneerde installatie zal de boot in potentie ook 'over'matig afremmen.

Het enige voldoende antwoord hierop is: als de accu's vol zitten, koppel de generator dan af (dat zou best elektromechanisch kunnen). Bij de "Ecolution" was dit niet mogelijk, ze hebben de schroef moeten stoppen door er een touw in te laten lopen en zo de schroef te stoppen. (nou, voordat ik een touw in de schroef laat vastlopen om de schroefasgenerator te stoppen... van alle onzalige ideeën vind ik dit de 'onzaligste')
Groeten, Peper.

Een mooie dumpload als je een koelbox met een Danfoss compressor hebt:

Isotherm Smart Energy Control

rooiedirk schreef :
Erg goed idee voor Nederland en alles Noordelijk daarvan. In de rest van de wereld is het eerder onzinnig. Wij hier in Griekenland hebben de zon om warm water te maken, tijdens de winter de houtkachel. Ook airco is te ver gezocht. Een goede windhapper op het voorluik werkt prima en kost peanuts.

Ik las in één van de reacties dat bij 3000 RPM 50Hz ontstaat.
Dat geldt alleen wanneer de generator slechts één poolpaar heeft.
Bij gangbarewindgeneratortjes zijn doorgaans 6 poolparen aanwezig en drie fasen.
Dat betekent Bij 500RPM 50Hz per fase. Bij drie fasen meet je 50Hz bij 166,67 RPM.
Een manier om met een HZ meter je RPM te meten wanneer je met een toerentellertje niet goed bij de molen kunt komen.
Wel er aan denken dat de metingen iets na ijlen dus alleen echt nauwkeurig bij stabiel toerental.



OldBawley,
Helemaal juist gesteld, maar ik heb wel ontdekt dat, wanneer de energie voorhanden is ik ook ietsje makkelijker wat meer ga gebruiken.
In de zomerzon let ik al niet meer zo goed op waar energie wordt verkwist.
In de winter kan ik drie dagen doorkomen met somber weer, daar zou dan die extra accu wel enig nut hebben.

Wanneer de accu spanning 13,7 V is schakelt de windmolen af, dit met een 4 polig relais wat de drie fasen kortsluit. Het vioerde kontact schakelt een LED zodat zichtbaar wordt dat de molen gestopt is.

Ik zou graag die kortsluiting vervangen door een dumpload die de boiler verwarmd.
Zeker nu het er naar uitziet dat het draaiend deel van die IstaBreeze ook wat stroom gaat leveren.

Ik zou de 230V gloeispiraal op die wikkeling kunnen aansluiten, niet gelijktijdig met 230V walstroom natuurlijk.
Het zal niet erg snel voor warm water zorgen, maar alle kleine beetjes helpen.
Zomers moet ik me aanpassen aan de warmte die het water zonpaneel geeft, vóór de middag geen heet douchewater, dat zou er iets door vervroegd kunnen worden.
Nu gebeurt het een enkele keer,alleen in de zomer, dat ik een 12V snoertje naar de buurman leg wanneer er geen stroom aan een steigertje is.



Gistereren de (water)stroom geankerd gemeten, was 0,7 knoop. Misschien gaat het lukken om met die emmer iets van electrische stroom op te wekken.

Saeftinghe schreef :
Bij 6 poolparen en 6 spoelen per fase in serie blijft het 50Hz!
Groeten, Peper.

Waarom afschakelen of dumploads toepassen, dat is toch helemaal niet nodig,
we hebben het over een buck/boost regeling, gezien de spanningen van de generator meestal boost.
Die regeling zet je op 14.2 of 14.4 en als de accu vol is, levert de buck/boost dus geen spanning, en vraagt dus ook geen vermogen van de generator, die gaat dus wat lichter draaien. En de spanning zal echt niet zomaar naar de 60V schieten denk ik.

It Paradyske schreef :
Voor een zonnepaneel is dit zeker waar! Voor een generator ben ik daar niet zo zeker van. Ik heb bij de bouw van mijn boosters (voordat jij mij aanraadde bij DX te kijken) zitten denken aan hoeveel windingen per volt ik zou moeten wikkelen om aan 56V te komen en met hoeveel wikkelingen ik niet boven de 20V voor de gate sturing zou komen. Dat is allemaal een kwestie van dV/dt. Na het verlies van drie IRF510's werd mij dit pijnlijk duidelijk!
Als je wikkelt krijg je onverbiddelijk met inductiepieken te maken. De generator zal zeker lichter gaan draaien, maar over de 'open klemspanning' ga ik geen enkele uitspraak doen! Wellicht is een 20V suppressordiode voldoende (zeker die nieuwe, die bereid zijn kortdurend 1500W te dissiperen) Misschien is een 100k bleeder van 1/4 W ook voldoende!
Groeten Peper.

captain koek schreef :
Gelukkig, ik schrok al toen ik een propeller van een modelvliegtuigje langs zag komen.

24v Dynamo's die in bedrijf zijn en "zomaar" los gekoppeld worden schieten rustig even door naar 60 volt, met als gevolg dat de dioden defect raakte.

Je kan toch overwegen om bij volle accu een schuntregelaar toe te passen die dan helemaal 100% kortsluit. Dan staat de windmolen vrijwel stil.
Bij schroefas dynamo's is dat lastiger en moet je dumpen in een shunt of de veldsturing uit zetten.

Ik zou er waterstof van maken voor de brandstofcel.

Oh, bedoel je soms een balancer zoals ik die voor m'n Li-ion cellen gebruik?

Waterstof voor een brandstof cel... hm, dat is weer zo gek niet! Jammer dat het wat lastig opslaat!
Groeten, Peper.

Bij 6 poolparen en 6 spoelen per fase in serie blijft het 50Hz!
Groeten, Peper.


Peper, Bij metingen kom ik toch tot iets anders, Waar maak ik de fout?
De metertjes ijlen iets na, dus een stabiel toerental is wel nodig voor goede meting.

Die lege spoel één wikkeling er op gelegd om uit te vinden hoeveel wikkelingen en welke draaddikte nodig is om bij zeer laag toerental al voldoende spanning te hebben.
Boormachine 600RPM op toerentellertje. Is 10RPSeconde, bij elke magneet wisseling van N naarZ keert de stroomrichting.
Zes magneet(pool)paren geeft dan 60Hz Dat meet ik met de Hz meter in de wisselstroomdraad.
Gelijkgericht komt daar 120Hz te voorschijn, de rimpel van beide sinushelften aan gelijke zijde van de nullijn.

Het omgekeerde bij m´n Sinusomvormer: Meten in een wisselstroom draad geeft 50Hz, maar wanneer ik de gelijkstroom voedingsdraad neem direct vóór de omvormer meet ik 100Hz. De rimpel die de omvormer veroorzaakt in de voeding.

Het toerental van de AirX is lastig te meten, en zeker niet gelijktijdig met de ampere meter.

Ik meet 74Hz als gelijkstroomrimpel, dat is 37 sinussen veroorzaakt door 3 fasen wisselstroom, is 12,33 sinussen per fase, dit veroorzaakt door 6 magneetparen is 2,05 sinussen per poolpaar.
Dit maal 60 seconden die in een minuut zitten geeft 123,333RPM

Hierbij meet ik een stroom van 3A.
Vóór er Hz gemeten kan worden moet er een stroompje lopen, De Hz meter zal dus na ijlen op de Ampere meter.

Het moeizame meten met de toerenteller komt redelijk in de buurt van dit meet resultaat.

50 foto´s van Ampere en Hz meter naast elkaar bevestigen het na ijlen en geven mij toch de indruk dat het een heel redelijke meting is.
Geen laboratorium meting natuurlijk, maar goed genoeg om een indruk te krijgen van toerental/stroomverhouding.

Afgezien van het niet erg nauwkeurig zijn, kan ik geen fout in de redenatie vinden.
Maar dat is heel vaak zo. Wanneer ik de eigen fouten zou herkennen zou ik ze niet maken.

Saeftinghe schreef : Dubbelfasige gelijkrichting geeft een 'dubbele' frequentie. Dat klopt dus!
Dubbelfasige gelijkrichting geeft een 'dubbele' frequentie. Dat klopt dus!

Enkelfasige gelijkrichting van 50Hz drie fasen geeft 150Hz als basis frequentie. Dubbelfasig gelijkrichten geeft een 'rimpel' van 300Hz.

Voor de uitleg van meer polen en toch een lage frequentie mail ik je een keer met een tekening, anders worden m'n posts nog langer!
Groeten, Peper.

Niet helemaal vergelijkbaar, maar mijn windmolentje schiet tot boven de 160V (als er iets fout gaat met de dump load )Bij 160V klapt de VDR beveiliging er uit.

Kunnen we tot een concensus komen?
Zoiets van:

"Bij magneto dynamische opwekking van energie is een surge van spanning altijd een optie."

Groeten, Peper.