Alternative Energie

Mein Projekt „Carport mit Solardach“ wurde von den Nachbarn abgeschmettert. Es hätte gut und gerne 14 m² Fläche für Solarmodule gegeben. Klagbare Gründe wurden kaum genannt. Dafür wurde erwähnt, dass die ästhetische Einfügung in die Architektur nicht erfüllt sei. Das ist dann halt Ansichtssache. Klagbares mag ich nicht! Man sollte solche Dinge mittels „XM“-Faktor (xundem Menschenverstand) regeln!

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Hühnerhof und Hasenstall, „besonders ästhetisch  gestylte Produktionsanlage“für biologische Eier und biologischem Hasenfleich erzeugt durch direkte und indirekte Sonnenenergie…

Man ist aus Prinzip dagegen. Ob die unbegründeten Absagen rechtlichen Aspekten Stand hielten, bezweifle ich.

Baute BT1
„Vavelas“ im Bunzli – „ästhetisches Einfügen“ in eine Architektur….

Von wegen Ästhetik brauche ich mir weder bezüglich Carport noch einer Solaranlage kaum grosse Gedanken zu machen. Es gibt da „gute“ Beispiele, die mich in der Annahme bestärken, siehe Bilder rechts!

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Das ästhetische „workmanship“ erzeugt unterschiedliche Produkte. Hier Brigittes Gartenanlage

Die Sicht bzw. die Sonne würde abgedeckt. Wenn man es aufs Papier bringt, sieht man, wie es wirklich wäre.

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Aus der Sicht des am meisten betroffenen Sitzplatzes verschwindet die Konstruktion hinter der jetzt stark zurück geschnittenen Weide…

Nun, ich kann damit leben. Ich brauche die Investition jetzt nicht zu tätigen und ich brauche das Problem „Schattenwurf“ momentan nicht speziell zu berücksichtigen.

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Carport FS25

Die Konstruktion des Carports werde ich trotzdem fertigstellen inkl. Zeichnungen und Varaianten samt statischer Berechnung. Die Pläne werden gelegentlich an Selbstbauer „vermarktet“!

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Carport FS 25 – Störfaktor – eine Ansichtssache!

Um mich mit der Solartechnik und -energie anzufreunden, habe ich eine Versuchsanlage aufgebaut. Sie funktioniert bereits! Es kommt kostenlos Strom und am Abend habe ich bereits an drei Orten im Haus Licht von der Sonne.

Solar Versuchsanlage5 Solarpanelmontage
Das Provisorium – Solarmodul mit 2 Achsen von Hand verstellbar, drei Schrägen: 30, 45 und 60°

Da Einspeisung und Subventionen und dergleichen für mich unerträglicher Ballast bedeutet, widme ich mich einer autarken Anlage. So wie eine Alphütte, die über keinen Netzanschluss verfügt. „Selber“ sei eines der ersten Worte in meinem Wortschatz gewesen so wird gesagt. Daher!

Solar Versuchsanlage6 Solarpanelmontage
Kaum ein Störfaktor!

Eine Momentaufnahme: Heute herrscht diffuses Licht. Messwerte:

Mittagszeit: 25 mA bei 22 V => Watt = Volt mal Ampère = 25×22 = 550 mW = (gerundet) 0,55W = 0,0007 PS; Um 17 Uhr immer noch diffus: es kommen noch 4,7 mA und 13,5 Volt. Nicht besonders viel, dafür vom Morgen bis am Abend…  Richtig gerechnet und gemessen?
Spannung messe ich zwischen den zwei Polen. Pfuus (Strom) messe ich mit dem Messgerät in Serie geschaltet während der Ladung. Das Modul „Peak Power“ hat eine Fläche von 33×30 cm,  eine Leistung von 4 Watt sowie  12 V Nennspannung und gibt max. 48 V.

Solar Versuchsanlage, PowerboxDas „Power-Unit“

Der Solarregler IVT, 12/24V 8 A sorgt für das „Lade- und Batteriemanagement“

Technische Daten
Systemspannung 12/24V
Modul-/Laststrom 8A
Eigenstromverbrauch 3mA
Temperaturfühler eingebaut
Ladeschlussspannung: Normal 13,7V/27,4V, Gasung deaktiviert 14,1V/28,2V, Temperatur-Kompensation -4mA/K/Zelle
Tiefentlade-Abschalt-Spannung: Abschaltspannung 11,1V/22,2V, Rücksetzspannung 12,6V/25,2V
Gasungsregelung: Gasung aktiv 12,4V/24,8V, Gasungs-Endspannung 14,5V/29V, Temperatur-Kompensation -3 mA/K/Zelle
Sicherung 10A
Temperaturbereich -25°C bis +50°C
Abmessungen 95 x 95 x 35mm
Gewicht 240g

Interessiert? Weitere Einzelheitensind in der Betriebsanleitung zu finden.

Die Versuchseinrichtung: Das „Power-Unit“ steht jetzt im Büro unter einem Pult und unter einem Stapel Papier, kaum sichtbar…

Die Kosten der Anlage :
Ein praktisch neuer Autoakku aus dem ausser Betrieb gesetzten zweitwagen mit einer Kapazität von  45 Ah                               Fr.   110.-   (mit dem Ausschauben des Autoss abgeschrieben). Preis: an die Haustür geliefert, Man kann sie auch für 60 Euro haben (plus Lieferkosten)
zwei Lampen 12 V, 3,5 W 200 LM  à Fr 25.-                                Fr.     50.-
1 Fluoreszenzlampe 12 V 7 W  400 Lumen                               Fr.     90.-   (lag seit Jahren ungebraucht herum, wäre heute sicher günstiger)
Ein Solarregler, Conrad: IVT, 12/24V 8 A                                   Fr.     56.-
Solarpannel: Phönix B103D  33×30 cm Peak Power
4 Watt, 12 V Nennspannung max 48 V                                          Fr.     65.-   (lag seit Jahren ungebraucht herum, Preis von heute etwa)
Kleinmaterial (Schalter Kabel, Stecker)                                          Fr.     20.-
Macht nach Adam Riese:                                                                         Fr.  391.-

Nehmen wir die drei Lampen, die zusammen 14 Watt brauchen: was kann aus dem Akku gezogen werden?
Akku: 45 Ah
2x 12 V/ 3,5 W  = 7/W =  0,58 A  (für die zwei kleinen Lampen)
1 x 12 V/7 W                     =   0,58 A (für die Sparlampe)
tot    =  1,16 A
45Ah/1,16 A = 38, 8 h
Theoretisch kann ich also etwa 38 Stunden Strom beziehen! Nun kann aber der Akku nicht bis aufs Blut ausgesaugt werden. Man müsste noch die Kennlinie kennen. Nehmen wir einfach die Hälfte, dann kann ich immer noch 19 Stunden Licht verbrauchen. Und tagsüber bei Sonne und auch bei diffusem Licht ladet das Panel! Wenn diffus: Es ladet , aber das ist dann praktisch wenig bis fast nichts.
Daraus folgt: Für die Stromsicherheit über mehrere Tage würde ein grösseres Akku-Reservoir benötigt.

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Power-Unit – alles in der Box: Akku , Solarladeregler, Bezugsanschlüsse

Wie steht es um die Rentabilität?
Das kann gar niemand richtig berechnen! Mit was soll verglichen werden? Ist der subventionierte Strom aus Deutschland massgebend? Ist der subventionierte Strom aus der Schweiz massgebend? Muss ein Mix der beiden herhalten?
Ist der Strom vom EW, den ich beziehe massgebend?
Ich rechne einmal gar nicht, weil ich weder die „Äpfel“ noch die „Birnen“ genügend kenne mit denen Frau Leuthard, das BA für Energie, Stromwirtschaft und die Politik ihr Unwesen treiben!

Der mit Papiergeld von der EZB via deutschen Staat subventionierte Strom, macht Schweizer Kraftwerke unrentabel. Wäre es umgekehrt, wäre die Schweiz schon längst am Pranger auf einer schwarzen Liste gelandet, danach in Strassburg und oder Brüssel gemassregelt worden. Gründe:  Wettbewerbsverzerrung, unlauterer Wettbewerb und dergleichen. Vermutlich hätte man sie auch zu Strafzahlungen in Milliardenhöhe verknurrt – und in Bundesbern hätte man das so verstanden, dass es im Zusammenhang mit dem „guten bilateralen Einvernehmen“ nichts anderes gäbe, als die Kröte zu schlucken – hoschenscheisserisches „Klein Beigeben“ wäre das Resultat der Übung.

Für weitere Kapazität und weitere „Investitionen“ werde ich im Internet die günstigsten Elemmente zusammensuchen. Dann wird etwas entstehen! Der obere Balkon muss dann herhalten. Ob die Nachbarn Freude daran haben werden frage ich nicht…! Das Geländer muss einige Solarelemente aufnehmen, die auch zumindest eine beschränkte Nachführung bekommen.

Die nächsten Schritte: Das Power-Unit bekommt ein Ampéremeter, welches bei Bedarf eingeschaltet werden kann (Tippschalter). Und für die Förderung des Verständnisses benötige ich noch einen einfachen Belichtungsmesser. Später gibt es eine motorisierte Nachführung um die Hochachse (muss  jetzt mehrmals am Tag von Hand vorgenommen werden) und um die Querachse.. Für die Hochachse sehe ich eine Zeitschaltuhr mit erhöhter Geschwindigkeit bei der Rückführung von der Abendposition auf die Morgenposition vor. Für die Querachse ist ein Lichtsensor in einem Rohr, welches auf die Sonne gerichtet ist als Geber angedacht. Jetzt habe ich drei Positionen: 60°, 45° und 30° fest. Vier Jahreszeiten: Sommer 30°, Frühjahr und Herbst 45°, Winter 60° bezogen auf die Waagrechte.

Was eine Rentabilitätsrechnung nie berücksichtigt: Der Zufriedenheitsaspekt – selbst etwas gestaltet zu haben!
Daher: Mir ist wichtig, was ich gewinne, als was ich (vielleicht) verliere!
Wer in einer Alphütte mit Solarstrom Licht macht, muss keine Gasflaschen oder Petrol für die Petrollampen transportieren!
Dem ist es egal, was der subventionierte EU-Strom kostet!

Der Wind könnte unterstützend wirken, vor allem wenn keine Sonne scheint. Dem Aspekt „Windmühle“ werde ich noch meine besondere Aufmerksamkeit schenken.

Um den Wind auch noch auszunützen kann ein leistungsfähiger Elektromotor in der Vorzugsrichtung zum Magnetfeld so eingestellt werden, dass er als Generator optimiert läuft. Ein Brushlessmotor ist heute preiswert zu erstehen. Als Antrieb können drei Halbschalen wie beim Anemometer genügen. Sollte es um den Preis gehen, dann gibt es billige Motoren, die zwar einen schlechteren Wirkungsgrad haben. Man nimmt einfach zwei oder mehrere,  die in Zahnradrad greifen. Der „Propeller“ und die Halbschalen werden dem Widerstand entsprechend dimensioniert.

Die Elemente des Windbaumes scheinen mir vorläufig eher zu teuer und für meine Zwecke kaum geeigent. Aber einmal kommen sie preiswert auf den Markt. Dann sieht die Sache vielleicht anders aus.

Was noch zu bemerken wäre: Falls sich im Power-Unit doch etwas Gas ansammeln sollte, kann es sich leicht verflüchtigen (nach oben und nach unten). Es wird also nicht „chlepfen“! Der Akku ist eine Gel-Batterie!

Lohnt es sich Energie aus dem Wind zu gewinnen?

Erst jetzt fällt mir auf: Immer wenn ich zum Fenster hinaus schaue, windet es gerade nicht….! Um es etwas genauer zu wissen, gehe ich erst einmal etwas pragmatisch vor: Eine Stange mit einem weis-rot farbenen Streifen könnte der  Visualisierung dienen. Die beste Windanlage nützt ohne Wind nichts!

Quizfrage:Wo ist der Wind, wenn er nicht geht?

Ich könnte eine „Windmühle“ nur auf meinem Grundstück aufstellen. Dazu gäbe es folgende Möglichkeiten:
Hausdach, Giebel => könnte schnell eine Bewilligungsfrage aufwerfen.
Garten über der Garage => Nachbar Altersheim, die hören zwar nicht mehr so gut aber es könnten Einwände kommen, wenn das „Ding“ Lärm erzeugt.
Garten beim UG => Bei Talwind  und bei Bergwind kanalisiert sich hier die Luft zwischen Gebäuden, Häufigkeit unbekannt, obwohl wir doch täglich mehrmals aus dem Fenster schauen!
Also: Zuerst Wind abschätzen vor Messen! Dann sehen wir weiter!

Das Sarnerseebecken und die Umgebung liegen in einer Senke. Die ist  von den starken Winden abgeschirmt! Thermisch bedingte Winde kommen wegen der Stabilisierung durch den See meist erst spät im Tagesverlauf auf. Gelegentlich kommt Föhn aus dem Melchtal oder wir haben einen „Rothorn-Föhn“ bei Westwind, ähnlich dem Pilatusföhn in Luzern.

Rothorn- - PilatusföhnFöhn: Etwas feuchte Luft wird über ein Gebirge geschoben oder abgesogen. Es entsteht aufsteigende Luft die sich adiabatisch abkühlt (1°/100 m) bis sie kondensiert und ab Kondensationsniveau sich noch weiter abkühlt (mit 05°/100 m). Wasser wird in Form von Regen ausgeschieden. Die nun veränderte Luft sinkt ab und nimmt auf der ganzen Höhe um 1°/100 m zu. Auf dieseWeise entsteht warme und trockene Luft. Beim Pilatus- wie beim Rothornföhn kommen die Föhnmauer und das Föhnfenster nicht so markant vor wie bei einem Südföhn über die Alpen. Dies deshalb, weil der Druckunterschied von Hoch zu Tief im Vergleich geringer ist!

Adiabatische (Talwinde) und katabtische Winde (Bergwinde) wirken hier wenig ausgeprägt. Wir selber sind in einer windgeschützten Position, was für die Wohnlage vorteilhaft ist.

Die Leistung des Windes lässt sich mathematisch wie folgt fassen: Die Formel für die Leistung (P) in Watt pro m² lautet: P = ½ *1.225 *v³. (oder P = 1/2 A ro cp v³; => ro = 1,2041 kg/m³ (Luftdruck in Küstennähe), A =  m² (die vom Wind überstrichene Fläche vom Rotor), Cp = Wirkungsgrad/Leistungsbeiwert der Anlage, V = Windgeschwindigkeit in m/s

Leistungstabelle
In der unten stehenden Tabelle finden sich die Leistungen in W/m² für bestimmte Windgeschwindigkeiten. Berechnet für eine Luftdichte von 1.225 kg/m³ bei 15°C. Die Luftdichte erhöht sich mit fallenden Temperaturen. Je höher die Luftdichte desto höher der Energiegehalt der Luft.

Windleistungstabelle
Die Milchmädchenrechnung:
Der Windgenerator Phaesun Stormy Wings 600_24 310127 leistet (bei 10m/s = 36 km/h) nach Prospekt 600 W; Der Hauptrotor-Ø 1,75 m = 2,4 m²
Der Wirkungsgrad eines Propellers, bzw. eines Windrades liegt etwa bei 40% (ohne Verschmutzung durch gehackte Insekten, Wasser bei Regen und so!)
Wenn ein minimaler Wind von etwa 10 m/sec bzw. 36 km/h nötig wäre, könnten etwa 40% von 612,5 = 245  W/m² abgeholt werden. Bei einer Fläche von 2,4m² entsprechend 590 W; das Versprechen des erwähnten Modells geht mit 600 W  fast auf. Daraus schliessich, dass es sich um Entwurfsdaten handelt!
Ich frage mich aber wie die weiteren Verluste zu berücksichtigen wären: Wirkungsgrad Generator gut geschätzt: 95%, Getriebe zum Motor 95%, Leitung etc. bis zum Verbraucher 95% = 0,95 x 0,9 x 0,95= 0,86 Wirkungsgrad gesamt.
Der Windgenerator Phaesun Stormy Wings 600_24 310127 leistet (bei 10m/s) 600 W bzw. 590 W x 0.86 = 505 = 500 W
Was kann aus der Anlage herausgeholt werden?
Ausnutzungsgrad = Jahresertrag (Wind)/ Anklagen-Nennleistung

1. Die Windenergie-Karte der Schweiz  gibt einen ersten wichtigen Aufschluss:

Windenergiekarte CH Sachseln
Windenergieangebot an meinem Standort

Die hellgrüne Farbe bedeutet geringe Windenergie von < 2,5 m/s, der rote Kreis betrifft „mein Standort“; Dargestellt wird der Jahresmittelwert 1987—2006 der Windgeschwindigkeit 50, 70 und 100 m über Grund. Die Interpolation geschah mit Hilfe von ca. 200 langjährigen und temporären Messstationen der Schweiz. Quelle: wind-data

Folgerung: Wegen des ungünstigen Windstandortes, lohnt sich die Nutzung des Windes kaum. Die Messhöhe beträgt 50 m ü. GND. Da meine Anlage tiefer liegen würde, sind die Werte noch schlechter. Der Eindruck, dass es gerade nicht windet, wenn nach draussen geschaut wird, ist bestätigt! Nur um ein paar Böen oder Einzeltage mit etwas Wind oder allenfalls kurzfristige Wind bei einem Frontdurchgang zu nutzen bringt zu wenig. Der Wind soll bleiben wo er ist und wirken wo er will. Mir braucht er keine Dienste zu leisten – schade eigentlich., denn technisch gäbe es interessante Lösungsansätze. Die lasse ich jetzt einmal im „Ordner“.

Solar Versuchsanlage4 Solarpanel
Das Balkongeländer dient künftig als Panel-Träger, verbunden mit einem Sichtschutz

 

 

Die kleine Versuchsanlage wird bald Konkurrenz bekommen. Das Balkongeländer eignet sich hervorragend für einen Sichtschutz mittels Solarpanels! Zwar wird aus ästheischen Gründen eine Nachführung nur beschränkt möglich sein. Der damit verbundene Verlust wegen nicht idealer Einstrahlung muss in Kauf genommen werden. Falls noch mehr Solarfläche erforderlich wird, kann ich das Hausdach dafür nutzen!

Die Beschaffung eines Windmessgerät – Datenloggers für die Ermittlung der Windverhältnisse kann ich mir sparen!

Die Rueder haben jedoch über Rehag auf 850 m. ü. M. eine „windträchtige“ Lage! Die sollten ihr Projekt unbedingt weiterführen! Mehr unter: Windkraftanlage – Gratisenergie aus der Luft

Die Rueder sind in der Windfrage gespalten! Warten wir ab!


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