Transportables Savonius Windrad als Upcycling Projekt

Transkript

1 Transportables Savonius Windrad als Upcycling Projekt Klimaaktiv Challenge 2017

2 Beschreibung Als Tiroler in Wien gibt es EINE Sache, an die ich mich nie gewöhnen werde und das ist der ständig wehende Wind im Wiener Becken, der mir immer wieder Kopfschmerzen verursacht. Oft schon dachte ich mir: Warum sollte man sich das nicht zu Nutze machen, wie es auch die Großen Energieversorger schon vormachen? Ein stationäres Windrad ist in einem Mietshaus natürlich auch nicht praktikabel und eine große, schwere Apparatur auch nicht. Es begann auf einer Serviette beim Frühstück und nach ein wenig Materialsuche ging es auch gleich ans Werk. Aus einem alten Rollup Board, Abfallsperrholz, einem Stück Acrylrohr, einem ausgemusterten Schrittmotor, einer Werbegeschenk Powerbank, ein paar elektronischen Bauteilen und Kleinmaterial entsteht ein faltbares, transportables Savonius Windrad mit dem man seine Geräte per Usb aufladen kann. Web: Danke an Thomas Benge für seine prompte Hilfe

3 Materialliste Alle Teile sind Vorschläge und können auch durch andere Materialien ersetzt werden Mechanische Teile - 1x Rollup Board mit 85cm Breite (Die Teleskopstange, die Transporttasche und die Leinwand werden verwendet) - Mindestens 150mm x 600mm, 5 Schicht Sperrholzreste 5mm dick - Mindestens 100mm x 500mm, beidseitig kaschierte Schaumplattenreste 3mm dick - 1x Durchmesser 100mm Acryl Abflußrohr, 200mm Lang - Mindestens 200mm x 300mm Acrylplattenreste, 5mm dick - 3mm Gewindestangen mit Muttern als Fixierung der einzelnen Teile - ca. 12m leichtes Kunststoffseil - 3 Zeltheringe - 1x Rundstahlstab mit Durchmesser 8mm, mindestens150mm lang - 3x Kugellager mit Innendurchmesser 8mm Elektronische Teile - 1x Powerbank mit 1000 mah Leistung und getrenntem Ein/Ausgang - 1x Schrittmotor 24V - 2x Brückengleichrichter (Diotec B40R Round 80 V 2 A Einphasig) - 1x Micro Usb Kabel - 1x Lochraster Leiterplatte - Diverse Kabel bzw. Schaltlitzen - StepDown Modul (LM2596 DC-DC 4V-35V to 1.23V-30V) Werkzeug - Akkuschrauber - Metall- und Holzbohrer von 3mm bis 15mm - Stanley Messer, Schere, Lineal, Permanent Marker - Diverse Klebstoffe (Pattex, Superkleber, Heißklebepistole...) - Lötkolben, Lötzinn, Flußmittel - Drehbank - Lasercutter - Bandsäge - 3D Drucker

4 Nach zerlegen des Roll- Ups und fixieren der Leinwand auf einem großen Tisch wurden die einzelnen Windradflächen wie folgt aufgezeichnet. Die Leinwand mit einer Größe von 2000mm x 850mm wurde in 2 längliche Teile von jeweils 2000mm x 425mm geteilt. Die 2000mm bekamen bei 600mm, 1200mm und 1800mm eine Markierung und bei der Letzten wurden die Bahnen mit einer Zugabe einer Lasche von 30mm abgeschnitten. Eine Komplette Seite besteht aus einer Bahn mit 1200mm voller breite und dann verläuft sie schräg bis auf eine Breite von 80mm bis zur Lasche, die somit 30mm x 80 mm hat.

5 Das Windrad besitzt insgesamt 4 Verstrebungen, welche bei 0mm, 600mm, 1200mm und 1800mm angebracht werden und aus 8mm dickem Sperrholz mittels einer Bandsäge ausgeschnitten werden. Jede Verstrebung besitzt eine Länge von 500mm und durch <3mm breite Einschnitte an den Seiten werden später die Windradflügel eingesteckt. Die Einschnitte sind 5mm und 450mm von den Enden entfernt und besitzen eine Tiefe von 25mm, was der Hälfte der Breite einer Verstrebung entspricht. Die ersten 3 Verstrebungen sind ident und durch die danach spitz zulaufende Leinwand ist die vierte eine verkürzte Version der anderen. Jede Verstrebung bekommt in der Mitte ein Loch durch welches das Alu-Rohr des Roll- Ups gesteckt wird. Die Abstände der Verstrebungen sind jeweils 600mm. Die Verstrebungen, sowie die Aluminium Teleskopstange werden per Klebeband am Tisch fixiert und jede Verstrebung, sowie die Übergänge zwischen den einzelnen Rohren bekommen eine 3mm Bohrung, durch die eine Gewindestange gesteckt und mit 2 Muttern fixiert wird.

6 Aus der beidseitig kaschierten Schaumplatte mit 3mm dicke werden für jeden Flügel 3 Streifen mit jeweils 8mm breite und 465mm Länge geschnitten, welche an den Positionen 0mm, 600mm und 1200mm mit einem Überstand von 20mm links und rechts verklebt werden. Während das Ganze Trocknet kann man sich mit der Basis und der Elektronik beschäftigen. Um ein schönes Gehäuse zu bauen und Einblick in die Technik zu bieten, habe ich mich für ein Acryl Rohrstück entschieden, welches mit am Laser geschnittenen runden Acryl Unterteilungen versehen wurde um den Schrittmotor, den Gleichrichter, den Spannungsregler und die Powerbank unterzubringen. Ein erster Versuchsaufbau, wobei der Schrittmotor mit einem Akkuschrauber angetrieben wurde zeigt, dass es sehr gut und wie gewünscht funktioniert.

7 Der Zusammenbau des Herzstückes geht wie folgt voran: Als Erstes werden die vorbereiteten Kugellager in die gelaserten Löcher der Acrylstücke eingeklebt, wobei darauf zu achten ist, dass man nicht versehentlich das ganze Lager unbeweglich macht. Die Platte die am Windrad ganz oben als Stabilisierungsteil verwendet wird erhält zusätzlich 3 Löcher in welche die Halteschnüre eingeknotet werden. Diese dienen später mit den Zeltheringen als Verspannung damit das Windrad beim Einsatz nicht umfällt. Um die Welle des Windrades mit dem Schrittmotor zu verbinden wurde ein Alu Verbindungsstück gedreht welches sich durch entsprechende Löcher im Acrylrohr mittels eines Schraubenziehers arretieren lässt. Zusätzlich wurde ein Loch gebohrt und dann mittels einer Feile erweitert in welches dann die Powerbank geschoben werden kann. Da die Alu Teleskopstange einen größeren Innendurchmesser als der Rundstahl hat wurden entsprechende Buchsen 3D Gedruckt welche den Spalt schließen und eine Verbindung gewährleisten.

8 Die Elektronik besteht aus einem Micro Usb Stecker, einem LM2596 DC-DC 4V-35V to 1.23V-30V Step Down Power Modul, 2 Stück W10M Brückengleichrichtern und einem Kondensator. Für beide Wicklungen des Schrittmotors ergibt sich das unten ersichtliche Schaltbild und wurde auf einer Standard Lochrasterplatine mit Lötpunkten realisiert. Durch betreiben mit einem Akkuschrauber wurde das Step Down Modul auf 5V eingestellt um Schäden an der Powerbank zu vermeiden.

9 Nach der ersten Endmontage kann Das Windrad getestet werden. Ich habe den Prototypen zur Kontrolle wieder zerlegt und die Teile wurden in die Tasche des Roll- Up boards eingepackt. Perfekt zu transportieren, wenn das Wetter wieder besser wird steht der erste Einsatz auf der Donauinsel bevor. Die Bauzeit betrug in etwa 12 Stunden, wobei Materialsuche und ersten Skizzen auch noch einige Stunden ausmachten. Viel Spaß beim Nachbauen. Modifikationen meines "Proof of Concept" sind absolut erwünscht. Christoph