{"id":10282,"date":"2023-07-21T17:20:12","date_gmt":"2023-07-21T15:20:12","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bastel-bastel.de\/blog\/?p=10282"},"modified":"2023-08-06T11:16:33","modified_gmt":"2023-08-06T09:16:33","slug":"spargelwindrad-fuer-den-garten","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bastel-bastel.de\/blog\/index.php\/2023\/07\/21\/spargelwindrad-fuer-den-garten\/","title":{"rendered":"Spargelwindrad f\u00fcr den Garten!"},"content":{"rendered":"\n
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Wir bauen uns ein Windrad, mit dem wir komplett autark sind, uns vom Netz abkoppeln und auf unserer eigenen Strominsel leben – Freie Energie f\u00fcr alle!<\/strong><\/p>\n\n\n\n

OK, das war der Clickbait<\/a><\/strong>, jetzt mal im Ernst:
Windr\u00e4der<\/a> haben mich schon immer fasziniert.<\/strong>
Wind gibt es schon seit Anbeginn der Zeit und schon vor tausenden Jahren haben die Menschen sich die Kraft des Windes<\/a> nutzbar gemacht.
Nur in der Neuzeit, in der Meinungen durch Konzerne gesteuert werden und niemand mehr selber denken will, sind Windr\u00e4der<\/a> etwas aus der Mode gekommen.
Lieber irgendwas verbrennen, das man aus dem Boden kratzen muss, damit die Umwelt zerst\u00f6rt und f\u00fcr dessen Beschaffung man erst mal Kriege f\u00fchren muss.
H\u00f6rt sich bekloppt an, ist aber so und die Mehrheit der Bev\u00f6lkerung findet das gut!

Dabei gibt es heute viel mehr M\u00f6glichkeiten als fr\u00fcher, sich freie Energie nutzbar zu machen.
Solar, Wind, Wasser – man muss nur zugreifen.
Mit freier Energie meine ich \u00fcbrigens nicht die Vodoo-Version aus der Schwurbler-Ecke, sondern die Energien, die uns umgeben, die wir direkt nutzen k\u00f6nnen, wenn wir unser Hirn und moderne Technik einsetzen. Politiker nennen das „erneuerbare Energien“, sprechen davon, wie toll das w\u00e4re, tun aber alles daf\u00fcr, dass m\u00f6glichst nur die Konzerne davon profitieren – man will ja sein Aufsichtsrat-Altersruhep\u00f6stchen nicht wegoptimieren.

Zum Ausprobieren und als Experiment bastel ich jetzt einfach mal ein Windrad und schaue, was dabei herauskommt.<\/p>\n\n\n\n

Wir bauen uns ein Windrad f\u00fcr den Garten – los geht es!<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

Wof\u00fcr wollen wir ein Windrad?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Nat\u00fcrlich muss man zuerst Ziele setzen: WAS genau will ich basteln?

Die Idee besteht darin, mit dem Windrad Strom zu erzeugen.
Nennenswerte Energie wird man in einem kleinen Garten damit sicher nicht ernten k\u00f6nnen.
Die ganzen dubiosen Windrad-Angebote in diversen Internet-Shops, die man sich in den Garten oder aufs Dach stellen kann und die angeblich den kompletten Strombedarf abdecken, vergessen wir einfach mal.
Das meiste davon ist absolut gelogen!
Die billigen Teile taugen nichts und die guten sind zu gro\u00df, oder zu teuer.

Innerhalb eines Ortes darf man zwar Windr\u00e4der installieren, aber das hei\u00dft ja nicht, dass die Nachbarn damit einverstanden sind. So ein genehmigungsfreier 10m-Mast mit einem Windrad ist also keine Option.
Mitlesende Nachbarn k\u00f6nnen sich also wieder entspannen!

Die Kraft des Windes darf nicht untersch\u00e4tzt werden – je gr\u00f6\u00dfer die Anlage, desto weiter fliegt sie bei Sturm, wenn man nicht fachgerecht gearbeitet hat.

Also bleiben wir einfach mal bei einer Hobby-Anlage.<\/strong>
Nat\u00fcrlich soll das Ding Strom erzeugen.
F\u00fcr mein Projekt w\u00e4re es sch\u00f6n, wenn man damit etwas Gartenbeleuchtung versorgen k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n\"\"\n\n\n\n

Vertikal oder horizontal?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die meisten Windr\u00e4der sind horizontal aufgebaut, also ein Mast, obendrauf eine Gondel und daran ein Propeller mit angeh\u00e4ngtem Generator. Die Drehachse liegt hier horizontal
Aber die Dinger brauchen viel Platz.
Nicht nur in der H\u00f6he, sondern da sie sich immer in den Wind drehen, auch ringsherum. Mit einem 2 m Windrad braucht man schon einen mindestens 3m-Mast (mehr ist besser), einen dicken Pfosten, Abspannungen und vieles mehr. Viel zu viel Aufwand.

Vertikal-Windr\u00e4der sind viel einfacher und platzsparender.
Die Achse steht senkrecht und die Windradfl\u00fcgel drehen sich wie bei einem Karussell.
Daf\u00fcr sind sie aber leider auch weniger effizient.
F\u00fcr meine Anwendung aber bestens geeignet, weil einfach zu basteln.
Ich entscheide mich f\u00fcr ein vertikales Windrad.<\/p>\n\n\n\n

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Erstes Windrad<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Das erste Windrad im 3D-Druck habe ich bereits 2017 erstellt.<\/a>
\u00dcber 2 Tage hat mein 3D-Drucker daran gewerkelt.
Das Ding war eine Fertigvorlage aus dem Internet und es hat sogar super funktioniert.
Das hei\u00dft, es hat sich gedreht.
Energie hat es nat\u00fcrlich nicht erzeugt.
Es war ein reines Windspiel.
Leider war nur 2 Wochen nach dem Druck eine Familienfeier und das Windrad wurde Opfer eines Fu\u00dfballs. (Nein, es war ein Erwachsener, nicht die Kinder!)

Seither habe ich immer wieder zum Thema Windrad nachgedacht und wollte irgendwann so ein Ding basteln, aber immer waren irgendwelche anderen Dinge wichtiger.

Immerhin konnte ich im Kopf bereits ein Modell aust\u00fcfteln.
Ich bastel gerne modulare Dinge, die sich beliebig kombinieren und ver\u00e4ndern lassen.
Wieso ein gro\u00dfes Windrad, wenn man viele kleine nehmen kann?
Der Bauraum des 3D-Druckers ist zudem sehr begrenzt.
Wie kann man am besten ein GROSSES Windrad mit einem KLEINEN Drucker drucken?
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So kam ich zum Spargelwindrad<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Idee war also da, nur die Zeit fehlte.
Irgendwann habe ich dann doch angefangen und mir die ersten Teile in Freecad konstruiert und gedruckt und verworfen und neu konstruiert und gedruckt – mit vielen Pausen dazwischen.<\/p>\n\n\n\n

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Die ersten Windradfl\u00fcgel waren viel zu kompliziert, also habe ich sie immer weiter vereinfacht.
Im Foto sieht man den ersten Prototypen, den ich auch montiert habe.<\/p>\n\n\n\n

Da ein einzelner Fl\u00fcgel nicht immer optimal im Wind steht, sind 2 \u00fcbereinander montierte Fl\u00fcgel besser, die um 90\u00b0 gegeneinander versetzt sind.
Um Kosten zu sparen, sollten m\u00f6glichst nur vorhandene Teile zum Einsatz kommen.
Die Fl\u00fcgel im 3D-Druck, in der Mitte eine 8mm Gewindestange.
Die Fl\u00fcgel mit M8-Muttern fixiert.
Die Stange oben und unten mit Kugellager gelagert, fertig.
Simpel und einfach.
Als ich dann 2 Fl\u00fcgel fertig hatte und die Gewindestange in die Hand nahm, war mir diese zum Abs\u00e4gen zu schade – au\u00dferdem, warum nicht ein gr\u00f6\u00dferes Windrad bauen?
Mehr durchstr\u00f6mte Fl\u00e4che gibt mehr Power!<\/p>\n\n\n\n

Weil die Stange \u00fcber 1m lang ist und weil die Windradgegner bei den gro\u00dfen Windr\u00e4dern immer von „Verspargelung der Landschaft“ reden, nenne ich mein Windrad das „Spargelwindrad f\u00fcr den Garten“<\/strong>
Die Breite der Fl\u00fcgel ist durch den Druckbereich des 3D-Druckers begrenzt.
Die H\u00f6he nur durch die L\u00e4nge der Gewindestange.
Da die vom Wind durchstr\u00f6mte Fl\u00e4che m\u00f6glichst gro\u00df sein sollte, wird das Ding jetzt einfach h\u00f6her, l\u00e4nger, spargeliger!<\/p>\n\n\n\n

Statt 2 Fl\u00fcgel gibt es jetzt also so viele, bis die Stange voll ist.<\/p>\n\n\n\n

Nach Monaten, in denen die ersten Teile nur im Keller herumlagen, habe ich mich dann am 21.7.2023 endlich aufgerafft und mal provisorisch etwas zusammengeschraubt.<\/p>\n\n\n\n

Ein Holzgestell f\u00fcr 2 Windrad-Spargel – wie gesagt, das Ding ist ja modular.
Auf dem Foto ist erst ein Teil installiert, der Rest ist noch im Druck.
Theoretisch k\u00f6nnte man 100 St\u00fcck davon am Gartenzaun nebeneinander aufstellen und dann wirklich ein Haus damit versorgen. Aber das ist ein anderes Thema.
Nicht auszudenken, wenn das ein deutsches Forschungsinstitut weiterentwickeln w\u00fcrde und die Chinesen das Konzept dann klauen und solche Teile billig auf den Markt werfen.
Unser Energieproblem w\u00e4re gel\u00f6st!<\/p>\n\n\n\n

Beispiel: Unsere Garage ist 6m breit. Da pfeift der Wind dr\u00fcber.
Ein Windrad nach diesem Konzept mit 1m H\u00f6he, etwas nach hinten versetzt, ist von der Stra\u00dfe nicht\/kaum sichtbar. Es w\u00e4ren aber 6 m x 1 m = 6qm durchstr\u00f6mte Fl\u00e4che!
Da w\u00fcrden 4 Windradspargel x 6 m = 24 Windradspargel nebeneinander passen.
Wenn so ein Teil im Schnitt nur 5 Watt erzeugt, w\u00e4ren das 120W, genug, um einen Teil der Grundlast abzudecken.
Teurer als Fotovoltaik, aber der Wind weht auch im Winter und bei Dunkelheit.
Als Erg\u00e4nzung zur Fotovoltaik w\u00fcrde sich das sicher gut machen.

Hergestellt in Deutschland – unbezahlbar. Vom Chinesen geliefert – keine 500,- Euro f\u00fcr alles bei 6m x 1m.
Es k\u00f6nnte so einfach sein.
10 m Zaun? Warum nicht mit Windradspargel? 2 Meter hoch, das w\u00e4ren dann 80 Windradspargel, da w\u00e4ren wir schon bei 400 Watt! Statt eines Maschendrahtzaunes oder \u00e4hnlichem.
Aber genug getr\u00e4umt.
Fangen wir mal ganz klein an!<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Der Windrad-Spargel w\u00e4chst!<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Aus Holzresten habe ich ein Gestell f\u00fcr den Prototypen gebastelt.
Im 3D-Druck einen Halter f\u00fcr die Kugellager erstellt – herk\u00f6mmliche Kugellager vom Discounter.
Gibts im 10er-Pack billigst.
Pro Windrad-Spargel ben\u00f6tigen wir 2 (oben\/unten)
Eine 8mm Gewindestange vom Baumarkt oder auch im 10er-Pack aus dem Web (viel billiger und meistens auch nicht so verbogen!)
Dann die Windradfl\u00fcgel im 3D-Druck, da ben\u00f6tigt man vor allem Geduld.
8-9 St\u00fcck passen auf eine Gewindestange, Druckzeit: 4 Stunden pro Teil.
Gesamtkosten f\u00fcr einen Windradspargel: keine 10,- Euro.<\/p>\n\n\n\n

Alles zusammengeschraubt und in den Garten gestellt.
Nat\u00fcrlich war es gerade jetzt absolut windstill!<\/p>\n\n\n\n

Kurze Zeit sp\u00e4ter kam Wind auf und das Windrad drehte sich tats\u00e4chlich!<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die erste Spargelstange<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Am n\u00e4chsten Tag habe ich noch 3 Fl\u00fcgel gedruckt und die erste Spargelstange ist fertig.
Die Fl\u00fcgel wurden mit M8-Muttern an der Gewindestange befestigt und mit Sekundenkleber fixiert.
Ein Fehler im Prototyp ist nat\u00fcrlich gleich sichtbar – unten h\u00e4tte ich mehr Leerraum lassen sollen.
Aber daf\u00fcr ist es ja ein Prototyp.
Damit die Kugellager nicht rosten und das Windrad sich auch reibungsfrei dreht, habe ich noch eine Abdeckung erstellt und im 3D-Druck erstellt<\/p>\n\n\n\n

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Der innere Ring der Abdeckung entspricht dem inneren Ring des Kugellagers, die \u00d6ffnung ist genau 8 mm f\u00fcr die Gewindestange.
Die Abdeckung ist 5 mm gr\u00f6\u00dfer, als das Kugellager, das sollte direkten Regen abhalten.
Zudem habe ich noch Keramik-Ketten\u00f6l angebracht, das ich sonst f\u00fcrs Fahrrad nutze.<\/p>\n\n\n\n

Die erste Spargelwindrad-Stange ist damit fertig.
Im Prototypen-Halter passen 2 Stangen rein, aber erst einmal geht es mit dem Generator weiter.
Die Gewindestange ist 100 cm lang, die durchstr\u00f6mte Fl\u00e4che betr\u00e4gt 0,8m x 0,25m.
Das sind gerade einmal 0,2 m\u00b2, damit l\u00e4sst sich nat\u00fcrlich kein Haus versorgen.
F\u00fcr ein paar Garten-LEDs sollte es aber reichen.
Bei 9 km\/h (2 Bft) Windgeschwindigkeit dreht das Windrad schon ganz ordentlich, die B\u00f6en erreichen beim Test ungef\u00e4hr 22 km\/h.
Der Garten ist leider (abgesehen vom Windrad eher „zum Gl\u00fcck“) ziemlich windgesch\u00fctzt.
Das Windrad ist ein Langsaml\u00e4ufer, ich sch\u00e4tze mal, dass das Teil auch bei Sturm nicht viel mehr als 5 Umdrehungen pro Sekunde macht, das w\u00e4ren 300 U\/min.
F\u00fcrs erste Generator-Tests nehme ich fertige kleine Getriebemotoren mit 12V.
Einen mit 100U\/min und einen mit 300 U\/min Nenndrehzahl.
Mal sehen, ob das Windrad die Dinger \u00fcberhaupt anschieben kann und ob dann auch Energie erzeugt wird.
Erst einmal muss ich Motorhalter konstruieren.
Es bleibt spannend!

In gro\u00df k\u00f6nnte man solche Windr\u00e4der auch irgendwo ins freie Feld stellen.
2 -4 Meter hoch, wie eine Litfa\u00dfs\u00e4ule. Das d\u00fcrfte schon ein bisschen Energie bringen.
Oder eben viele kleine nebeneinander, als Zaun.

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Design\u00e4nderung<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Die Rotoren erweisen sich als zu einfach und nicht wirklich effizient.
Ich probiere mal ein Savonius-\u00e4hnliches Design.
Dank des 3D-Drucks kann man ja problemlos mit verschiedenen Ideen spielen, \u00fcben, lernen.<\/p>\n\n\n\n

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Vorteil der neuen Konstruktion:
Durch die beiden Halbscheiben, die zueinander versetzt sind, wird der Windradspargel breiter (30 cm statt 20 cm) und damit leistungsf\u00e4higer. Der Druckraum ist ja auf 20 cm begrenzt!
Durch die \u00dcberlappung dr\u00fcckt ein Teil des Windes durch die Mitte die gegen\u00fcberliegende Schaufel an, die gerade gegen den Wind arbeiten muss. Au\u00dferdem ist rund windschnittiger, als flach.
Die beiden neuen Rotoren drehen besser und schneller, als die erste Stange mit den 8 Schaufeln!
Die beiden H\u00f6cker oben sind Aufnahmen f\u00fcr den Generator, der sp\u00e4ter noch eingebaut wird.
Da kann ich dann verschiedene Motoren\/Generatoren von oben einschieben, der Anschluss erfolgt \u00fcber eine Wellenkupplung. Der Generatorblock wird dann nicht einmal festgeschraubt, sondern nur eingeschoben.
Die maximale Arbeitsh\u00f6he des 3D-Druckers liegt bei 25cm, daher werde ich auch noch versuchen, die Rotorbl\u00e4tter h\u00f6her zu drucken. Man tastet sich langsam heran.<\/p>\n\n\n\n


Der Generator!<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Mal sehen, ob wir mit dem Windrad auch Strom erzeugen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

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Ich habe mir einen kleinen 12V-Motor besorgt. Mit Getriebe f\u00fcr maximal 200 U\/min.
Das Teil hat 3 Watt und sollte das hoffentlich auch als Generator aushalten.
Ich schreibe ausdr\u00fccklich nicht von „erzeugen“.
Erst einmal geht es darum, ob das Windrad den Motor \u00fcberhaupt bewegen kann!

Der Anschluss erfolgt von oben \u00fcber eine Wellenkupplung auf die 8mm Gewindestange.
Ich habe links und rechts 2 Einsch\u00fcbe auf den Windradhalter montiert und die Motorhalterung wird einfach eingeschoben und \u00fcber die Wellenkupplung fixiert.<\/p>\n\n\n\n

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Der 3D-Druck ist etwas unsauber, aber die Funktion ist gegeben.
Links und rechts ein Halter, dazwischen sieht man den Motoreinschub. <\/p>\n\n\n\n

Die n\u00e4chsten Bilder zeigen die Motoraufnahme nochmal im Detail.
Der Motor wird einfach von oben eingeschoben, nicht festgeschraubt.
Er muss ja nur am Verdrehen gehindert werden. Im Idealfall sollte sich nur die Welle drehen und dadurch Strom erzeugen.
Durch diese Art der Montage lassen sich viele verschiedene Motoren montieren und ausprobieren.
Im Freien muss sp\u00e4ter noch ein Wetterschutz dr\u00fcber.
Bei der Motorhalterung fehlt auch noch ein Ablauf f\u00fcr Kondenswasser.<\/p>\n\n\n\n

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Die H\u00f6he ist dabei flexibel. So muss man die Gewindestange nicht so perfekt in der H\u00f6he ausrichten.<\/p>\n\n\n\n

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Nahaufnahme des neuen Windrades (das \u00e4ltere Modell ist auch noch vorhanden und schiebt sich von links ins Bild)

Die unteren beiden Schaufeln sind erste Entw\u00fcrfe:
10 cm hoch, 20 cm breit. Mit einem Halter verbunden ergibt sich eine Breite von 30 cm.
Gr\u00f6\u00dfere Schaufeln sind aber besser, daher nutze ich den Bauraum des 3D-Druckers aus und drucke die obere Schaufel – 20 cm hoch, 20 cm breit. Viel mehr kann der Drucker nicht.
2 Schaufeln versetzt gibt wieder 30cm Breite, aber bei 20cm H\u00f6he.
F\u00fcr die Verbindung habe ich einfach 2 Scheiben gedruckt, in die eine Nut eingebracht ist.
Die Schaufeln werden einfach eingeklebt.
Das funktioniert sehr gut.
Die obere Scheibe ist dabei spiegelverkehrt zur unteren. Man kann sp\u00e4ter die Schaufeln links- oder rechtsrum laufend montieren. Allerdings nicht gemischt an einer Achse, das w\u00e4re nicht so toll \ud83d\ude42
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Hier sieht man die erste Windradspargelstange, wie es mal aussehen k\u00f6nnte.
Vermutlich werde ich von den neuen, gr\u00f6\u00dferen Schaufeln, 4 St\u00fcck auf die Gewindestange schrauben, das w\u00e4ren dann 80cm H\u00f6he bei 30cm Breite.
Links das erste Modell, rechts das neue.
Unten ist der Halter zu sehen, in dem ein einfaches Kugellager montiert ist. Das ist sch\u00f6n gefettet, damit es nicht rostet.
Die Gewindestange ist noch recht leer, da kommt noch mehr.
\u00dcber dem Kugellager ist eine kleine Schutzabdeckung montiert, damit das Kugellager nicht nass wird.
Dar\u00fcber 2 St\u00fcck vom \u00e4lteren Entwurf und der erste Rotor der aktuellen Generation mit 30cm x 20cm im Savonius-\u00e4hnlichen Design. Die Scheiben sind aus drucktechnischen Gr\u00fcnden nicht bis zum Rand ausgef\u00fchrt, da der Drucker nur 20cm kann.
Oben ist die 2. Aufnahme f\u00fcr die Gewindestange, wieder mit einer Schutzabdeckung. Dann der Halter f\u00fcr den Motor, der als Generator dienen soll. Der Motor ist nur eingesteckt und \u00fcber eine Wellenkupplung verbunden.
Erst mal soll sich zeigen, ob der Rotor mit Motor drehen kann, aber nat\u00fcrlich ist es genau jetzt absolut windstill. Sp\u00e4ter soll es wieder regnen.
Dann m\u00fcssen wir halt warten. Solange druckt noch eine weitere Windschaufel.<\/p>\n\n\n\n

Es dreht sich<\/strong><\/p>\n\n\n\n