Gedanken zum Selbstbau

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Auf dieser Seite beschreibe ich die Grundgedanken und die Entstehungsgeschichte des auf dieser Homepage vorgestellten Selbstbaukonzeptes f�r kleine Windenergieanlagen, das die Grundlage f�r unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeit ist.
Hier stehen Hintergrundinformationen f�r diejenigen, die es etwas genauer wissen m�chten.

Die Hilfe zur Selbsthilfe
Die f�r den Selbstbau von uns angepeilten F�hig- und Fertigkeiten entsprechen einer  "mittleren Technologie".
Vom technisch M�glichen �bernahmen wir f�r unser Selbstbaukonzept das technisch Sinnvolle:
Die Grundlagen der Metall- und Maschinentechnik, der Statik, der Dynamik, der Str�mungslehre, der Steuerungs- und Regelungstechnik,
die der Werkstoffkunde, des Korrosionsschutzes,
die der Elektrotechnik und der Elektronik
werden ber�cksichtigt und erm�glichen den Selbstbau unseres leistungsf�higen Windkonverters vom Typ KUKATE (so genannt nach dem Ort des ersten Aufbaus).

Es geh�rt bei unserem Selbstbaukonzept dazu, auf gutes Werkzeug und sogenannte "Halbzeuge" zur�ckgreifen zu k�nnen. Das sind z.B. genormte Rohre, Profile, Bleche und Schwei�elektroden - sowie auf �bliche Verbindungselemente (z.B. Poppniete, Schrauben usw.).

Auf den Einsatz alter und gebrauchter Teile verzichten wir, da sie nicht f�r alle verf�gbar und m�glicherweise ungeeignet sind. Wer solche Teile nutzen m�chte, kann sie m�glicherweise sinnvoll einbeziehen.

Wir nutzen Grund- und Spezialwissen aus der Str�mungslehre, der Aerodynamik und moderner Regelungstechnik, um Rotorbl�tter und Steuerungselemente vertretbar, das hei�t ohne gro�e Wirkungsgradverluste, vereinfachen, konstruieren und fertigen zu k�nnen.

Alle wichtigen Berechnungen haben wir in unserer Arbeitsgruppe mit Hilfe von Computern ausgef�hrt. Um die Fl�gel auszulegen, testeten wir verschiedene Profile im Windkanal der Hochschule Bremen.
Wir entwickelten speziell f�r die Rotorkonstruktion und das Leistungsverhalten von Rotoren ein besonderes Computerprogramm, mit dessen Hilfe wir optimal den gesamten Rotor gestalten  k�nnen.

Dazu haben wir viele erreichbare Erfahrungen vom Windradbau aus der Vergangenheit und Gegenwart durchgearbeitet und genutzt.
Die Essenz von �ber zwanzig Diplomingenieur-Arbeiten steckt in den kleinen KUKATE-Anlagen und neben den theoretischen Arbeiten und praktischen Besichtigungsreisen ungef�hr 5.000 Bau- und weit �ber 100.000 Erprobungsstunden. Noch heute werden die Anlagen weiter entwickelt und optimiert, wenn die Anwender in aller Welt uns Verbesserungsvorschl�ge und Hinweise geben.
Wir experimentierten im Windkanal und mit Hilfe von Computersimulationen.  Gro�e Originalbauteile montierten wir auf messtechnisch ausger�steten Lastwagenladefl�chen und zogen sie durch die Luft , um die theoretischen Ideen praktisch zu �berpr�fen.

Das ehemals von uns in  Bremen betriebene und nun nicht mehr finanzierte ingenieurwissenschaftliche Testfeld mit bis zu 5 KUKATER Anlagentypen gleichzeitig gew�hrleistete uns jahrelang Möglichkeiten f�r ihre Optimierung, die ein Einzelner nie und nimmer allein bewerkstelligen k�nnte.

Montage der kleinen KUKATE3

Der Selbstbau

Die meisten Windradbauer haben anfangs nur sehr verschwommene Vorstellungen davon, was ihre Anlage leisten soll und kann.  Somit wird deutlich, dass das Motiv vieler Selbstbauer oft nur in der Freude zu suchen ist, etwas zu konstruieren und zu bauen. Nat�rlich spielen auch Umweltbewusstsein und Energiekosten immer eine gewisse Rolle.

 Es gibt nicht Gutes - au�er man tut es (Erich K�stner)

Schauen wir uns die Hauptmotive des Selbstbaus einmal n�her an:

1. Freude am Bau - oft als Ausgleich zur Berufsroutine: �Ich m�chte sehen, ob und wie ich Kopf und H�nde zusammenkriege, im Beruf ist das alles so weit auseinander...�
2. Kosteneinsparungen: �Mein Freund hat als Hobby sein Motorboot, ich stecke mein Geld lieber in ein Windrad. Da kann ich zuhause bleiben und was er (gemeint ist der Freund) an Diesel vergurkt, spare ich mit meiner Anlage ein. Die bringt sogar noch was.�
3. Pers�nlichkeitsentwicklung: �Ich gehe f�r einige Jahre in ein Entwicklungsland und m�chte dort den Menschen die Hilfe zur Selbsthilfe vermitteln. Sie sollen wenigstens vern�nftige M�glichkeiten der Energieerzeugung kennenlernen, um nicht die gleichen Fehler machen zu wollen, unter denen wir hier zu leiden haben.�
4. Autonomiegesichtspunkte: �Ich habe mir in Irland ( oder .... ) einen Altersruhesitz gekauft und m�chte meine Energie selbst erzeugen.�
5. Umweltbewusstsein: "Ich tu was, ich will von meinen Kindern nicht eines Tages als einer dastehen, der nichts gegen Rohstoffvergeudung und Umweltverschmutzung getan hat. Ich nehme den Klimaschutz ernst"

 
Selbstbauer sind meistens Individualisten. Keine Konstruktion gleicht der anderen. So fanden wir  z.B. eine Anlage, die aus einem alten Hochspannungsmast, einigen LKW-Teilen, einer ausgedienten B�ckereiknetmaschine und einem Molkereinotstromaggregat zusammengebaut wurde und immerhin 20.000kWh j�hrlich leistet.

Aber so gut klappt das nicht immer. Von sachkundigen Ingenieuren allein gelassen, gibt es wenig brauchbare Literatur mit Beispielen, Tipps, Konstruktionsrichtlinien und Erfahrungen, auf die ein Selbstbauer zur�ckgreifen kann.

Somit hoffen wir, mit dieser Homepage wenigstens denjenigen Mut zu machen, die bislang noch nicht den Bau eines Windrades anfangen mochten, weil ihnen einige Entscheidungsunterlagen fehlten und sie sich zu unsicher f�hlten. Die meisten Selbstbauer bleiben ohnehin nicht bei einer Anlage. Zu vergr��ern und zu verbessern gibt es immer etwas, wenn erst einmal die erste Anlage steht.

Bei ausreichender Pflege laufen hierzulande  immerhin noch Windpumpen aus Stahl, die in den zwanziger Jahren des vorigen Jahrhunderts aufgestellt wurden, also �ber 80 Jahre alt wurden. �Ihre Bauweise ist derma�en stabil, die Abnutzung gering, so dass diese Anlagen mit geringstem Reparaturaufwand und auch minimaler Wartung so lange laufen, bis sie buchst�blich vom Rost (!) zerfressen zusammenfallen.� So nachzulesen im �Forschungsbericht Windenergie�(1980).

Die von uns entwickelte Bauweise ist modular. Es muss ein gewisses Spiel bleiben f�r improvisierte �nderungen. Eine Einheit aus Rotorwelle, Getriebe und Generator hat Vorz�ge. Aber wenn ein Zahnrad im Getriebe schlapp macht, sind auch die anderen, systemverbundenen Teile praktisch wertlos. Beim modularen Konzept (Konstruktionskomponenten voneinander getrennt) bleibt im Notfall mehr Raum f�r improvisierte Reparaturen.

Der Eigenbau in Entwicklungsl�ndern

W�hrend der Windradselbstbau in Europa meistens nur einen sehr begrenzten Stellenwert einnehmen kann, ist er f�r Entwicklungsl�nder grunds�tzlich anders einzuordnen. Trotz oft sehr g�nstiger Standorte in diesen L�ndern werden die in den Industriestaaten zu Tausenden kommerziell gefertigten Anlagen (auf dem f�r uns gewohnten technologischen Niveau) aus verschiedenen Gr�nden dort nicht eingesetzt. Vielen dieser Gr�nde begegnen wir mit unserem Konzept erfolgreich. Dabei spielen die folgenden meistens eine Rolle:

1. Die Anlagen sind nicht bezahlbar.
2. Die Anlagen sind mechanisch zu kompliziert. Sie haben hochwertige und empfindliche Teile im Steuer- und Regelungsbereich (z.B. Hydraulikanlagen, elektrisch angesteuerte Stellmotoren, u.�.).
3. Die Anlagen sind so gro�, dass sie von der Infrastruktur her gute Transportwege, Lastwagen und Aufstellkr�ne erfordern.
4. Die Anlagen m�ssen aufwendig und fachkundig gewartet werden. Das setzt eine spezielle Ausbildung voraus.
5. Die Anlagenersatzteile m�ssen hoch verzollt, weit transportiert und m�glicherweise mit Kranunterst�tzung ausgetauscht werden.
6. Eine Reparatur vor Ort mit einfacher Technologie ist in vielen F�llen unm�glich.
7. Die Anlagenbetreiber bleiben vom Lieferanten abh�ngig. Bei einer kalkulierten Gebrauchsdauer von 20 Jahren ist das ein kaum zu �berschauender Zeitraum.

Somit bekommt der Eigenbau von Windr�dern in Entwicklungsl�ndern einen grunds�tzlich anderen Stellenwert.  Was selbst gebaut wurde, ist stets leichter durchschaubar und beherrschbar.

Bei der Entwicklung des KUKATE-Anlagenkonzeptes haben wir daher versucht, die Teile, die nicht selbst gefertigt werden k�nnen, sondern teuer gekauft werden m�ssen, so allgemein wie m�glich zu halten. Diese Kaufteile haben innerhalb der Stahlkonstruktion des Gondelrahmens keine tragende Funktion.

Da kein Teil mehr als 50kg Masse hat, ist die Anlage prinzipiell �berall dort aufbaubar, wohin man 50kg transportieren kann. 
Auch die Masten k�nnen vor Ort aus Einzelteilen zusammengeschraubt und dann ohne Kran aufgerichtet werden. Fundamente werden den jeweiligen Bodenverh�ltnissen angepasst und k�nnen deshalb recht unterschiedlich sein.