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KUKATE34K
Windpumpe

Die Fertigung aller Bauteile möglichst einfach zu gestalten, war die besondere Herausforderung bei der KUKATE34K

Die Anlagen sollen in elementar ausgestatteten Werkstätten aus einfach zu beschaffendem Material aus Stahl gefertigt werden.

Das bedeutet, es können zwar Schweißgeräte und Drehmaschinen und Ständerbohrmaschinen vorausgesetzt werden, jedoch keine speziellen Werkzeuge wie zum Beispiel Fräsmaschinen.
Sind sie vorhanden, können sie genutzt werden, wenn es zweckmäßig ist. Deswegen ist schon bei der Konstruktion auf eine einfache Umsetzung geachtet worden.

Verstehen leichtgemacht

Für diejenigen, die es genauer wissen möchten, erklären wir hier noch etwas mehr, wie der Standard-Rotor von OPEN WINDMILL konstruiert wurde.

Der Rotordurchmesser muss nach der gewünschten Pumpenleistung ausgelegt werden. Diese beträgt 1 l/s aus einer
Fördertiefe Δℎ von 10 m.

Somit ergibt sich eine Pumpenleistung P von 100 W.
Die Pumpenleistung ist durch die Verluste nicht die Leistung des Rotors. Hier muss mit den Wirkungsgraden der Pumpe (ŋ=0,8), des Gestänges (ŋ=0,8) und des Rotors (ŋ=0,3) die nötige Leistung berechnet werden.

Der Gesamtwirkungsgrad ist das Produkt der Einzelwirkungsgrade:

Die Wellenleistung des Rotors als zuführende Leistung muss sein:

Nach dieser Rechnung wird eine Windleistung von 500 W benötigt. Bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 5 m/s kann der erforderliche Rotordurchmesser ermittelt werden. Aus der Literatur ist bekannt, dass pro Quadratmeter 75 W Leistung im Wind enthalten sind. Unser KUKATE34-Rotor kann davon 30% in Rotorwellenleistung (ŋ=0,3) umsetzen.

Die erforderlich Rotorfläche muss sein:

Es ergibt sich eine notwendige Fläche von 6,6 m² um die 500 W Leistung zu erzeugen. Der vorliegende Rotor hat allerdings keine durchgängigen Rotorblätter und so entsteht ein Kreisring mit einem Außendurchmesser von 3,4 m und einem Innendurchmesser von 1,4 m. Damit liegt die Ernte-Fläche des Rotors etwas über dem Wert von 6,6 m² und er kann bei 5m/s Wind etwas mehr als 500 W leisten.

Im Gliederungspunkt KUKATE34Rotor (Nur der Rotor) und KUKATE34K34Windpumpe (Kolbenpumpe) gibt es gratis die Baupläne zum Runterladen. Wir werden dort konkret bis zur letzten Schraube.

Funktion

Umsetzung

Allgemein

Aufbau:

Modular, Baustellenmontage

Lebensdauer:

> 20 Jahre

Steuerung:

Steuer- und Seitenfahne Regelgewicht

Anlaufgeschwindigkeit:

schwacher Wind (ca. 3 m/s)

Steuerung regelt ab bei:

7–9 m/s

Transportfähigkeit:

max. 6 m lange Bauteile
von Menschen zu transportieren

Recyclingfähigkeit:

fast 100%

Oberflächenbehandlung:

Rostschutzanstrich / -Anstrich

Mast

Höhe

(6 bis) 10 m

Mastkonstruktion

vier Maststiele, Fachwerk, L-Profil,
Basis 1,5 m, Kopf 0,3 m, klappbar

Fundament

Schwellen oder Beton

Gondel

Gondelgewicht + Rotor + Fahnen

max. 200 kg

Wellendurchmesser

40 mm

Wellenlagerung

Stehlager

Gondellagerung

Gleitlager

Rotor

Anströmung

Luv

Flügelanzahl

12

Rotordurchmesser

3,4 m

Flügelmaterial

Stahlblech / Aluminium 1.5 / 3 mm

Profilform

gewölbte Platte 1:10 bis 1:8

Schnelllaufzahl

1,1

Nennwindgeschwindigkeit

5 m/s

Sicherheit

Orkansicher bis 60m/s
sicher gegen Hagel, blitzgeschützt

Pumpe

Auslegungspumphöhe Kolbenpumpe

10 m

Pumpleistung bei 6 m/s Wind

Min 3600 l/Stunde bei 10 m Fördertiefe,
entsprechend über 86000 l pro Tag

Wellenleistung

220 W bei 5 m/s 700 W bei 7 m/s

Zuverlässigkeit

Alle Verschleißteile selbst herstell- und schnell austauschbar

Entstehungsgeschichte der KUKATE34

Geschichte: Größtes Testfeld in Europa

Professor Dr. Horst Cromes über dreißigjährige Erfahrung in der Entwicklung, dem Selbstbau und dem Betrieb von Windenergieanlagen auf einem eigenen Testfeld ist weltweit einmalig.

Er und sein Team haben über 20Jahre lang das größte Testfeld für Selbstbauanlagen in Europa betrieben. Über 40 Diplomarbeiten, Bachelor- und Masterthesen hatten Konstruktion, Erprobung und Optimierung der KUKATE-Windenergiekonverter zum Ziel.

Die jungen Konstrukteure berücksichtigten in ihrer Arbeit die Erfahrung aus dem Betrieb von über einer Million Windpumpen, die zurzeit weltweit eingesetzt sind. Sie haben Rotordurchmesser von 2m bis 7m und Rotorblattzahlen von zwei bis zwölf.

Ihr Einsatz erfolgt hauptsächlich zur Stromerzeugung in Entwicklungs- oder Schwellenländern. Die einfache und robuste Bauweise dieser Anlagentypen überragen wir auf die OPEN WINDMILL-Pumpe KUKATE34.

 

Werdegang:

  1. Theoretische Konzeption 2014 – 2016
  2. Bau des Prototyps 2016 und 2017
  3. Montage und Aufbau mit Hilfe von BeLu 2017
  4. Zusammenstellung der Bauanleitungen, technischen Zeichnungen, Material- und Werkzeugstücklisten ab 2017

Autonome Wasserversorgung weltweit
Insgesamt gesehen ist das Projekt KUKATE34 weltweit auf diesem Niveau und in dieser Komplexität einmalig und kann dazu dienen, mit Hilfe der regenerativen Windenergie vieltausendfach Probleme bei der autonomen Wasserversorgung zu bewältigen. Die Hilfe zur Selbsthilfe steht für die Arbeitsgemeinschaft OPEN WINDMILL dabei an erster Stelle.

Metallwerkstatt und Grundkenntnisse reichen
Es war also eine besondere Herausforderung bei diesem Projekt, die Fertigung aller Bauteile möglichst einfach zu gestalten. Deswegen ist schon bei der Konstruktion auf eine einfache Bauweise geachtet worden. Die Anlagen können in elementar ausgestatteten Werkstätten aus einfach zu beschaffenden Materialien gefertigt werden.

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