Generatoren voor windkracht
"Van alle natuurkrachten bevat de winst wel de grootste hoeveelheid arbeidsvermogen. Momenteel is de wind nog een ongetemde kracht, maar waarschijnlijk zal een van de grootste ontdekkingen van de toekomst het temmen en het diensthaar maken aan de menschheid van deze windkracht zijn".
Deze woorden werden uitgesproken door Abraham Lincoln in het jaar 1858.
Er wordt thans wel beweerd, dat de windgenerator (windcharger), welke ten doel heeft het arbeidsvermogen van beweging die de wind bezit om te zetten in electrisch arbeidsvermogen, een voorbeeld is van een uitvinding, waardoor de voorspelling van Lincoln is bewaarheid.
In dezen tijd van rantsoeneering van electriciteit enz. kan het ook voor den radioamateur van belang zijn zich eens bezig te houden met de vraag of het wellicht mogelijk is door het gebruik van windgeneratoren de electriciteitsvoorziening in een woning geheel, dan wel gedeeltelijk, over te nemen.
De N.V. Heemaf te Hengelo heeft in samenwerking met het K.N.M.I. te De Bilt, in haar laboratorium op dit gebied uitgebreide onderzoekingen verricht.
Zij was zoo vriendelijk ons toe te staan van deze gegevens gebruik te maken voor ons orgaan CQ-NVIR.
De practische hoofdgedachte, waarvan de onderzoekers zijn uitgegaan, luidt: Electriciteit .... maar ook - een aanschaffingsrekening. En zij vervolgen:
"Menig lezer van de Heemaf-Post zal zich in de afgeloopen maanden hebben afgevraagd of het niet mogelijk kon zijn, generatoren voor windkracht te construeeren, welke, in combinatie met een passende electrische installatie, in staat zouden zijn de thans door rantsoeneering van petroleum grootendeels builen bedrijf gestelde verlichtings-, verwarmings- en kooktoestellen, met succes te vervangen.
Ook wij hebben ons reeds voor dezen herfst deze vraag gesteld en sindsdien kregen wij ook nog verscheidene aanvragen op dit gebied.
Teneinde deze materie op afdoende wijze te kunnen beoordeelen werd door onze research-afdeeling een onderzoek ingesteld naar de mogelijkheden, die dergelijke installaties op dit terrein zouden kunnen bieden, zowel voor verlichting als voor verwarming. Hierbij werd van het standpunt uitgegaan, dat de installatie voldoende vermogen zou moeten kunnen leveren voor een behoorlijke verlichting en een bescheiden inrichting voor koken of verwarming. Door bemiddeling van het K.N.M.I. te De Bilt werden ons de nodige gegevens verstrekt cmtrent de hier te lande voorkomende windsnelheden en hun frequentie. Deze gegevens zijn verwerkt in de fig. 1. 2 en 3. Zoals uit deze grafieken valt af te leiden komen windsnelheden van ca. 4 m/sec. het meest voor (fig. 1), terwijl, in tegenstelling met hetgeen men zoo "op het eerste gezicht" wellicht zou verwachten, de fluctuaties in de veelzijdigheid van de meest voorkomende windsnelheden relatief klein zijn (fig. 2).
Fig. 1. Frequentie van windsnelheden te De Bilt, Groningen. Den Helder, Vlissingen en Maastricht (jaargemiddelde). Ontleeend aan: Mededeelimgen en verhandelingen 32 van het K.N.M.I. te De Bilt, blz. 67 t/m 71.
Fig. 2. Jaarlijksch verloop van de frequentie in percenten- van windsnelheden boven 4 m/sec. te Groningen en Vlissingen. Ontleend aan dezelfde bron als Fig. 1.
Uit de directe meteorologische gegevens kan dan ook al aanstonds worden afgeleid, dat windsnelheden van 2 tot 6 a 7 m/sec. het geheele jaar door het nicest voorkomen en dat hij berekening van den generator van deze snelheden moest worden uitgegaan. Hoewel hiermede de orde van grootte van de windsnelheden is aangegeven die in aanmerking komen, verkrijgt men langs dezen weg weinig inzicht omtrent het percentage ,kans dat men heeft uit den generator het nominate verhogen te kunnen halen. Hiervoor naresten de gegevens op andere wijze worden gerangschikt en wel op de manier zuoals in fig 3 is weergegeven. Neemt men de in deze fig. voorkomende kromme voor (ironingen aan als representatief voor het grootste gedeelte van Nederland en combineert men deze met de karakteristieke ge-gegevens van de schroef (fig. 4), dan komt men tot den bundel krommen van fig. 5, waarin voor verschillende nominale vermogens van den generator de diameter van de schroef in functie van den tijd (in %), gedurende welken het nominale vermogen van den generator kan worden geleverd, is vastgelegd. Ter cuntplcteering zijn de grenzen voor enkele toerentallen-gebieden van de schroef tevens in deze fig. aangegeven.
Fig. 3. Tijd (in peiieutcn). ge-duoende Melken cell in ia alde 1A/lid%% uidt hclrlkt ut "c-c1schrude11 (gelekcnd nett het ge-heck jaar vuur (iruningen).
Fig. 4. Minimum schroefdiameter als functie van het gewenschte generatorvermogen, bij verschillende windsnelheden.
Uit fig. 5 blijkt duidelijk, dat, een electrische installatie, welke door een generator voor windkracht van energie wordt voorzien, noodzakelijkerwijs uitgerust moet worden met een energie-reservoir, daar men anders of tot te kleine "tijdrendementen" of te groote schroefdiameters komt.
Fig. 5. Minimum schroefdiameter als functie van den tijd in percenten, gedurende welken het nominale vermogen beschikbaar is, (voor verschillende nominate vermuguns). I)c grafiek vermeldt bovendien voor verschillende schroefdiameters h01 maximum nominale 114'1 Vntat wanneer hierbij als grens voor de onttreksnelheid wordt gesteld IINI miscc.
Men is derhalve aangewezen op gelijk-stroomgeneratoren met passende accubatterijen; daarbij zal men voor een gegeven vermogen den schroefdiameter des te kleiner kunnen houden naarmate noen de capaciteit van de accu-batterij grouter kiest. Neemt men aan dat in een huishouding voor de vervanging van petroleum of butaangas voor verlichting, koken en verwarming (op bescheiden schaal) per dag ca. 6 kWh noodig zullen zijn, dan zou bij 50 % "tijdrendement" een generator van 500 watt en een accu van 3000 Wh zijn vereischt, hetgeen volgens fig. 5 zou hetcekenen dat de generator reeds een schroefdiameter zou moeten bezitten van ca. 5 meter hij 375 t/m. De accumulatoren-batterij zou dan moeten bestaan uit ca: 10 normale automobiel-accu's. In verhard met het feit, dat men rekening; moet houden met perioden van ca. 3 windstille dagen, zal de capaciteit van de battterij echter 6 maal grooter moeten zijn dan hierboven is aangegeven.
Geen ander aspect krijgt het vraagstuk indien men zich uitsluitend op verlichting toelegt. In dat geval zou men kunnen volstaar niet een belasting van ca. 250 watt gedurende max. 6 uren per dag, hetgeen zou neerkomen op een verbruik van 1,5 kWh per dag. Bij ven tijdrendement van 50 % zou dit overeenkomen met een generator van ca. 125 Watt, welke blijkens fig. 5 bij 750 t/m een schroefdiameter zou moeten bezitten van iets minder dan 3 m. De capaciteit van de bijbehoorende accumulatorenbatterij zou wederom brrekenend op max. 3 windstille dagen 4500 Wh moeten bedragen, hetgeen omgerekend ongeveer aequivalent is met 15 normale auto-accu's.
Wat de generatoren betrft is het vraagstuk technisch oplosbaar, al zal uien zich wegens de afmetingen van de schroeven en de automatische regeling van het toerental geen te groote iillusies omtrent de kosten moeten maken, doch het lijkt zeer twijfelachtig of men onder de huidige omstandigheden batterijen van een dergelijke grootte met redelijke leveringstijden van de leverancier zal kunnen betrekken.
Op grond van deze redenen heeft Heemaf er dan ook van afgezien generatoren voor windkracht met bijbehoorende installatie in haar productieprogranima op te nemen.
Dit voorbeeld zal het U ongetwijfeld duidelijk maken, dat speciaal een researchlaboratorium het devies moet huldigen: "Onderzoekt vele dingen en behoudt het goede"
De orderzoekingen van deze deskundigen hebben dus geleid tot de conclusie dat de Windgenerator met toebehourcn voor een volledige electriciieitsvoorziening in een woning momenteel nog niet de meest geschikte apparatuur kan worden genoemd.
De mogelijkheid bestaat echter dat oren als amateur toch een windgenerator wil benutten, maar dan voor de stroomlevering aan bepaalde apparaten e.d. om hiermede het toegestane electticiteitsrantsoen te ontlasten, of wel om eenigszins toe te geven aan onzen drang tot experimenteeren, die uiteraard in dezen tijd op radiogebied niet volledig kan worden uitgeleefd.
Indien voor deze materie voldoende intteresse mocht bestaan, komen wij hierop nog nader terug, waarbij W. N. van Vliet, PA0XR, in het bijzonder het aerodynamische gedeelte zal behandelen.
PAoNP, L. J. van de Toolen.