Dein Windrad planen Deinen Windradaufbau fertigstellen Die elektrischen Windradbestandteile installieren Die Spindel und die Speichen eines Senkrechtachsen-Windrads zusammenbauen Die Magneten eines Senkrechtachsen-Windrads aufsetzen
Um kosteneffektiv Elektrizität zu generieren, braucht ein effizientes Windrad Wind, der mindestens elf bis sechzehn Kilometer pro Stunde erreicht. Die meisten Windräder arbeiten am besten bei Geschwindigkeiten von 19 bis 32 km/h. Um den Jahresdurchschnitt der Windgeschwindigkeit in deiner Region herauszufinden, kannst du dir online Windkarten ansehen, welche die durchschnittliche Windgeschwindigkeit aufführen.  Du kannst auch ein Windmessgerät, genannt Anemometer, kaufen und es dazu benutzen, die Windgeschwindigkeit am geplanten Standort deines Windrads zu messen. Mache dieses eine Zeit lang täglich. Falls die Windgeschwindigkeit in deiner Region ziemlich konsistent ist, sollten Ablesungen über einen Monat mehr als genug sein. Veränderungen der Jahreszeiten können sich allerdings drastisch auf die Windgeschwindigkeit auswirken. Errechne dann den Durchschnitt deiner Ablesungen, um zu sehen, ob der Standort deines Windrads vernünftig gewählt ist. Bauvorschriften können von einer Region zur anderen variieren. Daher musst du dich bei der Gemeinde erkundigen, um sicherzustellen, dass dein Windrad nicht den Vorschriften widerspricht. Einige Vorschriften setzen einen Mindestabstand zwischen Windrädern fest, sowie wie weit das Windrad von der Grundstücksgrenze entfernt sein muss. Es könnten in örtlichen Auflagen auch Höhenbegrenzungen verhängt sein, die du beim Bau berücksichtigen musst. Es ist außerdem keine schlechte Idee, den Bau eines Windrads mit deinen Nachbarn zu besprechen, bevor du zu viel Zeit in die Planung und Konstruktion investierst. So kannst du ihre Bedenken bezüglich Windrädern ansprechen und etwaige falsche Vorstellungen klären, die sie bezüglich des Lärms, der Funkstörung und des Fernsehempfangs haben könnten. Obwohl das Windrad selbst nicht viel Platz benötigt, solltest du (um potentielle Konflikte mit Nachbarn zu vermeiden) im Allgemeinen mindestens 0,2 Hektar Platz für ein Windrad haben, das bis zu drei Kilowatt Strom generiert (0,4 Hektar für eins, das bis zu zehn Kilowatt geniert). Du solltest außerdem genügend senkrechten Raum haben, um das Windrad hoch genug zu bauen, dass Gebäude und Bäume den Wind nicht blockieren. Die Art der Flügel, die du benutzt, und die Konfiguration deiner Flügel könnten sich auf das Design deines Windrads auswirken. Alte Bauernhofwindmühlen bestanden im Grunde aus schmalen Segeln, die an einem rotierenden Schaft angebracht waren, aber Windräder ähneln riesigen Propellern und haben große tränenförmige Flügel. Diese Flügel sollten die korrekte Größe und Anordnung haben, damit das Windrad effizient funktioniert.  Falls du dich dafür entscheidest, die Flügel zu bauen, kannst du sie aus Holz oder aus Profilen aus PVC-Rohr herstellen. Anleitungen kannst du online durch eine allgemeine Internetsuche nach "Do-it-yourself-Windradflügeln" finden. Ob du die Flügel nun baust oder kaufst, du wirst wahrscheinlich drei Flügel an deinem Windrad haben wollen. Wenn man eine gerade Anzahl an Flügeln verwendet, wie etwa zwei oder vier, ist es wahrscheinlicher, dass ein Windrad vibriert, wenn es sich dreht. Mehr Flügel hinzuzufügen erhöht die Drehkraft, kann aber bewirken, dass sich das Windrad langsamer dreht. Die Flügel können auch aus Haushaltsprodukten angefertigt werden, wie etwa aus modifizierten Schaufeln. Wähle eine stabile Schaufel und ersetze eventuell Holzstiele durch etwas Haltbareres, wie einen Metallgriff, falls du dich für diesen Weg entscheidest. Dein Windrad muss an einen Generator angeschlossen sein, um Elektrizität zu produzieren. Die meisten Generatoren sind Gleichstromgeneratoren, was bedeutet, dass du sie an einen Wechselrichter anschließen musst, um den Wechselstrom zu erzeugen, den Haushaltsgeräte verwenden.  Du könntest einen Wechselstrommotor als Generator verwenden, obwohl nicht ausreichend Restmagnetismus übrig sein könnte, um ein genügend starkes elektrisches Feld zu erzeugen. Ein Generator ist auf Bewegung, in diesem Fall auf die Bewegung deiner Flügel, und auf magnetische Kraft angewiesen, um Elektrizität zu erzeugen. Ein vorgefertigter Generator ist für Anfänger die einfachste Option. Du kannst aber Anleitungen dazu finden, deinen Generator selbst zu bauen, indem du im Internet nach "einen Windradgenerator bauen" suchst. Sieh dich nach einem um, der für hohe Spannung, starken Strom und niedrige Rotationsgeschwindigkeit (mehrere Hundert anstelle von mehreren Tausend Umdrehungen pro Minute) geeignet ist, falls du dich dafür entscheidest, einen Gleichstromgenerator zu kaufen. Du musst über einen konsistenten Zeitraum hinweg mindestens 12 Volt generieren. Dein Generator sollte an einen tief entladbaren Batteriekasten und an einen Laderegler zwischen dem Generator und dem Wechselrichter angeschlossen werden. Das schützt den Wechselrichter und die Batterie vor Stromspitzen. Es versorgt den Wechselrichter außerdem während Perioden mit geringem Wind mit Strom. Kfz-Lichtmaschinen sind als Generatoren nicht zu empfehlen. Diese müssen sich im Allgemeinen mit viel schnelleren Geschwindigkeiten drehen, als Windräder sie aufrechterhalten können, um Strom zu generieren. Als Nächstes verbindest du deine Spindel mit deinem Turm. Das zu tun, während dein Windradaufbau an der Spindel angebracht ist, kann ziemlich schwierig sein. Du musst deinen Aufbau aber auch mit der Nabe nach oben umkehren, um dein Windrad fertigzustellen. Ziehe den Aufbau (einschließlich der Nabe, der Speichen, der Magnetrotoren, des Stators und aller zugehörigen Teile) in einer Aufwärtsbewegung von der Spindel herunter. Lege deinen Aufbau dann mit der Nabenseite nach oben auf deinen Arbeitsplatz. Falls du ein Set hast, sind diese Teile wahrscheinlich darin enthalten. Eine ein dickes, stabiles Metallrohr mit einer daran angebrachten Metallplatte sollte jedoch als Turm genügen. Achte darauf, dass dein Rohr der Windkraft standhalten kann, die auf dein Windrad einwirken wird. Dein Turm muss an einem stabilen Standort installiert werden. Du solltest eine Betonplatte gießen, in die du deinen Turm einbauen kannst, um ihm zusätzliche Stabilität zu verleihen. Die Klemme sollte wie ein Kragen über deine Spindel passen. Du solltest sie dann mit Bolzen befestigen, wenn du sie am Turm anbringst. Schneide einen 0,4 cm starken Gewindestab in vier zehn Zentimeter lange Stücke. Benutze zuerst eine Gewindeeinsatzmasse und dann Muttern und Unterlegscheiben, um sie nach oben zeigend an der Außenseite deiner Klemme anzubringen. Die Muttern sollten auf den 0,4 cm starken Gewindestab-Stiften etwa drei Viertel des Weges vom oberen Ende des Stabes platziert werden. Diese Muttern lassen dich die Position deines Stators anpassen, während der Stab ihn festhält. Davor solltest du eine großzügige Menge Allzwecklagerfett auf dein Lager schmieren. Lasse dein kegelförmiges Lager nach dem Schmieren einfach auf die Spindel gleiten, so dass es auf der Basis der Spindel aufliegt. Das Schmieren lässt sich am einfachsten mit den Fingern erledigen. Halte etwas Küchenkrepp oder einen Lappen bereit, um deine Finger daran abzuwischen, nachdem das Lager eingeschmiert und platziert ist. Hebe den Hauptaufbau hoch, so dass die Nabe nach oben zeigt, und setze es mit dem kegelförmigen Lager darunter auf die Spindel. Die Aufsatzlöcher in deinem Stator sollten an den Gewinderohr-Stiften ausgerichtet sein, die du an deiner Klemme befestigt hast.  Wenn der Aufbau an seinem Platz ist, musst du ein weiteres kegelförmiges Lager in die Kappe deiner Nabe einsetzen. Schmiere das Lager mit Allzwecklagerfett. Über dem Lager musst du eine Kronenmutter befestigen. Die Kronenmutter sollte mit den Fingern aufgeschraubt werden. Wenn du die Mutter nicht leicht drehen kannst, musst du sie wieder abschrauben, bis die Kronenmutter am Loch im Schaft deiner Spindel ausgerichtet ist. Schiebe einen Splint in dieses Loch und biege die Arme des Splints mit einer Zange um, um die Kronenmutter festzuhalten. Verwende eine Sechskantmutter pro Stab, um den Stator stabil auf deinem Aufbau zu befestigen. Richte dann die Sechskantmuttern auf beiden Seiten deines Stators aus, bis er sich direkt zwischen den Magnetrotoren befindet. Wenn dein Stator positioniert ist, brauchst du nicht weiter zu tun, als eine Fettkappe auf deine Nabe zu setzen, und dein Windrad ist komplett. Wenn du den Laderegler an die Batterie anschließt, bevor du ihn an das Windrad anschließt, bilden sich keine Stromspitzen. Das wiederum beugt Schäden an deiner Ausrüstung vor. Dieser Draht überträgt Strom vom Generator zum Laderegler. Von dort aus fließt die Elektrizität in eine Batterie oder in einen Stromkreis. Dein Kabel sollte so sein, wie diejenigen, die man in Stromkabeln vorfindet, wobei zwei Drähte in ähnliche Isolierung  gebunden sind. Du kannst ein altes Verlängerungskabel ohne Stecker verwenden, wenn du möchtest. Stecke den Draht in den Turm hinein und nach oben zum Windradaufbau. Du musst eventuell eine Leine oder Angelschnur benutzen, um den Draht durch den Turm zu fädeln. Verbinde die Drähte dann mit deinem Generator. Nun, da du deinen Generator in einen Laderegler und durch die Basis deines Turm eingebunden hast, bist du dazu bereit, die Leitung von deinem Windrad einzubinden. Wann immer du eine externe Stromquelle in deinen Hauptstromkreis einbindest, solltest du einen Elektriker konsultieren. Viele Regionen verlangen, dass diese Art der Verkabelung von einem Elektriker durchgeführt wird. Du musst deine Spindel möglicherweise an deine Spindelplatte schweißen, aber viele Windrad-Sets enthalten dieses Teil bereits geschweißt. Trage unbedingt die richtige Sicherheitsausrüstung wie ein Schweißvisier, Schweißstulpen, eine Schweißjacke und Arbeitsschuhe, falls du dein Windrad aus gekauften oder restlichen Teilen konstruierst und schweißen musst. Indem du deine Spindel zuerst zusammensetzt, kannst du dein Windrad Stück für Stück konstruieren, indem du die Teile eins nach dem anderen hinzufügst. Das ist möglicherweise eine effizientere Methode, um dein Windrad zusammenzusetzen, falls du dieses Projekt allein versuchst. Um übermäßiger Reibung und Verschleiß deiner Spindel/Nabe vorzubeugen, solltest du ein Lager zwischen den beiden Teilen platzieren. Passe dein Lager über das kegelförmige Ende deiner Spindel, das aus der Spindelplatte herausragt. Schiebe es auf die Platte zu, bis es auf dem dickeren Teil der Spindel aufliegt. Schiebe dann deine Nabe an ihren Platz auf dem Lager, so dass ihre Stifte nach oben zeigen.  Es sollte sich außerdem ein Freiraum von etwa zehn Zentimetern zwischen deiner Spindel und dem Lager befinden. Bei starkem Wind könnte dein Windrad sich biegen, wodurch seine Flügel deine Spindel treffen und beschädigen könnten. Falls du kein Set hast und deine Nabe von Grund auf selbst baust, solltest du eventuell in Erwägung ziehen, eine Geländewagen-Anhängernabe zu verwenden. Diese kannst du in den meisten Geschäften kaufen, die Anhängerbedarf verkaufen, wie in einem Autoteileladen. Der Spurkranz sollte Löcher enthalten, durch welche die Stifte deiner Nabe geschoben werden. An jede deiner Speichen bringst du einen hervorstehenden Reiter an. Richte deinen Spurkranz nach den Stiften deiner Nabe aus und manövriere sie an ihren Platz. Befestige ihn mit Radmuttern, wenn dein Spurkranz gerade auf deiner Nabe aufliegt. Ziehe die Muttern zuerst mit der Hand und dann mit einem Schraubenschlüssel fester an. Du hast zwei Speichensätze pro Flügel deines Windrads, womit du insgesamt sechs Speichen für ein dreiblättriges Windrad hast. Du brauchst Bolzen, um deine Speichen mit den Reitern deines unteren Spurkranzes zu verbinden, und Abstandshalter, um die unteren Speichen von den oberen zu trennen. Dann:  Schiebe einen Bolzen durch ein Loch in einem der Spurkranzreiter. Passe deine Speiche auf den Bolzen und bringe den Abstandshalter auf dem Bolzen an. Passe deine zweite Speiche auf den Bolzen und schiebe die Speichen und Abstandshalter zwischen deinen oberen Spurkranz. Dein oberer und unterer Spurkranz sollten dieselbe Form und dieselbe Anzahl an Speichenbefestigungsreitern haben. Schraube den Bolzen mit der Hand in den oberen Spurkranz, um ihn festzuhalten. Befestige dann die anderen Bolzen deines ersten Speichensatzes. Wiederhole diesen Vorgang mit all deinen Speichen. Wenn alle deine Speichen zwischen deinen oberen und unteren Spurkranz geschoben sind, solltest du einen Schraubenschlüssel benutzen, um deine Bolzen anzuziehen. Wenn die Bolzen angezogen sind, sollten dein unterer und oberen Spurkranz und die Speichen stabil sein. Sie sollten sich leicht mit der Nabe auf deinem Lager drehen können. Da dein Windradaufbau konsistenter Kraft vom Wind und anderen Umweltfaktoren ausgesetzt ist, solltest du deine Bolzen fest mit deinen Speichen verbinden. Um eine gute Verbindung zu garantieren, solltest du eine Schraubensicherung (eine Art Klebstoff) verwenden, welche in den meisten Baumärkten erhältlich ist. Diese Stifte sollten ein Gewinde haben und jeder sollte 6 cm lang und 0,6 cm dick sein. Du musst eventuell eine Metallsäge benutzen, um einen Gewindestab dieser Dicke auf die korrekte Länge abzuschneiden. Schraube deine Stifte dann mit der Hand in die Oberseite deines oberen Spurkranzes, so dass alle Schrauben gleichmäßig um den Spindelschaft herum verteilt sind.  Schraube die Stifte nur weit genug in den Spurkranz hinein, dass jeder Stift aufrecht und stabil ist. Alle Stifte sollten gleich weit aus dem Spurkranz herausragen. Passe auf, dass du das Gewinde nicht beschädigst, falls du eine Metallsäge benutzt, um einen Gewindestab aus Metall abzuschneiden. Ein beschädigtes Gewinde könnte dazu führen, dass du die Teile nicht korrekt befestigen kannst. Diese Stifte sollten stabil angebracht werden, genauso wie die Bolzen für deine Speichen. An diesem Ende solltest du eine Schraubensicherung an deinen Stiften verwenden. Du kannst deinen oberen und unteren Magnetrotor entweder aus Rotorplatten, Epoxidharz und 4,8 x 2,4 x 0,6 cm großen Neodym-Magneten herstellen, oder diesen Teil vorgefertigt (als Teil eines Windrad-Sets oder von einem Windradteilehersteller) kaufen. Passe die untere Platte deines Magnetrotors mit nach oben zeigenden Magneten auf der unteren Platte auf die vier Stifte, die du auf deinem Spurkranz befestigt hast.  Ob du nun selbst einen baust oder einen Magnetrotor aus einem Set verwendest, sei immer vorsichtig, wenn du mit einzelnen Magneten oder den Magnetrotorplatten hantierst. Ihre magnetische Kraft ist sehr stark und kann schwere Verletzungen verursachen, wenn sie nicht vorsichtig gehandhabt werden. Neodym-Magneten sind ziemlich brüchig. Du brauchst 24 davon (zwölf für deinen oberen Magnetrotor und zwölf für den unteren), aber du solltest eventuell mehr kaufen, für den Fall, dass einer beim Bau deiner Platte zerbricht. Diese Magneten sind online zum Kauf erhältlich. Falls du ein Set benutzt, das eine Magnetrotorplatte enthält, brauchst du die Platte nur wie zuvor beschrieben auf die Stifte zu passen. Für einen selbstgemachten Magnetrotor sollten deine Magnete gleichmäßig um den Rand deines Rotors herum verteilt werden. Zeichne eine Vorlage zur Platzierung der Magneten auf Pappe oder Papier, um zu vermeiden, dass du einen Magneten falsch platzierst und somit deinen Rotor ruinierst.  Deine Vorlage nimmt die Mitte deines Rotors ein, wo keine Magneten sind. Linien, die von der Mitte bis zum Rand deiner Vorlage reichen, zeigen an, wo Magneten auf dem Rotor platziert werden sollten. Du kannst Klebeband verwenden, um deine Vorlage zu befestigen, und Mustervorlagen sind online zu finden. Du solltest die Polarität deiner Magneten markieren, bevor du mit der Platzierung anfängst. Das kann mit einem Filzstift erledigt werden. Wenn deine Magneten durcheinander geraten, kannst du die Polarität nicht mehr erkennen. Baue dir einen Tester, indem du einen schwachen Magneten an einen Eisstiel klebst. Führe die "N"-Seite deines Testers über den Neodym-Magneten. Falls du ein Drücken spürst, hat der Magnet dieselbe Polarität. Falls du ein Ziehen spürst, hat der Magnet, den du testest, die entgegengesetzte Polarität. Verwende eine erbsengroße Menge an Epoxidharz, wenn du deine Magneten aufsetzt. Dieses sollte unten auf jeden Magneten aufgetragen werden, bevor du ihn platzierst. Passe auf, dass du deine Finger nicht zwischen den Magneten und den Rotor bekommst, und schiebe den Magneten langsam zum Rand der Rotorplatte. Der Magnet sollte auf der Platte greifen, und dann kannst du ihn mithilfe deiner Vorlage in die korrekte Position schieben. Du kannst 0,4 cm dicke Metallrohre, in drei Zentimeter lange Segmente geschnitten, verwenden, um deine Abstandshalter zu basteln. Du solltest diese so akkurat wie möglich abschneiden. Schiebe deine Abstandshalter über die Stifte, die aus deinem Magnetrotor herausragen.  Abstandshalter, die unterschiedlich lang sind, könnten deine obere Magnetscheibe schief liegen lassen. Das könnte gefährlich sein und sich außerdem negativ auf die Effizienz deines Windrads auswirken. Über deinen Abstandshaltern sollten etwa 2,5 cm vom Stift frei bleiben. Dadurch können dein oberer Magnetrotor und alle Teile dazwischen mit Sechskantmuttern befestigt werden. Ein Stator ist eine Reihe gewickelter Drähte, die ein entscheidender Teil jedes Generators sind.  Er kann als Teil eines Windrad-Sets oder bei einem Windradteilehersteller gekauft oder selbst gebaut werden. Die Stifte, die den mittleren Spindelschaft umgeben, sollten durch die Mitte des Stators herausragen, welcher bezogen auf den mittleren Spindelschaft zentriert werden sollte.  Dein Stator benötigt drei Gruppierungen aus 24-er Kupferdraht, wobei jede Spule 320 Kupferdrahtwindungen enthält. Das herzustellen kann zeitaufwändig und schwierig sein. Führe eine Internetsuche nach "wie man einen Windradstator anfertigt" durch, falls du dich dazu entschließt, deinen Stator selbst zu bauen. Du kannst aus Holzresten und Nägeln einen Statorwickler konstruieren. Verbinde mit vier Nägeln zwei Stücke Sperrholz so miteinander, dass sich zwischen den beiden Holzstücken eine Lücke von etwa 2,5 cm befindet. Die Nägel sollten in einem rechteckigen Muster verteilt sein, das den Maßen deiner Magnete entspricht. Dann kannst du den Kupferdraht für deinen Stator einfacher wickeln.  Achte darauf, dass du auf den Anfang und das Ende jeder Statorspule achtest. Jede Spule muss in dieselbe Richtung gewickelt werden. Du solltest eventuell in Erwägung ziehen, ein farbiges Stück Isolierband an den Anfang jeder einzelnen Spule zu kleben. Damit deine Spulen sich nicht wieder lösen, wenn du fertig bist, sollten sie mit Isolierband zusammengeklebt und mit Zweikomponenten-Epoxid befestigt werden. Lasse dein Epoxidharz (und den Stator) so lange auf Wachspapier aushärten wie auf der Epoxidharzpackung angegeben ist. "Wende extreme Vorsicht an". Dieses ist einer der gefährlichsten Teile des Baus deines Windrads. Staple auf beiden Seiten deiner mittleren Spindel vier Holzblöcke auf deinen Stator. Die unteren Blöcke sollten dabei dicker als die oberen sein.  Fünf mal zehn Zentimeter große Blöcke sind als obere gut geeignet.  Halte deinen oberen Magnetrotor so, dass deine Finger sich in der Lücke zwischen den gestapelten Blöcken befinden. Senke deinen oberen Rotor langsam auf den unten zu. Versuche, deinen oberen Rotor dabei an den Stiften auszurichten. Das Magnetfeld sollte nach der oberen Scheibe greifen und sie auf die platzierten Blöcke ziehen. Senke den oberen Magnetrotor dann auf die Stifte, indem du deine Blöcke einen nach dem anderen herausgleiten lässt. Entferne zuerst einen oberen Block und dann den anderen. Wiederhole diesen Vorgang mit den unteren Blöcken, um deinen oberen Magnetrotor an seinen Platz zu manövrieren. Schraube dann Sechskantmuttern auf deine Stifte, um den Rotor zu befestigen. Wenn das erledigt ist, sollte dein oberer Rotor auf den Abstandshaltern ruhen, wobei ein kleines Stück der Stifte oben herausschaut. Du musst deine Blöcke eventuell etwas hin und her rütteln, um sie von dem oberen Magnetrotor zu befreien. Die Magnetkraft ist sehr stark.
Bestimme die durchschnittliche Windgeschwindigkeit an dem Ort, an dem du zu bauen vorhast. Bringe die Bauvorschriften für Windräder in Erfahrung. Berechne den Abstand für dein Windrad. Wähle zwischen vorgefertigten und selbstgebauten Windradflügeln. Wähle einen Generator. Nimm den Aufbau von der Spindel herunter. Schweiße deinen Spindelausleger an deinen Turm. Baue eine Klemme für deine Spindel und deinen Stator ein. Platziere ein kegelförmiges Kugellager auf der Spindel. Bringe den Hauptaufbau deines Windrads an. Befestige deinen Stator und stelle das Windrad mit einer Fettkappe fertig. Schließe den Laderegler an die Batterie oder den Stromkreis an. Verbinde isolierten Draht mit dem Laderegler. Fädle den isolierten Draht durch die Basis und den Turmschaft. Schließe eine Batterie oder einen Stromkreis an. Baue deine Spindel zusammen. Schiebe deine Nabe an ihren Platz auf deiner Spindel. Bringe den unteren Speichenkranz an deine Nabe an. Verbinde deine Speichen. Bringe vier Stifte an deinem oberen Spurkranz an. Platziere deinen unteren Magnetrotor auf den Stiften. Fertige bei Bedarf einen Magnetrotor an. Platziere Abstandshalter auf deinen Stiften. Platziere deinen Stator auf deinem unteren Magnetrotor. Baue einen Statorwickler für selbstgemachte Statoren. Platziere deinen oberen Magnetrotor.
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Planning Your Wind Turbine Finishing Your Turbine Assembly Installing Turbine Electrical Components Assembling the Spindle and Spokes of a Vertical Axis Wind Turbine Mounting the Magnets of a Vertical Axis Wind Turbine