Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

Inhaltsverzeichnis

Einführung

Warum ein Windrad bauen?

Kleinwindräder pädagogisch betrachtet

TEIL 1 – Windrad DYNAWI

1.1. Was sollte bei der Bauanleitung beachtet werden?

1.2. Wo gibt es das Baumaterial?

1.3. Was ist bei der Materialauswahl zu beachten?

1.4. Welches Werkzeug wird benötigt?

1.5. Welches Material wird benötigt?

1.6. Beschreibung der Windradteile

Nabendynamo als Generator

Windradflügel (Repeller)

Gehäuse aus Kunststoff

Gehäuse aus Metall

Windfahne

Mast und Mastbefestigung

TEIL 2 – Bauanleitungen 2.1. DYNAWI - WINDRAD aus Kunststoff

Materialliste

Bauanleitung

Flügel aus Kunststoffrohr

Flügelnabe

Gehäuse

Mastbefestigung

Bearbeitung Nabendynamo

Windfahne

Endarbeiten und Zusammenbau

Kontrolle

2.2. DYNAWI aus Metall

Materialliste

Bauanleitung

Flügel aus Metall

Flügelnabe

Gehäuse

Mastbefestigung

Windfahne

Bearbeitung Nabendynamo

Endarbeiten und Zusammenbau

Kontrolle

Weitere Infos

TEIL 3 – Windradelektrik 3.1. Elektrischer Anschluss

Anschluss Dynamo-Stecker

Kabelführung am Windrad

3.2. Windstrom-Regler

Regler M127 N

3.3. Windradstrom-Verbraucher mit USB

3.4. Akkuladung

TEIL 4 – Windrad aufstellen und Betrieb

4.1. Was passiert bei Sturm?

4.2. Welcher Mast sollte verwendet werden?

4.3. Mastaufstellen erlaubt?

4.4. Sicherheit zuerst

4.5. Größere Windräder selbst bauen?

TEIL 5 – Was man über Windenergie wissen sollte

5.1. Woher kommt der Wind?

5.2. Wie können wir den Wind messen?

5.3. Wie kann man die Windleistung berechnen?

5.4. Windstärke

Windstärketabelle

5.5. Warum dreht sich ein Windrad?

5.7. Windradarten und die Geschichte der Windräder

TEIL 6

6.1. Bezugsquellen für Windradartikel

6.2. Links

6.3. Buchempfehlungen vom gleichen Autor

6.4. Impressum

Einführung
Warum ein Windrad bauen?

Ab und zu sind in Schrebergärten oder bei Bauernhöfen selbst gebaute Windräder zu sehen. Oft können sie über einen Generator Strom für Leuchten erzeugen oder einen kleinen Akku laden. Andere mehrflügelige Windräder pumpen sogar Wasser aus einem Bachlauf, ganz so wie ihre großen Westernwindradvorbilder.

Warum machen sich die Bastler die Mühe, aus den verschiedensten Materialien Windräder zu bauen, die oft voller Ideen stecken, manchmal aber nicht sehr gelungen aussehen?

Für viele der Windradbesitzer üben die sich im Wind drehenden Flügel eine gewisse Faszination aus und die Nutzung der Naturgewalt ist eine kleine Herausforderung. Von der Planung über die Materialauswahl bis hin zur Fertigstellung muss einiges überlegt werden, denn der erste Sturm verzeiht keine Fehler. So hat mancher Windradbauer schon einmal vor dem Maststumpf gestanden und die vom Winde verwehten Flügel im Garten gesucht. „Jetzt erst recht“ war dann oft die Devise und ein neues, besseres Windrad wurde gebaut.

Strom aus dem Wind zu produzieren ist der Wunschtraum vieler Haus- und Gartenbesitzer. Durch die von unserem Solar-Wind-Team entwickelten und industriell gefertigten Kleinwindräder mit Netzeinspeise-Wechselrichter, der den Windstrom direkt ins eigene Hausnetz leitet, ist das möglich.

So haben auch schon viele Schulen neben einer Solarstromanlage eines unserer Kleinwindräder zur Stromproduktion auf dem Dach oder wie in Konstanz auf dem Kamin.

Bei der Beratung für die Schulwindräder sind wir immer wieder von Schülern, Lehrern oder Projektleitern gefragt worden, ob man solch ein Kleinwindrad zur Stromproduktion nicht im Unterricht oder im Rahmen eines Projekts bauen könne. Solche Kleinwindräder erfordern aber einige Materialkenntnis, handwerkliches Geschick und Kenntnis von der Windnutzung, so dass viele Bastler, besonders Kinder und Jugendliche, schnell überfordert wären. Auf dem Windradmarkt gibt es kaum Bausätze, fast alle sind zu kompliziert im Aufbau und in der Bearbeitung.

Die Lösung wäre ein Windrad aus Teilen, die leicht und kostengünstig zu beschaffen sind. Außerdem müsste es ohne besondere Fachkenntnisse und Spezialwerkzeug zusammenzubauen sein.

Dazu sollte der Aufbau des fertigen Windrads nicht zu kompliziert werden und möglichst sicher erfolgen können. Und wenn dann noch Lösungen gefunden würden, wie man den erzeugten Windstrom sinnvoll nutzen könnte, dann hätten wir das ideale Windrad z.B. für ein Schulprojekt gefunden.

Einige Versuche waren notwendig, dazu kamen Tipps von erfahrenen Windradbastlern, bis das hier im E-Book vorgestellte DYNAWI (DYNAmo-WIndrad) fertig war.

Foto der Kunststoffvariante

Dieses Dynamo-Windrad ist ein einfach zu bauender kleiner Stromerzeuger aus preisgünstigen Metall- oder Kunststoffteilen, die man leicht beschaffen kann. Zwei Wochenenden oder einige Schultage genügen für den Zusammenbau. Nach dem Aufbau auf einem Mastrohr kann der erzeugte Windstrom für Beleuchtung mit LEDs, zur Akkuladung oder zum Aufladen von Handys genutzt werden.

Wer die beiden Windradvarianten in Aktion sehen will, sollte sich unser Video anschauen:

vimeo.com/177145433

Im ersten Teil dieses E-Books stellen wir das Kleinwindrad in zwei Bauvarianten vor und beschreiben dann den einfachen Selbstbau. Zunächst werden alle Materialien und das benötigte Werkzeug aufgeführt, dann geht es Schritt für Schritt ans Windradbauen.

Im zweiten theoretischen Teil des Buches gibt es kurze Informationen über die Entstehung des Windes, die Funktion und den Aufbau von Windrädern, die als Einstieg in das Thema Windenergie oder für ein Referat / eine Facharbeit ausreichen sollten.

Kleinwindräder pädagogisch betrachtet

Seit den Reaktorunglücken in Tschernobyl und in Fukushima ist es sinnvoll, Schülern zu zeigen, dass der Strom nicht einfach aus der Steckdose kommt. Sie sollen lernen, dass es unterschiedliche Arten der Stromgewinnung gibt, die mehr oder weniger schädlich für die Umwelt und Menschheit sind. So sollen sie erkennen, dass für die Zukunft ein Mix aus vielen verschiedenen Energiearten, möglichst natürlich aus nachwachsenden oder unerschöpflichen Quellen wie dem Wind, notwendig ist.

Daher ist es sinnvoll, sich in der Schule fächerübergreifend oder in Projekten durch die Fertigung eines Windrads mit den Grundlagen der Windenergienutzung auseinanderzusetzen. Wenn dann nach dem Zusammenstellen der Teile, der Bearbeitung und dem Zusammenbau mit dem Dynamo-Windrad der Schritt zur ersten Windstromproduktion gemacht ist, dann ist meist der Stolz der Erbauer groß.

Deshalb ist die Beschäftigung im Unterricht ab Klasse 5 mit der Windradtechnik eine pädagogische Aufgabe, da die Sonnenenergienutzung für diese Altersgruppe noch zu komplex und zu schwierig ist. Denn schon das gemeinsame Basteln und Beobachten der Kleinwindräder schult das Verständnis für die Windenergienutzung und lässt Schüler die Großwindräder mit anderen Augen sehen.

(Foto: André Dünnebacke / Regionale 2016 Agentur) Projekt des Pictorius Berufskollegs Coesfeld

Aus unserer pädagogischen Erfahrung heraus haben wir den Aufbau der beiden Windräder so einfach wie möglich gewählt. Außerdem haben wir Material ausgesucht, das leicht zu beschaffen ist, und haben darauf geachtet, dass keine schwierigen handwerklichen Fähigkeiten gefordert sind.

Beim gemeinsamen Bau der Windradmodelle waren wir überrascht, welche Änderungs- und Verbesserungsvorschläge von den jugendlichen Bastlern selber kamen. Deshalb sollte nach dem Motto „Learning by doing“ kein zu fest vorgegebener Bauplan vorliegen, denn die Erfahrungen im Wind machen aus dem Bastler erst den richtigen „Windradingenieur“.

Aufgaben

Material zusammenstellen und beschaffen

Material bearbeiten (Kunststoff, Metall, Verkabelung)

Einzelteile nach Plan zusammenbauen

Zusammenbau auf Funktion prüfen, Messarbeiten

Standort suchen, Aufbau auf Mastrohr, elektrischer Anschluss

Windmessungen, Lautstärkemessungen, Leistungsmessungen

Zusammenbau und Messergebnisse dokumentieren

Mit Theorie über Wind, Windradarten und Geschichte der Windräder ergänzen

Dass Energie aus Sonne, Wasser und Wind bei der nächsten Generation zur Selbstverständlichkeit wird und hoffentlich mithilft, das Klimaproblem zu lösen, das wünscht sich der Autor dieses Buches.

TEIL 1 – Windrad DYNAWI

Was ist das Besondere an unserem Selbstbauwindrad?

Einmal ist es die Verwendung eines preisgünstigen Nabendynamos vom Fahrradzubehör als Windradgenerator. Das erspart uns die aufwändige Suche nach einem geeigneten Generator für unsere Windradgröße. Dafür gibt es nämlich kaum Hersteller und wenn, dann sind deren Produkte für unsere Zwecke zu teuer.

Zum zweiten ist es die Verwendung von Material, das es preiswert im Baumarkt zu kaufen gibt: KG - Kunststoffrohre, ein fertiges Metallgehäuse und weiteres Zubehör, das auch leicht zu bearbeiten ist.

Der dritte Vorteil unseres Windrads ist, dass es in verschiedenen Varianten gebaut werden kann:

Windrad DYNAWI Es besteht neben dem Nabendynamo aus den Windradflügeln, der Flügelnabe, einem Gehäuse, einer Windfahne und der Halterung dazu.

Die Kunststoffversion des DYNAWI ist ideal geeignet für den Wochenendbastler oder die Windradfertigung in Schulen oder Jugendgruppen.

Denn der Windradbau ist einfach: Die Windradflügel werden aus KG - Rohren hergestellt, ebenso werden die Flügelnabe und die Windfahne aus Kunststoff gefertigt. Da vorwiegend Fertigteile verwendet werden, ist damit eine einfache und schnelle Bauzeit möglich. Das Ergebnis ist ein wetterfestes, robustes Windrad, das Strom erzeugt und ähnlich wie ein Großwindrad aussieht.

Wer das Können und die Möglichkeit hat, Metallrohre und -bleche zu bearbeiten, der wird sich freuen, weil die Teile des DYNAWI Metall nach unserer Anleitung auch aus Alu, Stahl oder Kupfer in Form von Blechen oder Rohren gebaut werden können. Diese Metall-Version ist für Auszubildende in Metallberufen oder für Fach- oder Gewerbeschulen ein ideales Schulungsobjekt.

Beim Zusammenstellen des Materials haben wir darauf geachtet, dass die Varianten kompatibel sind. Es kann also nachträglich das Kunststoffwindrad teilweise auf das Metallwindrad umgebaut werden oder umgekehrt.

Zugegeben, es gibt bestimmt schönere Windräder. Wenn man aber nach wenigen Arbeitsstunden schon den Erfolg sieht und sein wetterfestes Selbstbauprodukt in den Wind hält – dann kann man zurecht stolz sein. Dazu kommt noch, dass die Bauteile nicht viel kosten.

Was kann man mit unserem DYNAWI anfangen? Da das Windrad sich bei ausreichendem Wind nicht nur dreht, sondern auch richtig Strom erzeugt, kann es vielfältig eingesetzt werden: Der verwendete Nabendynamo erzeugt genügend Leistung, um über einen USB-Anschluss Handys, Navi-Geräte, Powerbanks oder Akku-Campingleuchten zu laden. Aber auch der Anschluss eines 12 - Volt-Akkus ist an guten Standorten möglich, oder wenigstens die Ladung wird erhalten. Somit ist das DYNAWI nachts oder im Winter eine Ergänzung, oder an guten Windstandorten sogar ein Ersatz für Solarmodule.

So kann das Windrad nicht nur in der Schule eingesetzt werden, sondern auch überall dort, wo kein Stromanschluss vorhanden ist: In abgelegenen Gärten, an Fischer- oder Berghütten, in Jugendzeltlagern, beim Camping oder in der Landwirtschaft (Weidezaun). Da es leicht zu transportieren ist, kann es z. B. mit einem Teleskopmast (Foto) auch mobil eingesetzt werden.

Upgrade Und noch einen weiteren Vorteil hat unser DYNAWI, denn es lässt sich durch einen größeren Windradgenerator erweitern. Der Nabendynamo kann durch einen stärkeren Generator, z.B. einen Scheibengenerator, bis 100 Watt Leistung ersetzt werden. Das erfordert nur geringe Änderungen am Windrad.

Bitte beachten: Auch wenn im Internet ständig günstige Generatoren für Kleinwindräder angeboten werden, so sind die meisten davon untauglich. Oft sind es einfach nur Motoren, die kaum Strom erzeugen können, oder die erforderliche Drehzahl liegt viel zu hoch: Kleinwindräder haben Drehzahlen von 0 - 800 U/min, die meisten angebotenen Generatoren aber 1500 - 10.000 U/min, um Strom zu erzeugen. Da müsste ein Getriebe eingesetzt werden, was aber für kleine Windräder unsinnig ist. Also aufgepasst bei solchen Angeboten!