Windmolen bouwen

Snellopendheid

Iedere windmolen heeft een vooraf door berekening vastgestelde maximale draaisnelheid. Deze snellopendheid wordt uitgedrukt in Lambda (λ). Een windmolen wordt in snelheid begrensd door het aantal wieken:

• Hoe meer wieken een molen heeft, des te langzamer is de maximale draaisnelheid.
• Hoe minder wieken een windmolen heeft, des te hoger is de snellopendheid.

Tegelijk wordt ook het aanloopmoment van een windmolen door het aantal wieken bepaald. Een molen met slechts twee vleugels heeft veel wind nodig voordat hij in beweging komt want zoveel oppervlakte heeft de rotor niet. Een molen met veel wieken draait al bij geringe wind want de rotor heeft verhoudingsgewijs een grote oppervlakte. Een voorbeeld is de Amerikaanse windmotor, ook Amerikaanse windturbine genoemd.

Langzaamlopers

Een Amerikaanse windmotor, vooral die met 12 schoepen of meer, draait al bij het minste zuchtje wind. Het zijn langzaamlopers maar ook ware krachtpatsers, die zeer geschikt zijn voor het oppompen of verpompen van water. Voor het opwekken van elektriciteit zijn ze, vanwege het lage toerental, minder geschikt.

Natuurlijk kun je met behulp van een overbrenging het afgegeven toerental omhoog brengen zodat je er een generator mee kunt aandrijven. Toch maar niet doen want, naast een zware constructie van de totale molen, geeft zo'n overbrenging zo enorm veel verlies in vermogen, dat je je veel beter kunt richten op een molen met een hogere snellopendheid.

Snellopers

Bij snellopers wordt meestal gekozen voor een molen met twee of drie vleugels. Zat er in de beginperiode nog een 'tandwielenbak' tussen de rotor en de generator om de juiste toerentallen op elkaar af te stemmen, tegenwoordig wordt gebruikt gemaakt van direct drive generatoren. Met de komst van direct drive motoren in de nieuwe generatie wasmachines (perfect als generator te gebruiken) komt deze techniek ook voor de hobby-molenmaker in beeld. Wees daar dan wel voorzichtig mee want deze zg. smart drive motoren kunnen als onbelast draaiende generator enorm hoge spanningen opwekken. Doe vooral eens inspiratie op bij EAZ Wind & Zon uit Hoogezand. Daar maken ze relatief kleine windmolens, die qua grootte en vorm uitstekend passen in het landschap.

Molenbouwers Opgelet!

Kunsthars en polyesterhars zijn perfecte materialen voor de windmolenbouwer. Je maakt er op een simpele manier de mooiste vormen mee, zoals windmolenwieken of een strakke behuizing voor je generator. Je moet natuurlijk wel weten hoe je dat doet en waar je mee bezig bent.

Daar is een uitstekend boek voor geschreven, waarin alle denkbare toepassingen in kunststoffen uitvoerig worden behandeld. Of je nu een windmolen wilt bouwen, een boot of een bad. Met het praktijkhandboek kunststoffen heb je een "absolute topper" in huis.

Liftkracht vleugelprofiel

Bij snellopers wordt het vleugelprofiel nauwkeurig berekend voor een zo hoog mogelijk rendement.
Door de vorm van de vleugels ontstaat er een liftkracht die ervoor zorgt dat de rotor ronddraait. Het is dezelfde lift die ervoor zorgt dat een vliegtuig stijgt.

De lucht die aan de bovenzijde langs het profiel stroomt legt een langere weg af dan de lucht aan de onderzijde. Hierdoor ontstaat aan de bovenzijde een onderdruk. Aan de onderzijde (de windzijde) ontstaat een overdruk. Dit drukverschil geeft een opwaartse kracht loodrecht op de aanstroomrichting, dit noemen we de liftkracht. Bij een windmolen wordt deze lift omgezet in een mechanisch koppel.

Er zijn verschillende vleugelprofielen in gebruik. Bij zelfbouw is het NACA 4412 profiel geschikt, een vleugelprofiel dat je ook bij commerciële windmolens ziet. Zelfbouwers vinden enkele al berekende wiekprofielen op deze website.

Aantal wieken en slagschaduw

Over de hinderlijke slagschaduw bij de grote windmolens wordt veel geklaagd, vreemd genoeg wordt er bij een Amerikaans windmotor geen last ervaren. Je kunt dus stellen dat er een verband moet zijn tussen dit hinderlijke effect en het aantal wieken.

Waar slagschaduw bij molens met 3 vleugels als hinderlijk wordt ervaren, schijnt dit bij een 4 wiekige molen al veel minder het geval te zijn. Dat heeft puur met onze hersenen te maken, die registreren dat er altijd een wiek in het kwadrant staat. En dat schijnt als minder onrustig te worden ervaren. Hier zou eens mee geëxperimenteerd moeten worden!

Met een verticale windturbine sluit je klachten over slagschaduw uit.