Li.Bre wind is a project by Avia Linke and Julian Brendel that offers an open source solution for an micro off-grid system powered by a 3D printed helical darrieus wind turbine. The project was developed as a master thesis at Technische Universität Berlin.
This master thesis describes the development, construction and testing of a prototype
version of a micro wind energy conversion system in battery charging application.
The objective of this work is to develop an open source design that enables makers
to build such a system on their own with tools and methods common in the maker
scene while using recycled material. First a concept was developed by studying the
individual subsystems and testing and simulating different design options. Then the
final design of the prototype was carried out. It incorporates a 3D printed helical
darrieus turbine with a swept area of and an electronic control unit
based on an Arduino , which facilitates different modes of operation, among them
Maximum Power Point Tracking (MPPT) and a start-up and deceleration of the
turbine. The prototype was then manufactured and field tests were conducted. The
turbines behavior was similar to the simulations although the measured power and
torque created by the turbine are lower than expected. A constant wind speed above
is needed to operate the turbine. The start-up and deceleration of the
turbine were successfully tested, while MPPT could not be tested due to low wind.
Diese Masterarbeit beschreibt die Entwicklung, die Konstruktion und das Testen
eines Prototypen einer Mikrowindenergieanlage zur Batterieladung. Das Ziel der
Arbeit ist die Erarbeitung eines open source Designs, das es Makern ermöglicht
selbst solch ein System zu bauen. Dabei werden Werkzeuge und Methoden verwendet,
die in der Makerszene üblich sind und wenn möglich recyceltes Material wiederver-
wertet. Zunächst wurde ein Konzept erstellt, indem die verschiedenen Teilsysteme
untersucht wurden und verschiedene Designmöglichkeiten simuliert und getestet
wurden. Anschließend wurde das finale Design des Prototypen erarbeitet. Dieses
beinhaltet einen 3D-gedruckten Helix Darrieus Rotor mit einer überstrichenen Fläche und eine auf einem Arduino basierende Regelungseinheit, die den
Betrieb in verschiedenen Modi ermöglicht. Dazu zählen MPPT sowie das Hochfahren
und Abbremsen des Rotors. Daraufhin wurde der Prototyp gefertigt und getestet.
Der Rotor verhält sich ähnlich wie in den Simulationen, jedoch sind die gemessenen
Leistungen und Momente niedriger als erwartet. Der Betrieb der Anlage ist ab
Wingeschwindigkeiten von über
möglich. Das Hochfahren und Abbremsen
des Rotors wurden erfolgreich getestet, jedoch konnte der MPPT-Modus aufgrund
unzureichender Windverhälnisse nicht ausreichend getestet werden.
