Li.Bre wind

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.

Open source micro power plant

The development and construction of an Arduino controlled 3D printed vertical axis wind turbine

Abstract - English version

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.

Zusammenfassung - Deutsche Version

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.