Grøn omstilling på blå himmel

Behovet for grøn omstilling vedrører alle dele af vores liv og dermed også vores fritidsliv.

I Herning Svæveflyveklub har vi taget udfordringen op, og vores fokus på energibesparelser og elektricifisering har bl.a. ført til at vi nu varmer vores klubhus og værkstedshangar op med varmepumper.

Og vores næste projekt i den grønne omstilling er at bygge et nyt spil, som skal bringe os op i det blå - på grøn energi. 

Elvira:

Klubbens medlemsbyggede dieselelektrisk spil blev taget i brug i 1983. Spillet Elvira, er opbygget på lastvogn med El-generator og El-motor fra MO regionaltog som blev udfaset af DSB sidst i halvfjerdserne.

Elvira styrer optrækket automatisk på grundlag af nogle få parametre der dels indstilles afhængig af flytype og aktuel start vægt, og dels måles (bl.a. meteorologiske data). Spillet giver piloten en oplevelse af at der altid sidder en rutineret spilfører på spillet og optrækkene er meget ens.

Efter snart 40 års stabil drift må vi konstatere at det er blevet mere udfordrende at finde reservedele, og spillets co2 aftryk pr. start operation ligger i den høje ende.

Vi kan naturligvis vælge at købe et nyt traditionelt fabriksbygget spil, hvilket kan betyde at vi må stille større krav til vore spilfører og måske også acceptere mindre ensartede starter.

En gruppe medlemmer har sat sig for at undersøge om det er muligt at videreføre nogle af Elviras gode egenskaber, og samtidig frembringe et spil som understøtter tidens strømninger med hensyn til bl.a. klimaaftryk og driftsøkonomi.

Spilgruppen er startet med at viske tavlen ren og begyndt forfra uden nødvendigvis at skel til traditionelle spil konstruktioner.

Link til et uddrag fra bogen Klubbens Historie om Elvira.

Opgave definition:

Bring et 850 kg tungt svævefly op i 400 meter højde på 35 sekunder.

Energien der tilføres flyet i form af højde (Potentiel energi) og hastighed (Kinetisk energi), samt tab er ca. 4.500 kJ (1,2kWh). Middel effekt i 35 sekunder = 129 kW. (Elvira kan til sammenligning levere op til 150 kW.)

Wire træk: op til 750 kg (Elvira maksimum 600 kg)

Wirehastighed: op til 130 km/h.

Tyske normer for nye spil anbefaler motor effekt på minimum 180 kW.

Andre vigtige fokusområder:

  • Co2 aftryk
  • Driftsøkonomi
  • Betjenings venlig (automatisk styret)
  • Wirelevetid
  • Stabilt modhold ved udtræk
  • Driftssikker - Redundans
  • Service

Co2 aftryk:

Nyere forbrændingsmotorer kan reducere klimaaftrykket, men ikke eliminere det helt. Elektrisk drift baseret på grøn strøm, kan fjerne drifts relaterede co2 belastning helt. Det er oplagt at se på elbil komponenter – Motor, inverter, gear og batteri.

I Herning Svæveflyveklub er der årligt de seneste 10 år anvendt ca. 3000 liter diesel, svarende til 8000 kg Co2 udledning pr. år.

Driftsøkonomi:

Elektrisk drift vil medføre lavere energi omkostninger og lavere vedligeholdelses omkostninger (Her kan batterier dog være en joker)

Betjenings venlig (Automatisk styret)

Erfaringer fra Elvira kan anvendes i spil baseret på elektrisk driv system. Styrings algoritmer udvikles med inspiration fra algoritmerne anvendt i Elvira.

Wirelevetid:

Erfaringer fra Elvira viser at en betydelig del af den slitage (diameter forandring) der opstår på wiren hidrører fra passage af føringshjul og ruller som wiren passerer på sin vej til tromlen. På Elvira har vi opnået wire levetider på op til 5000 starter/wire, hvilket er i den høje ende af hvad øvrige klubber opnår. Elvira har wirestyrene løftet ca. 30 grader for at reducere påvirkningen fra føringshjul.

Driftssikker – Redundans:

Der er i klubberne betydelige investeringer i fly. Det er vigtigt at udnyttelse af disse investeringer ikke forhindres af ustabilt jordmateriel. Fejl kan ikke forhindres helt, men redundant system kan sikre mulighed for start også ved nedbrud forårsaget af enkelt fejl.

Stabilt modhold under udtræk:

Alle klubber oplever wire overløb og wiresalat – dette opstår typisk hvis der ikke trækkes ud med konstant hastighed og hvis modholdet på spillet ikke fungerer optimalt.

Individuel elektrisk styret modhold kan være en løsning.

Effektiv afskærmning af tromle kan afbøde konsekvenser af wireoverløb.

Service:

Fremtidens mekanikere må forvente omskoling til elektriske biler, og der er her vi skal finde de medlemmer der skal vedligeholde klubbernes fremtidige spil.

Efter et år med undersøgelser og gode diskussioner over emnet, ser vi fremtidens spil således:

  1. Elektrisk drevet og baseret på elbil og/eller industri teknologi.
  2. Forsynet fra elbil batteri (Andre batterityper undersøges også)
  3. Spillet har ikke wirestyr som vi kender det.
  4. Spillet styres automatisk.
  5. Der anvendes kunststof wire (Dynemea eller tilsvarende)

Kan et spil fungere uden wirestyr?

Ja det er vores påstand, hvis spillets fundament kan dreje således wiren løber direkte ind på tromlen, og wiresaksen løftes i takt med at wirevinklen øges.

Der er behov for at wiren passere kontrolleret forbi en sikkerheds skærefunktion. Vi forestiller os et kvadratisk indløbsvindue med sidelængde som tromlebredden. Indløbet opbygges af runde emner med glat keramisk overflade.

For at styre fundamentets vinkel og indløbshøjden skal wirens position i indløbet være kendt.

Vi har fundet og udført test (på elvira) med såkaldte TOF-sensorer der måler afstand og vinkel ved hjælp af laser-lys.

Det ser lovende ud og vi forventer at anvende disse sensorer i første prototype. Andre sensorsystemer baseret på video cameraer eller mekanisk berøring er også mulige løsninger.

Når spillets fundament skal dreje under optrækket er det praktisk med en en-tromlet løsning. Det betyder at der skal 2 spil til at afløse Elvira. I samme ombæring falder behovet for reservespil bort da det bliver 2 uafhængige enheder hvor ingen enkeltfejl vil medføre stop for starter.

Spillets hovedkomponenter:

A - Afbalanceret wiretromle

B - Drejeskive for Y akse

C - 180 KW børsteløs elmotor

D - Inverter

E - Drejeskive for X akse

F - Sikkerheds saks

G - Sensor ramme bestående af optisk TOF-sensor samt mekanisk sensor.

H - 1500 m kunststof line

I - Litium batteri

Sponsorat:

Da vi i projektet arbejder med nye måder at opbygge et spil på, er der naturligvis risiko for at vi må sadle om undervejs, og det er også vores forventning at byggeomkostningerne vil blive højere selv om der lægges et betydelig antal frivillige timer. På den baggrund søger vi i sponsorer for at få økonomien til at hænge sammen. Projektet afventer sponsortilsagn inden det sættes endelig i gang.

Projektet gennemføres som non profit projekt, og de erfaringer vi høster vil vi naturligvis gerne dele ud af.

Tidlige skitser: