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Blockheizkraftwerke erzeugen Strom & Wärme

Blockheizkraftwerke einzusetzen ist grundsätzlich eine gute Idee.

Erzeugt man doch mit dem hohen Wirkungsgrad eines Stationärmotors gleichzeitig Strom und Wärme. Der (Pflanzenöl-)Motor treibt einen Generator an, mit dem Strom erzeugt wird. Die Menge an Wärmeenergie, die dabei frei wird und beim Auto mittels Kühler verschwenderisch in die Luft geblasen wird, versucht man beim BHKW mittels Wärmetauschern einzufangen und zum Heizen bzw. Warmwasseraufbereiten einzusetzen.

Zu entscheiden ist, ob mit dem BHKW der Strom in das öffentliche Netz eingespeist werden soll, oder ob das BHKW in einer sogenannten "Insellösung" nur den Strom für den Eigenbedarf erzeugt. Beide Varianten haben Vor- und Nachteile

Für den Anwender ergeben sich grundsätzlich drei Möglichkeiten, zu einem BHKW zu kommen:

1. Ein Gerät von der Stange quasi "schlüsselfertig" kaufen und davor sämtliche Genehmigungsfragen am besten mit dem Anbieter klären. Eine Liste von Anbietern finden Sie im Service-Bereich unter "Bezugsquellen" unter der Überschrift "BHKWs".

2. Die Komponenten des BHKWs von namhaften Herstellern kaufen und selbst zusammenbauen.

3. Ein BHKW komplett selbst bauen. Mehr Infos zu dieser Variante werden künftig an dieser Stelle laufend eingepflegt.

 

Notstromaggregat

Zum Unterschied vom BHKW ist ein Notstromaggregat in der Regel nur für kurzzeitigen Betrieb ausgelegt, eben nur für den Notfall. Daher hat es üblicherweise keine allzu lange Lebensdauer, wird es doch nur für wneige Stunden im Jahr eingesetzt. Die Wärme wird bei solchen Geräten nicht zurückgewonnen.

 

 


Elemente des BHKWs

Das BHKW besteht aus

  • Verbrennungsmotor (für Pflanzenölbetrieb)
  • Generator (Synchron der Asynchron)
  • Wärmetauscher
  • Hilfsaggregate
  • Steuerung

Verbrennungsmotoren für BHKWs sind fast ausschliesslich 4-Takt-Hubkolben-Motoren. Bei der Wahl des geeigneten Motors berücksichtigt werden müssen die bei Fahrzeugen und Stationärmotoren unterschiedlichen Ziele der Motorenentwickler. Zum Beispiel erreicht ein durchschnittlicher, 10 Jahre alter PKW-Motor mit 200.000 km Laufleistung eine Einsatzdauer von vielleicht 5.000 Betriebsstunden - zum Großteil im Teillastbereich. Ein täglich im Einsatz befindliches BHKW erreicht diese Betriebsstunden bereits innerhalb eines Jahres! Werden also Motoren aus dem PKW-Bereich, die vor allem leicht und billig sind,  dauerhaft eingesetzt, sollte man sich auf jährlichen Austausch der Motoren gefasst machen. Der Betrieb deutlich unterhalb der Nennleistung (etwa bei 2/3 seiner Leistung) erhöht zwar seine Lebensdauer wieder geringfügig, aber durch die Gefahr des Verrussens - v. allem im Pflanzenölbetrieb - sind dem vorgegebenen Leistungsspekturm enge Grenzen gesetzt. Was die Abgaswerte betrifft, sind die hohen NOx-Werte aufgrund der hohen Verbrennungstemperaturen problematisch.

 

Kraftübertragung auf den Generator

Das maximale Drehmoment, die maximale Leistung, der höchste Wirkungsgrad und die maximale Lebensdauer benötigen jeweils unterschiedliche Drehzahlen. Die Standard-Drehzahl im Betrieb wird also immer einen Kompromiss darstellen müssen, der sich nach der Art des Motors richtet.

Um eine Netzfrequenz von 50 Hz (einheitlich im europäischen Verbundnetz) sicherzustellen, ist eine Antriebsdrehzahl von 3.000 U/min notwendig. Wenn der für den Motor günstigste Drehzahlbereich davon abweicht, muss unter Umständen ein Getriebe zwischengeschaltet werden. Einfachstes "Getriebe" ist der Riemenantrieb bei BHKWs unter 20 kW Leistung.

 

Generatoren

Es wird zwischen Synchronmaschinen (SM) und Asynchronmaschinen (ASM) unterschieden. Die ASM benötigt zum Betrieb Blindleistung, um das benötigte Magnetfeld aufzubauen. Diese Blindleistung kann dem EVU-Netz entnommen oder durch Kondensatoren aufgebracht werden.  Was den ASM i. d. Regel für Inselbetrieb ungeeignet macht.

 

Die Wärmeauskopplung erfolgt durch das Kühlwasser (daher eignen sich luftgekühlte Motoren nur bedingt als BHKW), das umlaufende Schmieröl und durch die Abgaswärme. Etwa 25-30% der Brennstoffleistung werden vom Kühlwasser abgeführt. Da die Heizwasseranlage eines Hauses einen höheren Wasserdruck fährt, kann das Hausheizungswasser nicht direkt durch das BHKW geführt werden. Weitere 30% der Energie werden durch das Abgassystem abtransportiert und beim PKW in die Luft geblasen. Beim BHKW wird sie mit einem Abgaswärmetauscher gesammelt. Den richtigen Abgaswärmetauscher zu bauen ist eine Kunst, weil sich Ablagerungen aus dem Abgas an den Wänden festbacken und früher oder später zu Verstopfungen führen. Durch die hohen Temperaturunterschiede kommt es zu Kondenswasserbildung und zum Verkrusten der Niederschläge.

 

 

 

 


Weiterführende Informationen...

...zum Thema BHKWs finden Sie im Service-Bereich auf unserer Link-Seite unter "BHKWs" bzw. in unseren Literaturtipps im Bereich "BHKWs".


Sat, 4. Feb 2012


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