Allgemeine Informationen

zur Stromerzeugung aus

Pellets

 

Sujet

TECHNISCHE VARIANTEN DER KRAFT-WÄRME-KOPPLUNG

 

Bei den technischen Varianten von KWK Anlagen wird auf Basis der dahinterliegenden Technologie unterschieden. Die bekanntesten Technologien zur zeitgleichen Erzeugung von Wärme und Strom werden hier kurz dargestellt.

 

 
Stirlingmotor-KWK

Stirlingmotor-KWK

Das Konzept des Stirlingmotors ist älter als jenes von Kraftmaschinen mit innerer Verbrennung. Durch deren Erfolg wurde der Stirlingmotor in ein Nischendasein gedrängt, erlebt aber jetzt, gerade für die Energieversorgung in Gebäuden, eine Renaissance.

Prinzip: Arbeitsgas wird in einem abgeschlossenen Raum von außen erhitzt und gekühlt. Durch die unterschiedliche Ausdehnung des Gases wird ein Kolben bewegt.

Status: Es sind serienreife Geräte mit Gasbefeuerung erhältlich. Der Vorteil liegt bei der Erzeugung von kleinen Leistungen (< 1 kW), welche in einem Einfamilienhaus benötigt werden.

Dampfgenerator-KWK

Dampfgenerator-KWK

Prinzip: Durch das Erhitzen von Wasser wird Dampf produziert. Dieser Dampf treibt im Weiteren den Kolben eines Generators an.

 

Gasbetriebene Dampfgeneratoren mit kleinen Leistungen sind bereits erhältlich, jedoch ist die Anschaffung mit hohen Kosten verbunden. Ein weiterer Nachteil ist der große Wartungsaufwand verbunden mit  hohen Wartungskosten. 

 

 

 

Brennstoffzellen-KWK

Brennstoffzellen-KWK

Die Brennstoffzelle ist die jüngste Technologie und steht erst seit Kurzem im Interesse der Entwicklung. Mehrere Hersteller bieten bereits serienreife Brennstoffzellen an bzw. haben Prototypen im Test. Generell kann mit Brennstoffzellen sehr effizient bei einem geringen Abwärmeanteil Strom erzeugt werden.

 

Prinzip: Wasserstoff wird durch einen elektrochemischen Prozess direkt in Strom umgewandelt. Bei der Gewinnung von Wasserstoff aus Gas entsteht Dampf, welcher in weiterer Folge zum Heizen verwendet wird.

Verbrennungsmotor-KWK

Verbrennungsmotor-KWK

Grundsätzlich ist der Verbrennungsmotor eine ausgereifte Technologie. Für den Einsatz als KWK ist der Verbrennungsmotor wegen des Wartungsaufwands (Ölwechsel) und der hohen Emissions- und Lärmentwicklung nur bedingt geeignet.

Prinzip: Kraftstoff wird mit angesaugter Luft vermischt und zur Explosion gebracht. Der verursachte Überdruck bewegt einen Kolben.

Status: Diese sind seit einigen Jahren serienreif und mit Gas- bzw. Ölverbrennung erhältlich. Die Geräte sind auch für den kleinen Leistungsbereich erhältlich.

 

KWK LEISTUNGSVARIANTEN

Bei der leistungsmäßigen Einteilung von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen ist die erzeugte elektrische Leistung ausschlaggebend. Hier wird im kleineren Leistungsbereich außerhalb von Großkraftwerken hauptsächlich in „Mikro-KWK" und „Mini-KWK" unterteilt.

 

Mikro-KWK

Mikro-KWKs sind Kraft-Wärme-Kopplungen mit einer elektrischen Leistung von weniger als 15 kWel und decken damit das unterste Leistungssegment (Einfamilien- bzw. Mehrfamilienhäuser) ab (Obergrenze lt. Definition des Bundesverband für Kraft-Wärme-Kopplung) - zum Vergleich: Ein normaler Einfamilienhaushalt hat in etwa einen Spitzenverbrauch von 4 kW. Eine Versorgung mit 1 kW elektrisch kann 88 Prozent des Stromverbrauchs eines Durchschnittshaushalts abdecken.


Mini-KWK

Mini-KWK sind Kraft-Wärme-Kopplungen die im Vergleich zur den Mikro-KWK-Anlagen den etwas größeren Leistungsbereich von ca. 15 kWel bis etwa 50 kWel Leistung umfassen. Eingesetzt werden diese Mini-KWKs vor allem in größeren Immobilien, kleinen Nahwärmenetzen und größeren Gewerbebetrieben.

 

Mehr zum Thema „KWK Anlagen“

Wikipedia KWK Technik

Brennstoffzellen KWK-Info auf bhkw-prinz.de

Technikinfo auf www.waermekraftkopplung.ch

 

 

DER STIRLINGMOTOR

 

Ein geeigneter Weg, die Kraft-Wärme-Kopplung technisch zu realisieren ist der Einsatz eines Stirlingmotors, auch Heißgasmotor genannt. Stirlingmaschinen sind wie kein anderer Energiewandler in der Lage, nachwachsende Brennstoffe emissionsarm und klimaneutral in Bewegungsenergie umzuwandeln. Die Microgen Engine Corporation konnte als erstes Unternehmen eine erfolgreiche Massenproduktion von Stirlingmotoren bewerkstelligen.

 

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Im Gegensatz zu einem Otto- bzw. Dieselmotor, bei dem die Verbrennung intern passiert, wird dem Stirlingmotor Wärme von außen zugeführt. Diese Wärme kann aus unterschiedlichen Energieträgern - auch Holzpellets - gewonnen werden.

 

Die mechanische Energie entsteht durch zwei unterschiedliche Temperaturzonen des Motors, die ein eingeschlossenes Arbeitsgas erwärmen bzw. kühlen. Durch die unterschiedliche Ausdehnung des Gases entsteht eine Druckwelle, die einen Kolben bewegt.

 

 

EINSATZ DES STIRLINGMOTORS ZUR STROMERZEUGUNG

 

Stirlingmotoren sind wie kein anderer Energiewandler in der Lage nachwachsende Brennstoffe emissionsarm und klimaneutral in Bewegungsenergie umzuwandeln.

Der Stirlingmotor eignet sich daher hervorragend zur Stromerzeugung mit Holzpellets und gilt als Hoffnungsträger für die Strom produzierende Heizung.

 

 

Die Vorteile des Stirlingmotors

 
Energieeffizient

Energieeffizient

Der Stirlingmotor ist aufgrund seiner speziellen Konstruktion, die ohne Lager, Gelenke und Wellen auskommt, sparsam im Verbrauch. Nutzt man auch die Abwärme, so ist der Energieverlust sehr gering.

Emissionsarm & ökologisch

Emissionsarm & ökologisch

Die äußere Verbrennung führt zu weniger Abgasen, da der Brennstoff effizienter verbrannt wird. Bei Verwendung von Biomasse als Brennstoff ist sogar eine CO2-neutrale Energiebilanz möglich.

Unabhängig vom Energieträger

Unabhängig vom Energieträger

Die äußere Verbrennung ermöglicht es, dass nahezu jeder Energieträger und jedes Verbrennungsmaterial in Frage kommt. Erneuerbare Brennstoffe können ebenso gut eingesetzt werden wie fossile Energieträger.

 
Wartungsfrei & langlebig

Wartungsfrei & langlebig

Die gleichmäßige Energiezufuhr führt zu einer konstanten Belastung der Einzelteile ohne Belastungsspitzen und es gelangen keine Fremdstoffe in den Motor. Dadurch ist der Stirlingmotor sehr wartungsarm - bei manchen Bautypen sogar wartungsfrei. Es können längere Laufzeiten als bei Verbrennungsmotoren erwartet werden.

Geräuscharm

Geräuscharm

Bei einer technisch einwandfreien Konstruktion entstehen durch die äußere Verbrennung ohne Explosionen und durch das Fehlen von Ventilen wenig Lärm und Vibrationen - ein geräuscharmer Betrieb im Wohnraum ist somit möglich.

 

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