Der Verbrennungsmotor- das Herz des BHKWs:

Allgemeines:

Grundsätzlich muß der verwendete Motor über einen Wasserkühlkreislauf verfügen, da der Heizungskreislauf angeschlossen werden soll.

Die Kühlung der BHKW-Motoren muss auch bei fehlender Wärmeabnahme der Verbraucher im Heiz­kreislauf (z. B. im Sommer) sichergestellt werden, um eine Überhitzung und damit verbundene Schädigung zu vermeiden. Hierfür werden Notkühler mit in den Heizkreislauf der Motoren eingebunden, über die die nicht benötigte Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann.

 

Zunächst muß geklärt werden, mit welchem Kraftstoff der Motor betrieben werden soll:

Nach dem zu verwendenden Kraftstoff muß der Motor beschafft werden. Nicht jeder Dieselmotor ist ohne Modifikation für Biodiesel oder Pflanzenöl geeignet. Ein Dieselmotor kann durch geeignete Umbaumaßnahmen auch Gas verbrennen. Auf dem Markt sind Motore für den Erdgas-/ Heizöl- / Pflanzenölbetrieb erhältlich. Der Gasmotor beruht zumeist auf der Ottomotortechnik, jedoch kann einem Dieselmotor, der mit Heizöl oder Pöl betrieben wird über die Ansaugluft Gas zugeführt werden, so dass der Motor zu 60- 80% seine Energie aus dem Gas bezieht (Zündstrahlverfahren). Ein geringer Teil Diesel wird zur Zündung verwendet, da Gas eine höhere Zündtemperatur als Mineralölprodukte aufweist.

Der Gas- bzw. Ethanolmotor hat die geringsten Schadstoffemissionen wobei noch die Frage des Betriebstoffpreises betrachtet werden muß. Die optimale Lösung ist ein umweltfreundlicher Kraftstoff, der auch noch günstig und CO2 neutral ist.Gasbetriebene Motore sind um mindestens 7 dB leiser als Dieselmotore, was als eine Halbierung des Geräuschpegels empfunden wird.

Für die Abgasnorm ist bei Anlagen unter 1 MW die TA- Luft nur bedingt anwendbar aber eine Änderung ist bereits geplant.

Preisvergleich der Brennstoffe (Stand Januar 2006):

Die Kleinmotore für BHKWs haben eine Lebensdauer bei entsprechender Wartung von bis zu 80 000 Stunden wohingegen ein PKW Motor nur ca. 4000 Stunden erreicht, was einer Laufleistung von 300 000 km entspricht. Der Grund liegt darin, dass ein BHKW Motor bei relativ gleichbleibender Last und Temperatur betrieben wird, ein PKW Motor ist sehr starken Drehzahl- und Temperaturschwankungen unterworfen, was sich auf den Verschleiß und damit die Lebensdauer auswirkt.

Motorarten:

Gas-Ottomotoren sind speziell für den Gasbetrieb entwickelte Motoren, die nach dem Ottoprinzip arbeiten. Die Motoren werden zur Minimierung der Stickoxidemissionen als Magermotoren mit hohem Luftüberschuss betrieben. Bei Magerbetrieb wird weniger Brennstoff im Motor umgesetzt, was zu einer Leistungsminderung der Motoren führt. Diese wird durch die Aufladung der Motoren mittels Abgasturbolader ausgeglichen. Bei höheren elektrischen Leistungen kommen umgebaute Dieselaggregate, die mit Zündkerzen ausgestattet werden, zum Einsatz. Durch die relativ geringen Mengen eingespritzten Zündöls besteht wegen fehlender Kühlung der Einspritzdüsen die Gefahr, dass diese verkoken und schneller verschleißen. Auch Zündstrahlmotoren werden mit hohem Luftüberschuss betrieben. Die Lastregelung erfolgt über die zugeführten Zündöl- oder Gasmenge. Bei Flüssiggasbetrieb fallen keine Schwefeloxide an.

Motore für den Heizölbetrieb entsprechen der Bauweise der herkömmlichen Dieselmotoren. Dieselkraftstoff entspricht in etwa den Eigenschaften des Heizöls.Wird ein stationärer Motor mit Heizöl betrieben, kann beim Zollamt eine Mineralölsteuerrückerstattung beantragt werden, sofern der Wirkunggrad über 70% liegt.

Für den Pöl- Betrieb müssen die Dieselmotore umgerüstet werden. Es gibt Anbieter, die Umrüstsätze für Dieselmotore anbieten. Umgerüstet werden muß- ähnlich dem PKW Motor- idealer Weise der Kolben, die Einspritzanlage, die Kraftstoffzuleitungen, Öl vorwärmen, Düsen ändern, siehe bei Links im Kfz Bereich. Ein genereller Nachteil ist die Bildung von Ruß im Abgas insbesondere bei starker Belastung. Dieser Ruß kann den Abgaswärmetauscher verstopfen und ist auch nicht umweltverträglich. Ein Ausweg ist ein Abgasfilter direkt nach dem Abgasaustritt aus dem Motor, der in regelmäßigen Abständenden „abgebrannt“ wird und so den Wärmetauscher vor Verstopfung bewahrt, außerdem wird noch Wärme bei der Rußverbrennung freigesetzt. Bei Biodiesel liegt die Situation ähnlich bezüglich Umbaumaßnahmen und Abgas. Besonders ist auf die Verwendung von biodieselverträglichen Kunstoffen und Dichtungen zu achten!

Ethanol wird im Modifizierten Otto- Motor verbrannt. Hierzu sind leider noch keine Umrüstsätze im Angebot und der Bastler ist gefragt. Mitte 2006 werden die ersten Umrüstsätze für Kraftfahrzeuge in den Handel kommen und sollten auch für stationäre Ottomotoren anwendbar sein. Das Einspritz bzw. Vergasersystem ist zu ändern (größerer Düsendurchmesser), neue Ventile und gehärtete Sitze einzubauen, der Zündzeitpunkt ist anzupassen. Ethanol verbrennt vollständig und es entsteht kein Ruß und nur wenig Stickoxid im Abgas, Schwefel ist im Ethanol nicht vorhanden im Gegensatz zu Erdgas, Heizöl und in sehr geringen Maßen im Pölkraftstoffen.

Für das BHKW Projekt wird ein Dieselmotor Verwendung finden, da dieser auch mit gasförmigen Brennstoffen unterstützt werden kann (Flüssiggas, Ethanol, Biogas). Die Brennstoffe werden über ein  dem Vergaser ähnlichem Prinzip- einer Venturidüse-  zugeführt. In einen solchen Motor könnten brennbare Gase jeder Art zugeführt werden.

Zur Zeit ist ein mit Flüssiggas betriebener Gasmotor die günstigste Alternative mit Blick auf die steigenden Preise für Erdgas und Heizöl. Die Verwendung von Pflanzenöl ist auch noch recht günstig und umweltfreundlich wegen der neutralen Kohlendioxid- Bilanz. Die Zukunft wird zeigen, ob sich der Preis für Pflanzenöl durch den steigenden Bedarf erhöhen wird.

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