Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Bei kleinen Blockheizkraftwerken unter 10 kWel k\u00f6nnen durch den Einsatz von Stirlingmotoren wirtschaftliche und umweltrelevante Vorteile erreicht werden. Die langen wartungsfreien Laufzeiten machen den wirtschaftlichen Betrieb der kleinen Module zur Erzeugung der W\u00e4rme-Grundlast oft erst m\u00f6glich. Durch die Anwendung moderner Brennertechnologie sind sehr geringe Schadstoffemissionen auf dem Niveau der Brennwerttechnik, also deutlich bessere Werte als bei Gas-Ottomotoren, erreichbar. Auch die gute Regelbarkeit der Stirlingmotoren ist von Vorteil. Sp\u00e4ter bestehen Chancen, problematische und sogar feste Brennstoffe zu nutzen.
\nZiel des Vorhabens war, auf Basis einer vorhandenen Motorkonstruktion mit 9 kWel\/1500 min-1 entsprechende BHKW zu entwickeln und aufzubauen, im praktischen Einsatz an geeigneten Standorten mit typischen Anwendern Langzeiterfahrung zu gewinnen und diese wieder in die Konstruktion einflie\u00dfen zu lassen. Dem Hersteller wie dem Anwender sollten so Grundlagen zu einer Entscheidung \u00fcber Herstellung bzw. Einsatz geschaffen werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZun\u00e4chst wurde ein Prototyp mit 9 kWel und 20 kWth projektiert und dann f\u00fcnf weitere f\u00fcr die erste Projektphase aufgebaut. F\u00fcr diese erste Phase des Vorhabens wurden \u00e4ltere Brenner aus einer schwedisch-amerikanischen Entwicklung eingesetzt, die Maschinen liefen im Raum Stuttgart. F\u00fcr die zweite Phase wurde eine Brenner-Neuentwicklung verwendet, die Module im Gesamt-Wirkungsgrad und am Geh\u00e4use verbessert und an Standorten in ganz Deutschland betrieben und teils mit lokalem Personal gewartet. Eine Datenerfassung sammelte und \u00fcbertrug Messwerte per Modem.
\nAnf\u00e4nglich waren Probleme mit der Einbindung in die Heizungsanlagen zu \u00fcberwinden und Fehler an den Modulen zu beseitigen bis \u00fcberall kontinuierlicher Dauerbetrieb zu Betriebserfahrung mit Verschlei\u00dfbeurteilung f\u00fchrte. An Verschlei\u00dfproblemen im Motor musste konstruktiv und fertigungstechnisch intensiv gearbeitet werden, dabei konnten Fortschritte erzielt werden.
\nDer in einem anderen DBU-Vorhaben entwickelte Brenner musste zun\u00e4chst im Haus an Versuchsmaschinen erprobt werden, er wurde schlie\u00dflich erfolgreich bei externen BHKW-Modulen verwendet. Die Erprobung und Verbesserung der Maschinen aus der zweiten Phase der Felderprobung l\u00e4uft \u00fcber das Projekt hinaus weiter.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es wurde ein BHKW-Modul mit erdgasbeheiztem Stirlingmotor getestet und weiterentwickelt. Die Leistung liegt – modulierend – bei 2 – 9 kWel und 8 – 24 kWth. Der elektrische Wirkungsgrad betr\u00e4gt 24 %, der gesamte \u00fcber 90 %, Brennwertnutzung ist m\u00f6glich. Die Zuverl\u00e4ssigkeit der BHKW-Module hat ein erfreuliches Niveau erreicht, die Wartungsintervalle k\u00f6nnen 5.000 bis 8.000 Stunden Betrieb ohne Service erwarten lassen. Die Wartungskosten sind damit geringer als bei Ottomotoren.
\nDie Schadstoffemissionen der Flox-Brenner sind deutlich geringer als bei konventionellen Motoren, hier ist das Niveau des Blauen Engels erreicht. Es ist noch mit weiteren Fortschritten zu rechnen. Die Schallemissionen sind gering.
\nDie Wirtschaftlichkeit ist bei kleinen BHKW und niedrigen Strompreisen schwierig darstellbar, nur durch Eigenverbrauch und lange Laufzeiten sind positive Ergebnisse erreichbar, wenn nicht zus\u00e4tzliche Unterst\u00fctzung greift.
\nDas Projekt wurde im Ablauf etwa planm\u00e4\u00dfig durchgef\u00fchrt, es traten jedoch Probleme auf, deren L\u00f6sung mehr Zeit als erwartet ben\u00f6tigte. Auch die Brennerentwicklung war schwieriger und zeitraubender als erwartet, die Ergebnisse sind jedoch zufriedenstellend. Die akkumulierten Laufzeiten dagegen sind l\u00e4nger als geplant ausgefallen, etwa 90.000 Stunden gesamt. Einzelne Maschinen haben Laufzeiten von 10.000 bis 20.000 Stunden erreicht.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Das Erdgas-BHKW wurde auf der Hannover-Messe 2001 auf einem eigenen Stand in der Energie-Halle 13 gezeigt. Das Interesse war sehr gro\u00df und allgemein positiv, ein starker Trend zu biogenen Brennstoffen war erkennbar. Viele Kontakte konnten aufgenommen werden, die auch bereits zu Auftr\u00e4gen gef\u00fchrt haben. In diesem Rahmen und im Anschluss wurden Beitr\u00e4ge in der FAZ, Neue Energie, Sonne, Wind und W\u00e4rme, Wirtschaftswoche und anderen Zeitschriften ver\u00f6ffentlicht.
\nWeitere Ver\u00f6ffentlichungen fanden bei den Europ\u00e4ischen Stirlingforen in Osnabr\u00fcck 1998 und 2000 und finden im September 2001 bei der Internationalen Stirlingkonferenz – diesmal vom VDI in Osnabr\u00fcck durchgef\u00fchrt – statt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die urspr\u00fcnglich formulierten Zielsetzungen des Vorhabens, anschlussfertige BHKW-Erprobungsmodule mit 9 kWel Stirlingmotoren aufzubauen, realistische Standorte daf\u00fcr zu finden und vorzubereiten sowie Erfahrungen mit Installation, Betrieb und Wartung zu machen, sind erreicht worden. Es lassen sich auch Aussagen zur Betriebssicherheit und Energie- und Schadstoff-Einsparung machen. Die Wirtschaftlichkeit und das Marktrisiko sind einsch\u00e4tzbar. Die Abwicklung des Projektes hat l\u00e4nger gedauert als geplant. Viele unvorhergesehene Schwierigkeiten waren zu \u00fcberwinden. Es steht heute ein weitgehend ausgereifter Stirlingmotor mit dazugeh\u00f6riger BHKW-Peripherie zur Verf\u00fcgung. Eine Vorserienfertigung dieser Maschine ist m\u00f6glich und wird vorbereitet. Die Wirtschaftlichkeit von Kraft-W\u00e4rme-Kopplung ist allerdings nach der Liberalisierung der Stromm\u00e4rkte und den gesunkenen Strompreisen nicht leicht erreichbar, das macht die Marktsituation schwierig. Dennoch ist ein hohes Interesse an dieser Technik zu sp\u00fcren. Solo bereitet daher mit aller Vorsicht eine Markteinf\u00fchrung vor und wird zun\u00e4chst 40 Erdgas-Vorserien-BHKW-Module bauen. Diese dienen zum Aufbau eines Vertriebs- und Service-Netzes. Die Kunden (Installationsbetriebe) erhalten Schulungen \u00fcber Installation und Betrieb und sollen sich mit den Maschinen in die Technik einarbeiten k\u00f6nnen.
\nGleichzeitig werden biogene Brennstoffe diskutiert, das Interesse daran hat nicht zuletzt mit den steigenden Preisen fossiler Energietr\u00e4ger deutlich zugenommen. F\u00fcr eine dezentrale Stromerzeugung aus fester Biomasse steht bei Leistungen unter rund 500 kWel keine Technik zur Verf\u00fcgung, hier k\u00f6nnte der Stirlingmotor eine Nische besetzten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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