Veröffentlicht am Dez. 6, 2023
Dampfmotoren für BHKW im unteren Leistungsbereich
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Dampfmotor in BHKW für Eigenheime und Kleingewerbe
Der Dampfmotor nutzt die Wärme und die Energie von Wasserdampf. Er wurde entwickelt, weil früher herkömmliche Verbrennungsmotoren in Blockheizkraftwerken zu viel thermische und elektrische Energie für Ein- bis Dreifamilienhäuser geliefert haben. Wie auch beim Stirlingmotor entstehen beim Betrieb wenige Emissionen.
So funktioniert der Dampfmotor im BHKW
Mit einem Gasbrenner wird Wasser in einem Rohrverdampfer erhitzt, es entsteht Wasserdampf. Dieser Wasserdampf wird mit sehr hohem Druck abwechselnd in die beiden Druckkammern rechts und links im Dampfmotor geleitet. Dort wird er entspannt und dehnt sich aus. Durch die Ausdehnung setzt er den Kolben in der Druckkammer in Bewegung. Dieser Koben treibt einen Generator an, dadurch entsteht elektrische Energie.
Klicken für Funktionsprinzip | Darstellung: OTAG
Nachdem der Wasserdampf in der Druckkammer entspannt worden ist, kondensiert er zu Wasser. Das Wasser wird wieder zum Rohrverdampfer des BHKW geleitet. Die bei der Kondensation frei werdende Wärme wird für die Erwärmung des Warmwassers und der Heizung verwendet.
Dampf-BHKW werden bisher nur von einer Firma eingesetzt
Bisher befinden sich stromerzeugende Heizungen mit einem Dampfmotor weitgehend in der Erprobungsphase. Nur die Firma Otag verwendet für ihr Blockheizkraftwerk der Serie lion-Powerblock einen Dampfmotor unter der Bezeichnung Freikolben-Dampfmaschine. Bisher ist der lion-Powerblock in ca. 200 Haushalten installiert.
Dampfmotoren für BHKW benötigen einen externen Brenner. Zurzeit wird ausschließlich Gas als Brennstoff eingesetzt. Grundsätzlich könnten aber auch externe Brenner mit anderen Brennstoffen Verwendung finden.
Der Gesamtwirkungsgrad von Dampfmotoren in Blockheizkraftewerken liegt bei ca. 90%. Dabei ist der elektrische Wirkungsgrad mit 10 – 15% im Vergleich zu anderen BHKW-Motoren relativ gering. Die elektrische Leistung liegt unter 2 kW. Der thermische Wirkungsgrad ist jedoch hoch, die thermische Leistung beträgt zwischen 3,0 und 16,0 kW.
Was spricht für den Einsatz von Dampfmotoren in BHKW?
Da der Dampfmotor in Blockheizkraftwerken mit einem externen Brenner betrieben wird, ist er unabhängig von einem bestimmten Brennstoff. Durch den Einsatz des externen Brenners entstehen wie beim Stirlingmotor weniger Emissionen als bei Verbrennungsmotoren.Trotz des geringen elektrischen Wirkungsgrades hat ein Dampf-BHKW einen hohen Gesamtwirkungsgrad von 90%. Der Dampfmotor hat nur wenig bewegliche Teile und ist relativ wartungsarm.
Weitere BHKW Motoren sind Otto- und Dieselmotoren sowie der Stirlingmotor.