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Blockheizkraftwerk-Motor: welcher ist der richtige? - 5.0 von 5 basierend auf 1 Stimme

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Hier finden Sie einen Vergleich der gebräuchlichsten Motoren in Blockheizkraftwerken. Es werden die Vor- und Nachteile der einzelnen Motoren erklärt, sowie die typischen Brennstoffe aufgezählt. So findet man für sich selbst das beste System heraus.

Ottomotor / Gasmotor

Der Ottomotor - meist als umgebauter Gasmotor - ist die beliebteste Antriebsmaschine wenn es um Blockheizkraftwerke geht. Prinzipiell finden Sie mittlerweile überall Anwendung: von großen Industrie-BHKW zu kleinen Mini- und Makro-BHKW für Privathaushalte. Die verwendeten Motoren sind Weiterentwicklungen aus dem Automobil-Bereich und arbeiten mit Wirkungsgraden von teilweise über 90% sehr effizient und ressourcenschonend. Dieser Wert setzt sich aus ca. 1/3 elektrischer Energie und 2/3 thermischer Energie zusammen, d. h. es wird mehr Wärme- als elektrische Energie erzeugt.

Besonders in Haushalten wo bereits ein Gasanschluss vorhanden ist, macht ein Gasmotor Sinn. Durch die konstante Laufleistung zeichnen sie sich durch eine lange Lebensdauer aus. Leider muss in die Instandhaltung mehr investiert werden, als z. B. beim Stirlingmotor, weil ein regelmäßiger Ölwechsel stattfinden muss.

Typische Brennstoffe: Gas (Flüssig-, Bio- oder Erd-)
Vorteile: Wirkungsgrad über 90%, eventuell vorhandener Gasanschluss kann genutzt werden, hochentwickelte und zuverlässige Technik
Nachteile: wartungsintensiv

Dieselmotor

Dieselmotor - der Motor mit dem höchsten Wirkungsgrad für BHKWWenn der Wirkungsgrad das einzige Kriterium bei der Auswahl des Motors wäre, würde es nur Diesel-BHKW geben. Der Dieselmotor kann nämlich bis zu 95% des eingesetzten Brennstoffs nutzbar machen - besitzt also den höchsten Wirkungsgrad. Im Vergleich zum Gasmotor liegt der thermische Wirkungsgrad etwa auf gleichem Niveau, der elektrische Wirkungsgrad ist beim Diesel höher. Vergütet werden letztlich aber nur Strom-, nicht Wärmeüberschüsse. Der Nachteil: Diesel-BHKW sind teurer und ähnlich wartungsintensiv wie Gas-BHKW.

Typische Brennstoffe: Öl (Heiz-, Pflanzen-), Diesel (Bio-)
Vorteile: Wirkungsgrad bis 95%, hochentwickelte und zuverlässige Technik
Nachteile: wartungsintensiv

Stirlingmotor

Der Stirlingmotor geht auf den genialen schottischen Erfinder Robert Stirling zurück. In seinem Motor befindet sich ein geschlossener Zylinder mit Arbeitsgas (Heißgas), welches von außen durch die Verbrennung eines Kraftstoffes erhitzt wird. Es entsteht eine heiße und eine kalte Zone innerhalb des Zylinders wodurch ein Kolben bewegt wird. Da die Verbrennung außerhalb stattfindet (nicht wie bei Verbrennungsmotoren innerhalb des Zylinders), kann prinzipiell jeder Brennstoff verwendet werden und so kommt neben den üblichen Brennstoffen auch Biomasse (Hackschnitzel, Pellets und Holz) zum Einsatz. Bemerkenswert ist auch die Möglichkeit der Verbindung mit Solaranlagen, denn wo die Wärme herkommt, die den Temperaturunterschied im Zylinder erzeugt, ist letztlich egal. In letzterem Fall entstehen keine Emissionen, denn das Arbeitsgas verlässt nie den geschlossenen Raum!

Insgesamt sind Stirlingmotoren abgasärmer, vibrationsärmer und leiser als Verbrennungsmotoren. Auch ist der Wartungsaufwand niedriger, da kaum Schmierölbedarf besteht. Aufgrund mechanischer Gegebenheiten lässt sich ein Stirlingmotor auch fast beliebig klein herstellen und ist damit gut für Mikro und Mini-Blockheizkraftwerke geeignet. Nachteilig ist der Wirkungsgrad von maximal 90%, welcher damit unter dem von Otto- und Dieselmotoren liegt. Auch ist die Stromausbeute ist verhältnismäßig klein, denn der angegebene Wirkungsgrad setzt sich aus über 70% thermischer Energie und nur 15% elektrischer Energie zusammen.

Typische Brennstoffe: Gas, Öl, Biomasse (Hackschnitzel, Pellets, Holz)
Vorteile: praktisch jeder Brennstoff verwendbar, wartungsarm, abgasarm, vibrationsarm und leise, in kleinster Bauart herzustellen, viel Wärmeerzeugung
Nachteile: vergleichsweise geringer Stromertrag, insgesamt geringerer Wirkungsgrad (unter 90%)

Dampfmotor (Lineargenerator)

In einem geschlossenen System wird Wasser erhitzt und der aufsteigende Dampf abwechselnd in zwei Kammern geleitet. Zwischen diesen Kammern befindet sich ein Kolben, der durch die einströmende heiße Luft hin und her bewegt wird. Diese mechanische Energie wird in elektrische umgewandelt. Da sich der Kolben immer auf einer Linie zwischen den Dampfkammern bewegt und dabei Strom erzeugt, nennt man diese Motoren Lineargeneratoren. Ein ähnliches Prinzip kennt man von Schüttel-Taschenlampen, nur das hierbei die kinetische Energie nicht von Dampf, sondern von Menschenhand erzeugt wird. Da das Wasser von einer externen Wärmequelle erhitzt wird, ist wie beim Stirlingmotor, theoretisch jeder erdenkliche Brennstoff möglich. Insgesamt muss man allerdings sagen, dass Dampfmotoren sehr selten in BHKW eingesetzt werden. 

Typische Brennstoffe: Gas (Erd-, Flüssig-), Heizöl, Pellets
Vorteile: abgasarm, praktisch jeder Brennstoff verwendbar, wartungsarm (nur eine mechanische Komponente), viel Wärmeerzeugung
Nachteile: vergleichsweise geringer Stromertrag, insgesamt geringerer Wirkungsgrad (ca. 90%)

Zündstrahlmotor 

Ein Zündstrahlmotor ist eine Verfeinerung des Dieselmotors. Unkontrollierte Zündungen sind im Motor nicht erwünscht, da sie diesem schaden können. Bio- und Klärgase - welche hier oft verwendet werden - sind sehr klopffest, das heißt sie zünden nicht unkontrolliert. So kann der Brennstoff noch stärker verdichtet werden, muss dann aber durch geringe Menge Zündöl zur Explosion gebracht werden. Das Gute daran: je höher der Brennstoff verdichtet werden kann, desto größer ist der erreichte Wirkungsgrad. Zündstrahlmotoren finden eher in mittelgroßen BHKW Anwendung - meist in Kombination mit einer Biogasanlage. Es wird dabei mit einer CO2-neutralen Bilanz Strom und Wärme erzeugt.

Holzvergaser

Das Prinzip ist denkbar einfach: ein Gasmotor wird durch verglühendes Holz und dem daraus entstehenden Holzgas betrieben. Hierbei handelt es sich aber eher um eine Sonderlösung als um ein Serienprodukt. Bisher findet es keine Anwendung in kleineren Blockheizkraftwerken. 

Brennstoffzelle

Eine Brennstoffzelle im ModellBei der Brennstoffzelle handelt es sich noch um eine sehr neue Technologie, welche aktuell in den ersten auf dem Markt erhältlichen Brennstoffzellen-Heizgeräten Anwendung findet. Es handelt sich hierbei nicht um einen Motor im eigentlichen Sinne. Die Funktionsweise einer Brennstoffzelle beruht auf der "umgekehrten Wasserelektrolyse". Bei dem Prozess der Wasserelektrolyse wird Wasser mit Hilfe von Strom in die Bestandteile Sauer- und Wasserstoff aufgespalten. Die Brennstoffzelle kehrt dies um und hierbei entsteht Gleichstrom und Wasserdampf als "Abfallprodukt". Diese Technologie bietet viele Vorteile: ein extrem hoher elektrischer Wirkungsgrad von bis zu 50%, sie arbeiten sehr leise, sind wartungsfrei und in Verbindung zum Beispiel mit einer Photovoltaikanlage absolut emissionsfrei, Doch da Wasserstoff in purer Form so gut wie gar nicht in der Natur kommt, muss dieser erst unter Energiezufuhr (also Elektrolyse) "hergestellt" werden. Darüber hinaus ist Wasserstoff extrem explosiv und daher gefährlich. Der Einsatz von Erdgas ist in diesem Zusammenhang sehr wahrscheinlich, denn aus diesem kann Wasserstoff extrahiert werden. 

Wie weit die Brennstoffzelle andere Technologien verdrängen oder gar ersetzen wird bleibt aktuell noch abzuwarten. Ebenfalls ist die Frage, ob die Brennstoffzellen-Heizungen wirtschaflich betrieben werden können aktuell noch zu klären. In jedem Fall ist das Konzept eine der spannendsten neuen Technologien, welche Sie in Ihrem Haus nutzen können!

 

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