Das universelle Holzvergaser-BHKW-Handbuch in Anwendung für Flux-i Biopower 15 kW_e

3.System Holzvergaser-BHKW 
Besonders Heizungsbaufirmen neigen dazu, BHKW- Anlagen mit einer herkömmlichen Heizung gleich zu setzen.

 

Besonderheiten, die beim Betrieb eines BHKW zu beachten sind, werden oft nicht berücksichtigt. Im Ergebnis wird das System BHKW- Anlage nicht den erwarteten Erfolg erzielen. 
Holz-BHKW- Anlagen sind keine „Goldesel“.

Auch wer das BHKW mit seinem Auto vergleicht liegt falsch.

 

Ein Holz-BHKW mit einer Laufzeit von 5.000 Betriebsstunden entspricht einer Kilometerleistung eines PKW von ca. 400.000 km (bei 80km/h).

 

Bei den zum Einsatz kommenden Motor handelt es sich um einen Toyota-Industriemotor. Dieser Motor kann wahlweise mit Benzin, Erdgas, Flüssiggas oder Synthesegas (Holzgas) betrieben werden.

 

Um lange Wartungsintervalle zu fahren, muss hochwertiger Schmierstoff eingesetzt werden.  Jeder Verbrennungsmotor muss Öl verbrauchen, daraus ergibt sich, dass bei langen Wartungsintervallen große Ölmengen benötigt werden.  


3.1   Flux-i Holz-BHKW-Antrieb 
 

Am häufigsten eingesetzte Motoren in Klein- BHKW sind 4-Takt oder Dieselmotoren. Auf Grund der unterschiedlichen Drehmomente haben Dieselmotoren in der Regel eine bessere Stromkennzahl.  
Einzylinder-Motoren haben den Nachteil, dass bei geringen Problemen der Brennstoffzufuhr oder der Zündung Startprobleme entstehen.

 

Bei Mehrzylindermotoren wie unserem Toyota-4Y werden solche Probleme durch die anderen Zylinder ausgeglichen. 
Im Wohnhaus wird verlangt, dass die Motoren mit geringer Geräuschkulisse arbeiten.

 

Hier hat der Toyota-Gasmotor durch „weichere“ Verbrennungen erheblich niedrigere Geräuschpegel.

Letztendlich entscheiden der vorhandene Brennstoff und die Leistungsgröße über den Lauf des BHKW. 
 

In letzter Zeit sind verstärkt „Stirling- Motoren“ am Markt erschienen. Der entscheidende Vorteil gegenüber 4-Takt oder Dieselmotor wird mit geringen Wartungskosten und Laufruhe dargestellt. Leider werden mit Stirling- Motoren die schlechtesten Stromkennzahlen erreicht. Der maximale Wirkungsgrad stellt sich erst nach langen Warmlaufphasen ein. Taktungen, die im kleinen Objekt zwangsläufig erfolgen, führen zu niedrigem Gesamtwirkungsgrad.  

 

 

Generatoren sind bei modernen BHKW direkt mit der Kurbelwelle verbunden. Auf mögliche Verschleißteile wie Zwischengetriebe, Kupplungen oder Keilriemen wird in unserem Holzvergaser BHKW  verzichtet.

 

Eingesetzt wird bei uns ein hocheffizienter Permanentmagnetgenerator mit 29 kW Maximalleistung bei 4.400 U/min.


3.2   Biomasse, Biogas, Holz-BHKW-Wärmeerzeugung 
 

Die im Motor anfallende Wärmeenergie wird in das Heizungssystem abgegeben.

Die Besonderheit beim Holzvergaser BHKW besteht darin, dass der Motor immer ausreichend gekühlt werden muss.

 

Dazu wird der Rücklauf der Heizung genutzt. Während der Heizkessel in der Regel auf zu heißes Rücklaufwasser wartet, muss die Anlage die Wärme über den Notkühler abgeben.

    
Heizkessel sind so eingerichtet, dass sie mit 100% Leistung den Benner starten und von 100% Leistung direkt ausgeschaltet werden. Ein Verbrennungsmotor braucht Kühlung. Es muss gesichert werden, dass einerseits ausreichend Kühlwasser zugeführt wird, andererseits soll der Motor auf optimaler Betriebstemperatur arbeiten.

 

Das BHKW selbst verfügt über Sicherheitsfunktionen, die Überhitzen verhindern und Betriebstemperatur gewährleisten. 


Um kurzfristige Wärmebedarfsänderungen zu vermeiden, wird der Betrieb über Heizungspufferspeicher empfohlen.  
Neben dem Effekt, dass der Pufferspeicher das System träge macht, fungiert der Puffer meist auch als hydraulische Weiche. Der Anschluss der BHKW an die Rohrleitungen wird über flexible Anschlussschläuche realisiert. 


3.3   BHKW: Elektroenergie 
3.3.1   Elektroenergieerzeugung 


Je nach Art des Generators wird nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl im Generator Strom erzeugt. Dabei muss bei direkt betriebenen Generatoren gesichert sein, dass Spannung und Frequenz identisch mit dem öffentlichen Netz sind (Asynchrongeneratoren und Synchrongeneratoren). 

 

Permanentmagnetgeneratoren erzeugen bereits bei geringen Drehzahlen Elektroenergie.  

 

Modulation ist in größerem Maß möglich.

Die erzeugte Energie ist aber noch nicht Netzsynchron. Über Leistungselektronik wird Spannung und Frequenz an das Netz angepasst. 


Um BHKW netzparallel zu betreiben wird vom Netzbetreiber eine Sicherheitsvorrichtung verlangt. Dies soll verhindern, dass bei beabsichtigter Freischaltung des Netzes durch den Netzbetreiber, kein Strom aus dem BHKW in das öffentliche Netz eingespeist wird.

 

Unser BHKW ist  bereits werksseitig mit diesen Vorrichtungen versehen.

 

Leider zeigen sich Energieversorger in Deutschland  wenig kooperativ bei der Errichtung von Eigenerzeugungsanlagen. Begründet mit Netzüberlastungen werden regional zusätzliche Vorrichtungen verlangt.

 

Die technischen Anschlussbedingungen der Energieversorger wurden in den letzten Jahren ständig verschärft und sind wenig förderlich für die Errichtung von KWK- Anlagen.

 

Bearbeitungszeiten, die nach KWK- Gesetz festgelegt sind, werden nur selten eingehalten. Der erzeugte Strom wird über eine entsprechende Trennstelle und Absicherung auf das Hausnetz aufgeklemmt.

 

Bei Elektroproduktion wird BHKW- Strom zuerst im Hausnetz verbraucht.

Überschüssige Energie fließt über einen in Reihe geschalteten Einspeisezähler in das öffentliche Netz ab und wird nach dem  KWK- Gesetz vergütet.

 

Zusätzliche Einrichtungen sind für Netzparallelbetrieb mit Einspeisung nicht notwendig. 
BHKW die nur einspeisen sollen, werden direkt (Trennstelle und Absicherung) über Einspeisezähler auf das öffentliche Netz geschaltet.  


Soll der Strom an andere Verbraucher geliefert werden, so sind verschiedene Punkte zu be-denken. Hierzu sollte eine spezielle Beratung durch unseren Partnerbetrieb angefordert werden.

 

Allgemein kann gesagt werden, dass Klein-Holzvergaser-BHKW selten für den Verkauf an Dritte geeignet sind. Wenn überhaupt, dann nur an einen Verbraucher über dessen Hausnetz auch eine Einspeisung abgerechnet wird bzw. werden kann. 


 

 

3.3.2   Holzvergaser und Biomasse BHKW-Qualität von Elektroenergie 


Elektrische Leistung ist das Produkt aus Strom und Spannung. Mit herkömmlicher Messtechnik kann man nur die Strom- oder Spannungsspitzen beim Wechselstrom messen.

 

Liegen die Spitzen zeitlich übereinander, ist das errechnete Produkt identisch mit der Energie  die tatsächlich zur Verfügung steht. (Wirkleistung) 
Kommt es zu einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, werden die gleichen Werte gemessen aber die Leistung liegt dabei unter dem errechneten Wert.

 

Phasenverschiebung führt zu schlechteren Wirkungsgrad und tritt an jeder Spule auf, die direkt am Netz geklemmt ist.  
Der beste Wirkungsgrad liegt bei cos phi =1 (theoretischer Wert) 
BHKW mit Wechselrichter können Elektroenergie mit cos phi nahe 1 erzeugen.  

 

 

BHKW mit direkt geschalteten Generator (Spule im Stromkreis) erreichen cos phi <0,9 
10% der gemessenen Energie stehen nicht mehr zur Verfügung. 
 

Bei der Auswahl eines geeigneten BHKW ist auf die „Wirkleistung“ zu achten. Ist die elektrische Leistung mit kVA angegeben, sollte es sich um Wirkleistung handeln. 
Nur mit erhöhtem technischem und finanziellem Aufwand ist eine Blindleistungs-kompensation möglich.  Dabei wird aber nur die Qualität der Energie verbessert. Der Betrag der Wirkleistung erhöht sich nicht. 
Erzeugt ein BHKW 5,5kW el. mit cos phi 0,85 dann stehen tatsächlich nur 4,67kW zur Verfügung. 


3.4  Hackschnitzel- BHKW-Modulation und Leistungsmodulation 
Wer einen neuen Heizkessel in sein Objekt baut, geht davon aus, dass der Kessel modulierend arbeitet. Auch Blockheizkraftwerke können modulieren.

 

Allerdings werden verschiedene Konzepte verfolgt. 
 

Modulation 
Am Markt sind die häufigsten BHKW mit Festleistung zu finden.

 

Einige Hersteller erklären, dass Ihre Produkte modulieren. Dabei geht es um Bereiche zwischen 50% und 100% Elektroleistung.

 

Die Wärmeleistung sinkt dabei nicht im gleichen Verhältnis.  

 

Das aber ist besonders für die Betriebsart „Wärmegeführt“ von Bedeutung. 
Bei dieser Art der Modulation sinkt der Gesamtwirkungsgrad ab.

 

Über die Drosselklappe wird der Motor abgemagert oder fettiger gefahren. Den besten Wirkungsgrad haben diese BHKW allerdings bei fester Drehzahl bei 100%. Das BHKW taktet und ermöglicht keine kontinuierliche Elektro- Produktion. 
 

 

Leistungsmodulation 


Unser Holz- BHKW bietet Leistungsmodulation über eine echte Drehzalregelung mit „Fuzzy-Logic“.

 

Der Grundgedanke dabei ist, dass das Holzvergaser-BHKW immer das günstigste Gas- Luft- Gemisch erhält.  Über eine Regelung wird dem Motor eine Last am Generator angeboten, die den Motor schneller oder langsamer laufen lässt.  


Über Lambda- Messung wird das Gas- Luft- Gemisch nachgeregelt.  

Mit modernster Techno-logie ist das Holzstrom-BHKW „Flux-i Biopower“ ausgestattet.

Hier erfolgt die Leistungsmodulation nicht nur bezogen auf Momentan-Anforderung, sondern das Hackschnitzel BHKW lernt über längere Zeiträume und moduliert bezogen auf gesammelte Erfahrungen bereits im Voraus.

 

Unter Ausnutzung des Pufferspeichers wird Laufzeitoptimiert moduliert. Das Biomasse-BHKW versucht immer zu produzieren. Dabei wird Heizungsbedarf, Warmwasserbereitung, Strombedarf vorrangig berücksichtigt. 

15 kW_e Flux-i Holzgas BHKW

Grundlastversorgung von Gewerbebetrieben

Netzparallelbetrieb d.h. Einspeisung 10-15 kW_e elektrisch

Wärmeauskopplung 30 kW_th

Holzverbrauch 80-120 t / Jahr bei 8.000 Stunden

Notstromfähig ohne Netz

 

 

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Biomass Blackoutblocker, Holzvergaseranlage Holz Kraft-Wärme Kopplung, KWK