Bei ENERLYT wird derzeit ein Mikro-BHKW mit Heißgasmotor auf Holzpellets-Basis entwickelt. Mit diesem Heizungssystem soll Strom und Wärme für Häuser im Wohn- oder Gewerbebereich bereitgestellt werden.
Mit dem Einsatz von CO₂-neutralen Kraftstoffen kann ein wichtiger Beitrag zur Verminderung des Treibhauseffektes geleistet werden. Die gleichzeitige Substitution konventioneller Energieträger wirkt deren Verknappung und Verteuerung entgegen. Aus diesen beiden Effekten ergibt sich im Zusammenhang mit der Umweltverträglichkeit und der Speicherwirkung eine zukünftige Schlüsselrolle nachwachsender Brennstoffe.
Holzpellets haben hierbei eine besondere Bedeutung, da sie nahezu CO₂-neutral sind und zur dezentralen Energieerzeugung und in Antriebssystemen zum Einsatz kommen können. Sie werden aus Sägenebenprodukten hergestellt mit Holz als einem nachwachsenden Rohstoff, der quasi vor jeder Haustür zur Verfügung steht. Ideal ist eine zweistufige zunächst stoffliche und dann energetische Verwertung von Holz, d. h. Holz sollte vor allem zweitrangig als Heizmaterial verwendet werden und zuerst als z. B. Baumaterial genutzt werden. Nur so bleibt das CO₂ über die Lebensdauer des Baumes hinaus über Jahrzehnte gebunden. Es sollten lediglich Holzabfälle in die Verbrennung.
Die Ergebnisse der 3. Bundeswaldinventur aus dem Jahr 2012 machten deutlich, dass der Holzvorrat in Deutschland auf Rekordniveau gestiegen ist. Die Gesamtmenge lag bei 3,7 Mrd. m³ Holz, was Deutschland zum holzreichsten Land Europas macht. Da die Holzvorkommen in Deutschland sehr hoch sind und Holz ein ständig nachwachsender Rohstoff ist, bieten Holzpellets derzeit eine hohe Versorgungssicherheit. Bei Einsatz von lokal erhältlichen Rohstoffen wird darüber hinaus die Abhängigkeit von erdölfördernden Ländern reduziert. Durch die Holzpelletsproduktion werden Arbeitsplätze im Land geschaffen und die Wirtschaftskraft gestärkt.
Zahlreiche Händler bieten diesen wertvollen Brennstoff mittlerweile in genormter Qualität zu Preisen an, die in den vergangenen Jahren oft viel günstiger waren als fossile Brennstoffe, wie der Preisvergleich von C.A.R.M.E.N e. V. belegt. Die Preisentwicklung von Holzpellets ist zudem unabhängig von den fossilen Brennstoffen, was Preisspekulationen daher überflüssig macht. Durch den Kauf größerer Mengen können günstigere Pelletspreise erzielt werden.
Der Transport von Pellets gilt im Vergleich mit fossilen Brennstoffen als sicherer und umweltfreundlicher. Es entstehen keine Umweltkatastrophen, wenn das Transportmittel beschädigt wird. Holzpellets besitzen eine hohe Energiedichte von rd. 4,8 kWh/kg und eine hohe Schüttdichte, was die Lagerung einfach und platzsparend macht.
Für Häuser des Bestandes sind Pelletsheizungen vor allem dann interessant, wenn bereits die Möglichkeit der Pelletslagerung vorhanden ist. Dieser Fall ist in Häusern gegeben, die eine Ölheizung haben. Der alte Öltank kann dann einfach durch ein Pelletslager ersetzt werden. Der Atem raubende Ölgestank wird durch Holzduft substituiert. Auch im Neubau gibt es interessante Möglichkeiten für die Errichtung eines Pelletslagers, wie beispielsweise die unterirdische Bevorratung im Außenbereich.
Neben den Vorteilen, die dieser nachwachsende Brennstoff Holzpellets mit sich bringt, wird auch die Kraft-Wärme-Kopplung aufgrund einer hohen Brennstoffausnutzung sowie flexiblen Bereitstellung der Leistung als unverzichtbarer Baustein für das Gelingen der Energiewende angesehen. Unser Mikro-BHKW verbindet die ökologischen Vorteile der Kraft-Wärme-Kopplung mit Hilfe des Heißgasmotors mit denen einer hocheffizienten Holzpelletsheizung von der Firma GUNTAMATIC. Durch einen vermehrten Einsatz von dezentralen BHKW könnten Kraftwerkskapazitäten eingespart werden.
Das kompakte Mikro-BHKW besteht aus einem innovativen Heißgasmotor (2-ZGM-1 kW) sowie einem hocheffizienten Holzpelletskessel (BIOSTAR) der Firma GUNTAMATIC.
Der Erhitzer des patentierten Heißgasmotors ragt seitlich in die Zyklonenbrennkammer des Pelletskessels hinein. Gekühlt wird der Motor durch den Rücklauf des Heizungswassers. Durch die Wärmezufuhr auf der einen Seite und der Kühlung des Systems auf der anderen Seite des Heißgasmotors, wird der Stirlingprozess in Gang gesetzt. Die Kolbenbewegungen im Inneren der Maschine treiben einen Generator an, der Strom mit einer elektrischen Leistung von ca. 1 kW erzeugt. Mit einer thermischen Leistung von ca. 3 kW auf niedrigem Temperaturniveau gibt der Heißgasmotor seine Wärme direkt an das Pufferspeichersystem oder an einen separaten Heizkreis ab.
Der Heißgasmotor nutzt 2 Zyklen mit jeweils 90°-Phasenversatz. Dadurch wird eine günstige massen- und volumenbezogene Energiedichte und die Regelbarkeit des Systems gewährleistet. Als Wärmezwischenspeicher kommen in jedem der 2 Zyklen, Regeneratoren aus einer gesinterten Metallfasermatrix zum Einsatz. Diese wurden innerhalb eines Verbundforschungsvorhabens gemeinsam mit dem Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung entwickelt. Das Forschungsvorhaben wurde gefördert mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 03WKO04G.
Der Holzpelletskessel deckt mit ca. 10 kW thermischer Leistung die Spitzenlast ab und liefert auf hohem Temperaturniveau die benötigte Wärme für das Gebäude.
Das Mikro-BHKW ist sowohl für den Insel- als auch für den Netzparallelbetrieb geeignet.
Die Auslegungsleistung des BHKW beträgt 1 kW elektrisch und 3 kW thermisch. Der Systemmitteldruck beträgt 8 bar. Die Erhitzertemperatur liegt bei 800° C, die Kühlerwandtemperatur bei 70° C. Der Gesamtwirkungsgrad beträgt 93 %, der elektrische Wirkungsgrad beträgt 23 %.
Wegen der geringen Anzahl bewegter Teile wird eine hohe Betriebsdauer und ein niedriges Störungspotential prognostiziert. Das BHKW wird als modulares Kompaktgerät für den Einbau in einen Heizraum gestaltet.
Weitere technische Angaben über den Heißgasmotor können Sie dem Flyer entnehmen. Für die Darstellung der Datei benötigen Sie Acrobat Reader.
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Von den Projektpartnern seien nur einige wichtige genannt: die Fraunhofer-Gesellschaft, das Steinbeis-Forschungszentrum, die TU-Dresden, die ILK Dresden, die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und INNOVENT e.V. Technologieentwicklung Jena.
Das System lässt sich mit einem leicht modifizierten Brenner auch mit Heizöl EL gemäß DIN 51603 Teil 1 betreiben.
Vom 25. bis 27. 2. 2010 war ENERLYT auf der CEP „CLEAN ENERGY & PASSIVEHOUSE“, der internationalen Fachmesse für erneuerbare Energien und Passivhaus, in Stuttgart vertreten. Auf einem eigenen Stand wurde der neuartige Stirlingmotor präsentiert, der im laufenden Betrieb wie ein Publikumsmagnet wirkte.
Obwohl der Motor nur z. T. mit einem Gehäuse umgeben war, konnten sich die Besucher von der vibrationsarmen und leisen Betriebsweise überzeugen.
Das Interesse war sehr groß und allgemein positiv. Es konnten viele Kontakte aufgenommen werden.
Parallel zur Messeveranstaltung fand am 25. 2. 2010 der 3. Deutsche Stirling Kongress statt. Rund 1.100 Kongressteilnehmer informierten sich über den Stand der Technik, Zukunftsperspektiven und die Ergebnisse aktueller Forschungsprojekte rund um den Stirlingmotor.
Dr.-Ing. Andreas Gimsa, Geschäftsführer der ENERLYT Technik GmbH, referierte zum Thema „Der Motor mit 4 Zyklen und kein SIEMENS, eine vielversprechende Maschine “. Im Vortrag wurden die Besonderheiten des patentierten ENERLYT-Motors erläutert und die Abgrenzung zum SIEMENS Motor aufgezeigt.
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Im Folgenden wurde ein Videoclip für Sie bereitgestellt, der u. a. den Gimsamotor® zeigt.
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Die Entwicklung wird von Dr.-Ing. Andreas Gimsa geleitet.
Dr.-Ing. Andreas Gimsa
(03 31) 8 88 44-0
gimsa@enerlyt.de