OT: Motorumbau Diesel zu mini-BHKW

1. offizieller Beitrag

    Liebe Motorschrauber, einige sind der Meinung Diesel gehört in der Heizung verbrannt. Ich denke darüber nach einen alten Dieselmotor wirklich in den Keller zu packen und ein mini Blockheizkraftwerk zu bauen. Also eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zur Heizwärme- und Stromerzeugung.


    Zur Verfügung hätte ich einen alten 1.3er Diesel aus nem Polo. Im Schuppen hab ich einen 5KW Drehstrommotor gefunden, für die Stromerzeugung, aber über die elektrischen Sachen macht sich mein Kumpel gedanken.


    Da das Ganze am Anfang steht, bräuchte ich erstmal nur ein paar Gedanken dazu.
    Wie drossele ich den Motor auf eine Leistung von ca. 15KW? Ich bräuchte die 5 KW an der Kurbelwelle um den Generator anzutrieben, die anderen 10KW müßten über Wärmetaucher abgeführt werden. - Wie errechne ich den Wirkungsgrad eines Motors in Arbeitsleistung und Wärme?
    Wie kann ich das Drehmoment so verschieben, das diese Leistung die ca. Maximalleistung ist und bei leicht erhöhter Leerlaufdrehzahl anliegt?
    Was macht einen Motor standfest, dass er den Dauerbetrieb durchhält?


    BHKW Foren sind echt zu umständlich, hab mich schon versucht zu belsen, deshlab hier.... ;-)


    Danke und Grüße Seb

    Moin!


    Interessantes Thema. Was mir dazu spontan einfällt:


    Zunächst einmal würde ich sagen, dass du nicht zu drosseln brauchst.
    Viel wichtiger ist eine konstante Drehzahl, damit der Strom die 50 bzw. 60 Hz hat.
    Im Normalfall brauchst du also eine Regelung, die den Motor bei einem x-fachen von 3000 U/min hält, das x ist abhängig von der "Polpaarzahl" des Generators.


    Die "Drosselung" ergibt sich ja eigentlich von selbst, da der Generator proportional zur entnommenen elektrischen Leistung ein entspr. Drehmoment "haben will", und das bei konstanter Drehzahl. Also wenn der Generator 5 kw "bringt", müssen an der Kurbelwelle sagen wir 6 kw anliegen.


    Die entstehende Abwärme ist proportional der dem Motor abgeforderten mechan Leistung, also mal eben zu sagen "ich will 10 kw" wird so auch nicht laufen. Ich denke, die Wärme ist eher als willkommenes Abfallprodukt der Stromerzeugung zu sehen. Abführen musst du die immer irgendwohin, also im Sommer "verschwenden", im Winter nutzen.


    Da ein Verbrennungsmotor einen Wirkungsgrad von so um die 30-35 % haben wird (glaub ich und bin zu faul zum suchen), und eben jede Menge nutzlos "irgendwo" entschwindet, glaube ich nicht, dass bei 5kw elektr. Leistung 10 kw "Heizleistung" drin sind.


    Mir schwebt da ein schönes Diagramm aus Thermodynamik vor, ich such das mal...


    Ich weiss nicht, ob der bei dir vorhandene E-Motor überhaupt als Generator taugt, auf jeden Fall hat er ne Nenndrehzahl, die wiederum das x-fache von 3000 ist. Lass da besser deinem Elektriker drüber nachdenken...


    Was Standfestigkeit betrifft, so kannst du da meiner Meinung nach nicht wirklich viel optimieren, abgesehen von "in optimalem Bereich betreiben", entsprechendes Öl verwenden etc.


    Wie gesagt, die Drehzahl ist fest in Abh. vom Generator, bei 1500 sollte der Öldruck ok sein, was willste da gross machen? Andere Lager/Kolbenringe einbauen?


    Gruss,


    Chris

    Gedanken:
    Warum nicht drosseln!? .... Wenn ich beim Motor ohne Last die Drehzahl erhöhe verschiebt sich der Wirkungsgrad mehr in Richtung Heizleistung. Überschüssige Antriebsleistung wird also in Wärme umgewandelt, wobei das Verhältniss 1/3 zu 2/3 eigentlich optimal wäre.


    Die HZ über die Drehzahl des Motors regeln...das muß anders gemacht werden. Wenn der Motor gestartet wird, durchfährt er ja ein unterschiedliches Drehzahlband, was sagen angeschlossene Elektrogeräte dazu?


    Woher kommt die Zahl 3000?
    Den Motor mit x mal 3000 laufen zu lassen wird unmöglich. solang x > 1, oder dann mittels Getriebe
    Naja stimmt zumnidest ungefähr. Beim Wirkungsgrad 30-35%, also sagen wir 1/3 wären das 5KW für Arbeitsleistung und 10KW Heizleistung, kommt doch ungefähr hin....


    Den E-Motor muß er sich mal anschauen. Besser wär eigentlich ein Gleichstrommmotor und dann den Strom in Wechselstrom umwandeln wg. der Hz-Zahl


    Um den "optimalen Bereich" zu fahren, wäre die Anpassung vom optimalen Drehmoment bei niedriger Drehzahl gut. Dachte wegen Verschleiß die Drehzahl gering zu halten, viell. bei 1200-1500U/Min


    Gruß Seb

    Einmal editiert, zuletzt von OnkelB ()

    Zitat

    Original von OnkelB
    a) Woher kommt die Zahl 3000?


    b) Den E-Motor muß er sich mal anschauen. Besser wär eigentlich ein Gleichstrommmotor und dann den Strom in Wechselstrom umwandeln wg. der Hz-Zahl


    Ich habe nie geschrieben, ob x grösser oder kleiner 1 ist...
    Das x ist für den jeweiligen Generator einfach ein fester Wert. An dem sich die Drehzahl des Motors orientieren MUSS, um die 50 bzw. 60 Hz des Wechselstroms zu erreichen.


    Generator Polpaarzahl 1 => x=1 damit drehzahl 3000 U/min entsprechend 50Hz (1/s)
    Generator Polpaarzahl 2 => x=0,5 und Drehzahl 1500 U/min


    Beim Wechselstromgenerator MUSS die Drehzahl des Motors fest sein. Punkt. Jede Kraftwerksturbine hat auch ne feste Betriebsdrehzahl.


    Wenn du deinen Motor startest, kannste keinen Strom abnehmen. Die Anlage muss erstmal "ins Gleichgewicht" kommen, dann kannste nach und nach Verbraucher zuschalten. Die Steuerung gibt dann Gas, damit der Motor das Drehmoment liefert, die Drehzahl bleibt immer konstant. Wegen dem "langsam-zuschalten-müssen" kacken ja auch ganze Stromnetze ab, wenn mal irgendwo ne Leitung kaputtgeht...


    b) Ich behaupte mal, kein Mensch setzt Gleichstromgeneratoren ein, wenn er ein BHKW bauen will. Die abgegebene Spannung korreliert mit der Drehzahl (Fahrraddynamo), das macht dann bei der Umwandlung Probleme. Gleichstrom kann man ja auch nicht so einfach "transformieren" wie Wechselstrom. Betrachte ich als Sackgasse...


    Gib doch mal nen Link zu so nem BHKW-Forum...


    EDIT wegen Ergänzungen...

    Hallo,die ide ist gut aber eigentlich nicht mehr brauchbahr da du seit ein paar jahren Heizöl nicht mehr für statzionären Verbrenungsmotoren benutzen darfst,es sei den du willst in mit "Pommesbudenöl" betreiben das geht wieder.Raps öl hat sich ja auch erledigt da es ja jetzt auch richtig versteuert wird,ja der gesetzgeber Denkt sich ständig lustige sachen aus damit der Privatman nicht auf lustige ideen kommt.
    MFG Ralf

    So ich hab keine Ahnung von gar nix, find das Thema aber sehr interessant, und hab mir in letzter Zeit auch schon Gedanken zu alternativer Energieerzeugung im Privathaushalt gemacht.
    Also: Lichtmaschine zerlegen, Gleichrichtung verändern? Dadurch dass man dann 3-phasigen Wechselstrom hat müsste man doch den Motor mit nur 750Umdrehungen laufen lassen können für 50Hz, korrekt?

    Eine normale Lichtmaschine leistet höchstens um die 1kW, damit kannst Du Dir noch nicht mal nen Kaffee kochen ;)

    Hi,


    hab das ganze mal kurz überflogen.
    Ist wirklich eine nette Spielerei! Ich hab mal an einem Projekt mit einem zum Gasmotor umgebauten Diesel-4 Zyl., der mit Biogas angetrieben wird mitgearbeitet.

    Möchte nur zum Thema konstante Drehzahl meinen Senf abdrücken.
    Aus Erfahrung kann man sagen, dass Du die Drehzahl des Motors nie so genau regeln wirst können, dass am Ende der Kette eine schöne Wechselspannung mit 230V/50Hz ruaskommt. Da hast Du alleine schon bei Lastwechseln große Schwankungen dass Dir das Grausen kommt.


    Die beste Art dieses Problem zu lösen, ist meiner Meinung nach die Verwendung eines Wechselrichters. Der wird in den häufigsten Fällen von einer Gleichspannung gespeist (oder richtet den Eingang mittels eines Gleichrichters auf Gleichspannung) und macht daraus einen schönen Sinus wies sich gehört.
    Für die Steuerung würd ich eine kleine SPS verwenden. Allerdings muss das auch schon wieder eine sein, die Analogein- /Ausgänge hat. Also mit einer billigen Siemens LOGO! spielts das auch wieder nicht.


    Ist halt nicht ganz billig das Ganze wenn man es wirkungsvoll machen will.


    LG Stefan

    Zitat

    Original von Tommy
    Also: Lichtmaschine zerlegen, Gleichrichtung verändern? Dadurch dass man dann 3-phasigen Wechselstrom hat müsste man doch den Motor mit nur 750Umdrehungen laufen lassen können für 50Hz, korrekt?


    Lima is zu klein, das lohnt nich...


    Seb hat schon recht, das muss was um 5kw sein, um Sinn zu machen. Ich würde da aber nen kleineren Motor dranhängen und nich nen 1,3er Polomotor.
    Muss ja alles "zusammen passen", und wenn man dem Polo nur 15kw abfordert, hat der so oder so nen besch.... Wirkungsgrad (innere Reibung des grossen Motors etc.). Da wird man auch nicht viel verbessern können (mit vertretbarem Aufwand).


    Am besten wär nen wassergekühlter Stationärmotor. Oder sonstwas in der 20-25 kw-Klasse was den Motor betrifft. Würd sagen, der Wirkungsgrad ist so bei halb bis 2/3 abgeforderter Maximalleistung optimal. Ganz grob aus der Hüfte geschossen geschätzt, da die konstruktive Auslegung eines Motors ja an vielen Stellen geschieht.

    Zitat

    Original von Stefan (A)
    Der wird in den häufigsten Fällen von einer Gleichspannung gespeist (oder richtet den Eingang mittels eines Gleichrichters auf Gleichspannung) und macht daraus einen schönen Sinus wies sich gehört.


    Die Gleichspannung schwankt aber auch mit der Drehzahl... Also Teufel mit Beelzebub ausgetrieben. Jedes Baumarkt-Notstromaggregat regelt die Drehzahl des Motors, meist über Fliehkraft und nen Hebelsystem.

    Zitat

    Original von taunitreiber
    Jedes Baumarkt-Notstromaggregat regelt die Drehzahl des Motors, meist über Fliehkraft und nen Hebelsystem.


    Stimmt. Die sind aber auch nur für "einfache" Verbraucher geeignet, z. B. Glühbirnen, Heizplatten usw. Denen ist die Frequenz egal, einer Leuchtstoffröhre schon nicht mehr. Wenn da eine komplette Hauselektrik mit versorgt werden soll, dann ist die genaue Einhaltung der Frequenz absolute Pflicht. Das ist mit einer Drehzahlregelung nicht zu erreichen, weil das Gesamtsystem eine mechanische Trägheit hat, die einen wirklich schnellen Regelvorgang unmöglich macht. Deshalb wird jede Belastungsänderung zwangsläufig eine Drehzahl- und damit Frequenzänderung hervorrufen, die dann langsam wieder ausgeregelt wird. Das Problem lässt sich nur mit der aufwändigeren Lösung mit Wechselrichter befriedigend lösen.


    Einen Elektromotor als Generator zu betreiben, ist möglich, wird aber immer mit einem schlechten Wirkungsgrad einhergehen. Ein 5kW-Eletromotor wird als Generator keine 5kW abgeben! Und Du solltest mal kalkulieren, welche Leistung insgesamt maximal benötigt wird. Mit 5kW kommst Du nicht weit, ein Wasserkocher braucht schon 2kW, und schau' mal nach, was der Herd braucht!

    Zitat

    Original von Benno
    Denen ist die Frequenz egal, einer Leuchtstoffröhre schon nicht mehr.


    Ich würde die Probleme eher bei TV, Computer und sonstigen "Multimediaklamotten" sehen.
    Der Leuchtstoffröhre sollte es doch egal sein, ob sie 50, 47 oder 53 mal in der Sekunde an- und ausgeht.
    Ohmschen Verbrauchern wie Herd und Glühbirne sind solche Schwankungen doch eh latte.


    Wie gleicht der Wechselrichter denn die schwankende Spannung bei nem Gleichstromgenerator aus, wenn dieser "in die Knie geht", weil ein fetter Verbraucher eingeschaltet wird?
    Für mein Verständnis braucht auch ein Wechselrichter nen konstanten Eingang.

    sehr schön, so hab ich mir das vorgestellt. viele kritische fragen die aufkommen, was zu bedenken ist.


    wenn man sich die unbezahlbaren anlagen von senertec oder ecopower, die für die bewirtschaftung von größeren haushalten mit werkstatt ect. ausgelegt sind, dann liegen die so im leistungsbereich von 5kw strom und 10kw heizleistung... da die sich da schon länger gedanken machen, nehme ich die daten als brauchbare grundwerte einfach mal an.
    sicher benötigt man bei leistungsspitzen kochen, fönen usw. gleichzeitig mehr strom, aber im tagesdurchschnittkann man damit einiges an verbrauch abdecken! zum heizen sollte man garnicht so viel leistung haben, damit man die anlage länger laufen lassen kann, wegen strom. es dauert dann zwar länger das haus zu heizen, wobei der energieaufwand der gleiche ist ob schnell oder langsam geheizt wird.


    meine vorgeschlagene lösung sollte auch kein autarke versorgung eines hauses darstellen, sondern eine bastelei aus freude an der technik mit effektivem nutzen. wenn ich zum beispiel am winterwochenende in der werkstatt schrauben will, schmeiß ich den motor an. ich habe strom den ich auch verbrauche und wärme fürs haus.
    wenn man ein bhkw betriebt, und dieses zugelassen ist, wo ich mit meiner lösung nicht hinkommen werde, da der nachweis von über (glaube) 90% Wirkungsgrad nachgewiesen sein muß, ist man von der minaeralölsteuer befreit. Ich hatte allerdings schon an das betrieben mit heizöl oder pöl gedacht.
    hab da was im kopf, dass die mineralölsteuer nur auf rapsöl gilt. hier müßte man sich nochmal schlau machen.


    1. problem: welcher brennstoff sollte angestrebt werden


    2.: welcher motor ist evtl. besser geeignet?


    3.: problem 50Hz Garantie


    vorläufiges Ergebnis, mit meinen vorhandenen materialien lohnt es bzw. geht es nicht.
    lösung notstromer fertig kaufen und kühlung umfriemeln....man das ist aber genau das was ich nicht wollte!! :-/


    mal paar links: bhkw forum
    Material zum BHKW Bau mit vielen Informationen

    2 Mal editiert, zuletzt von OnkelB ()

    Zitat

    Original von taunitreiber
    Ich würde die Probleme eher bei TV, Computer und sonstigen "Multimediaklamotten" sehen.


    Kommt auf das einzelne Gerät an, bzw. die Konstruktion seines Netzteils. Die Guten können z.B. 47-400Hz, bei Consumerartikeln ist aber 50-60Hz üblich. Vereinzelt findet man auch noch eine feste Frequenz (50 oder 60 Hz, mit Umschaltung).


    Zitat

    Original von taunitreiber
    Der Leuchtstoffröhre sollte es doch egal sein, ob sie 50, 47 oder 53 mal in der Sekunde an- und ausgeht.


    Eine Schwankung in diesem Bereich wird sie vermutlich verkraften. Die von der eigentlichen Röhre aufgenommene Leistung wird aber durch eine Drosselspule kontrolliert. Eine Spule ist ein frequenzabhängiges Bauteil und stellt bei Reihenschaltung einen Tiefpass dar. Bei steigender Frequenz würde sie (bei gleicher Spannung) der Röhre eine zu hohe Leistung zuführen.
    War ja auch nur ein Beispiel ;)


    Zitat

    Original von taunitreiber
    Ohmschen Verbrauchern wie Herd und Glühbirne sind solche Schwankungen doch eh latte.


    Sag' ich doch...


    Zitat

    Original von taunitreiber
    Wie gleicht der Wechselrichter denn die schwankende Spannung bei nem Gleichstromgenerator aus, wenn dieser "in die Knie geht", weil ein fetter Verbraucher eingeschaltet wird?
    Für mein Verständnis braucht auch ein Wechselrichter nen konstanten Eingang.


    Nein, braucht er nicht. Sinkende Eingangsspannung kompensiert er durch höheren Eingangsstrom und umgekehrt.






    OnkelB: Wenn Du nur Strom für Beleuchtung und ein paar Elektrowerkzeuge brauchst, dann kann das so wie Du es angedacht hast durchaus klappen. Ich glaub wir sind auf eine falsche Spur geraten, weil wir glaubten, Du willst damit den Haushalt (eben mit allen, teilweise frequenz- und spannungsempfindlichen Geräten) versorgen.


    Die Abwärme würd ich dann aber lieber für die Werkstatt nehmen ;)

    bwzüglich der beelzebub-austreibung hätt ich da noch ne frage: wenn man den "gleichstrom" (so richtig gleich ist er ja auch nicht) aber zwischenspeichert und dann umrichtet hätte man doch ne feines sinussignal?! klar, kostet wieder nen schweinegeld für batterien und die müssen zu allem überfluss auch noch alle paar jahre getauscht werden... wie siehts mit großen kondensatoren aus? achne, auch doof weil schweineteuer...


    bezüglich wirkungsgrad:


    ottomotoren liegen zwischen 10 und 37 %, moderne fhz-motoren irgendwo bei 20 % bei nichtaufgeladenen. aufgeladen bis 30% und mehr.
    dieselmotoren schaffen bis zu 55%, im fhz aber so zwischen 25 und 30 %.
    wegen der daten berufe ich mich auf meinen Thermodynamikprof. :D

    Der Wechselrichter sorgt für ein ziemlich sauberes Sinussignal auch ohne Batterieen wie im U-Boot :D


    Eine Zwischenspeicherung ist nur zur Überbrückung einer Periode der Ausgangsspannung erforderlich. Das geht mit ganz normalen Kondensatoren.

    Zitat

    Original von Benno


    OnkelB: Wenn Du nur Strom für Beleuchtung und ein paar Elektrowerkzeuge brauchst, dann kann das so wie Du es angedacht hast durchaus klappen. Ich glaub wir sind auf eine falsche Spur geraten, weil wir glaubten, Du willst damit den Haushalt (eben mit allen, teilweise frequenz- und spannungsempfindlichen Geräten) versorgen.


    Die Abwärme würd ich dann aber lieber für die Werkstatt nehmen ;)


    Stimmt so mehr oder weniger. Ich dachte daran, da ich eh einen ca. 1000l Pufferspeicher für die Soloaranlage aufstellen will, dass ich dann parallel den Motor anschließe, wenn die Sonne mal nicht so strahlt. Den Strom wollte ich schon auch parallel ins Hausnetz einspeisen, sodaß er vom Verbraucher im Haus oder Werkstatt genutzt werden kann.
    Im Endeffekt gehts schon darum die Werkstatt warm zu kriegen ;)


    Vorhin bei meinem Chef im Auto ist mir was aufgefallen. Der hat so ein Teil für den Zigarettenanzünder wo 220v wechselstrom raus kommen, an das er sein laptop anschließt.


    wir haben viel zu kompliziert gedacht! was ist, wenn man statt einer lichtmaschine einfach 10 lichtmaschinen über eine konstruktion mit riemen antreibt? die alle fasst man zusammen und hängt einen dementsprechenden wechsler dran!?!?
    im auto funktioniert das doch auch in der bordelektronik!
    die batterie wird geladen und gibt einen gleichmäßigen strom ab, so wie se es sagt.
    statt ne batterie dann ein kondensator? die gibts da bei dem link weiter oben. aber dazu kenn ich mich elektrisch zu wenig aus

    Einmal editiert, zuletzt von OnkelB ()

    Zitat

    Original von OnkelB
    was ist, wenn man statt einer lichtmaschine einfach 10 lichtmaschinen über eine konstruktion mit riemen antreibt? die alle fasst man zusammen und hängt einen dementsprechenden wechsler dran!?!?


    Genau so funktioniert das. Nur, dass man meist statt 10 Lichtmaschinen einfach eine große nimmt ;)

    Zitat

    Original von OnkelB
    wir haben viel zu kompliziert gedacht! was ist, wenn man statt einer lichtmaschine einfach 10 lichtmaschinen über eine konstruktion mit riemen antreibt?


    Uiuiui, jetzt wirds aber heftig...
    Nee, dann lieber die Ursprungsidee.


    Se: Ich komm jetzt nicht drauf, warum aufgeladene Motoren einen deutlich besseren Wirkungsgrad haben sollten. Die Aufladung verbessert zwar den LIEFERgrad, aber den Wirkungsgrad?


    Eta = abgegebene Leistung / (Brennstoffmassenstrom*Heizwert) vereinfacht gesprochen.


    Edit: Hab kein Bock, nach Unterlagen zu suchen, daher die Frage...