Eigenbau: Variable Übersetzung zw. Verbrennungsmotor und Generator?

  • Hallo zusammen,
    ich lese hier schon fleißig mit und habe nebenbei eine kleine Idee und wollte fragen, ob irgendwas dagegen spricht:
    Beim BHKW hat man ja oft das Problem der Krätsche zwischen Wintervolllast und Sommerteillast. Das ganze System wird möglichst perfekt ausgelegt um im Winter trotz Dauerlaufens nicht zu frieren und im Sommer hat man trotzdem das Problem, dass das BHKW sehr selten läuft.
    Für die Übersetzung zwischen Motor und Generator wählt man eine Größe, bei der der Generator bei der vorgegebenen Umdrehung dreht (z.B. 1500 rpm) und der Motor in seinem wirtschaftlichsten (Wirkungsgrad) Bereich arbeitet (das müsste im Bereich des höchsten Drehmomentes liegen, oder?), also z.B. 3000 rpm.
    Könnte man nicht einfach an den Motor zwei "Rollen" (ich meine die Lauffläche vom Riemen, mir fällt grad kein Name ein) installieren, den Riemen per Spannrolle spannen und dann per Steuerung im Winter hohe Drehzahlen und im Sommer niedrige Drehzahlen fahren? Spannrolle lösen, Riemen von der kleinen (Winter) Motorrolle abnehmen und auf die große (Sommer) Motorrolle drauf,Spannrolle spannen und feritg. Dann läuft der Motor z.B. nur noch mit 2000 rpm oder weniger im Sommer.
    Dann könnte der Motor im Winter hoch drehen um genügend Wärme zu erzeugen, im Sommer hingegen niedrig drehen. Damit erzeugt der Motor weniger kW(th) im Sommer und muss länger laufen, sodass man wiederrum durch die längere Laufeit mehr Strom erzeugt (Eigenstrombedarf ich besser abgedeckt) und so auf hohe Gedamtlaufzeiten kommt?
    Spricht da irgendwas dagegen?


    Danke schonmal ;-)


    Gruß Sven

  • Hallo Nordpolcamper,


    um so weniger Drehzahl ein Motor "rennen" muss, desto weniger Verschleiß fällt auch an! Besser ist da die modulierende Variante von BHKWs, die bei gleicher Drehzahl einfach mit weniger Leistung betrieben werden können. Es geht hier um die mittlere Kolbengeschwindigkeit, die bei langhubigen Motoren und hohen Drehzahlen maßgeblich für den Verschleiß an Kolben, -Ringen und Laufbuchsen verantwortlich ist. Daher gab es hier im Forum schon mehrfach die Überlegung, ein Selbstbau BHKW mit einem äußerst niedrig drehenden Lister Nachbau Motor zu realisieren: Warum laufen LKW Motoren Millionen von Kilometern? Es liegt am überwiegend schonenden Langstreckenbetrieb und insbes. an der geringen Drehzahl der Motoren. Das trifft übrigens genauso auf die Dampfmaschine zu!


    Es wird daher intensiv an Stromspeichermöglichkeiten gedacht und geforscht, das ist der richtige und sinnvollle Weg, denn damit stören kurze Laufzeiten des BHKW nicht den eigentlichen Zweck des Einsatzes von dezentralen Generatoren: möglichst viel Strom selber verbrauchen! Hier geht aus Verschleiß Gründen deshalb auch der Gedanke in die Richtung, das BHKW möglichst groß auszulegen, um mit möglichst wenig Betriebsstunden die Anlage über Jahre störungsfrei, besser gesagt ohne viel von "Grund auf Überholungen", betreiben zu können.


    Gruß


  • Besser ist da die modulierende Variante von BHKWs, die bei gleicher Drehzahl einfach mit weniger Leistung betrieben werden können.


    Wenn man sich ein Muscheldiagramm anschaut, sieht man, dass es besser ist, bei geringer Drehzahl und hohem Drehmoment herunterzumodulieren als bei hoher Drehzahl und geringem Drehmoment. Neben der schon bekannten Möglichkeit, einen Umrichter als elektronisches Getriebe einzusetzen, ist aber wie hier vorgeschlagen auch ein 2-3 stufiges Getriebe mechanischer Bauart im Prinzip denkbar. Weiss einer was die automatisierten Schaltgetriebe vom Smart kosten? Allerdings gilt auch hier wie bei den Windkraftanlagen: Ein Getriebe ist ein mechanisches Bauteil mehr, was auch mal kaputt gehen kann.


    Gruß,
    Gunnar

  • Danke euch beiden für eure Antworten!
    Es ist klar, dass wenn man entsprechende Stromspeicher hat, sich die Problematik in Luft auflöst und man ein ordentlich dimensioniertes BHKW ins Haus stellen kann um die Laufzeit und damit die Verschleißkosten gering zu halten.
    Allerdings ist das wohl auf Grund der Preise mehr Zukunftsmusik und aktuell versucht jeder den Spagat zwischen Winter und Sommer so zu schaffen, dass das BHKW auch im Sommer noch ausreichend lang läuft, um möglichst viel Strom selbst zu verbrauchen.
    Und da dies beim BHKW der Weg zur Amortisation bzw. Sparsamkeit ist, denk ich wäre eine unterschiedliche Leistung im Sommer und Winter von Vorteil um die Laufzeit und damit die Quote vom selbst hergestellten und selbst Verbrauchten Strom zu erhöhen.
    Natürlich kann man sich einen 8 Zylinder ins Haus stellen der dann im Winter 8 Stunden und im Sommer alle 2 Tage 2h läuft, aber für die Wirtschaftlichkeitsrechnung ist das ein Graus ;-)
    Ein modulierendes Kraftwerk klingt da schon ganz gut. Aber wie muss man sich die Funktionsweise vorstellen? Gleiche Drehzahl aber weniger Leistung bei ein und demselben Motor...wie funktioniert das?
    Die Problematik beim Verschleiß eines weiteren Getriebes ist natürlich gegeben, wenn man aber sowieso auf Grund der Generatoren- und Motorenwahl auf eine Übersetzung mit Riemen angewiesen ist, dürfte hier kein erhöhter Verschleiß durch meine Idee auftreten.
    Klar, im vergleich zu einem angeflanschten Generator ist ein Riemen immer schlechter.
    Das ganze dann automatisiert zu machen wäre natürlich genialst, dann könnte man es schaffen unabhängig der benötigten Wärme täglich, also auch im Sommer, auf optimale Laufzeiten zu kommen. Aber ein komplettes Getriebe einbauen, ich weiß ja nicht ;-) Wobei die meisten Getriebeschäden wohl auf die häufigen und unsanften Gangwechsel zurückzuführen sind, was bei einer seltenen Umschaltung ( z.B. 8 mal im Jahr) wohl kaum auftreten dürfte. Außerdem darf man nicht vergessen, dass der Generator ja an der mechanischen Leistung des Verbrennungsmotors angepasst gekauft wird. Wird der Motor nun zu stark übersetzt, hat dieser keine Kraft mehr und der stirbt ab oder der Generator stellt wieder keine Energie her.
    hmm, interessant interessant
    Gruß Sven

  • ...wäre auch noch eine machbare Variante, darüber dann eine Brennstoffzelle mit bekannt hohem Wirkungsgrad betreiben, wenn das BHKW wegen ausreichender Wärmespeicherung abgeschaltet ist. Kann mir dabei nicht vorstellen, dass dieses Vorhaben in naher Zukunft realisierbar sein wird, es geht ja auch eine besondere Gefahr davon aus, die mich erstmal davon abhalten wird, da näher zu experimentieren. Getriebe kann man sicherlich auch noch intensiver hindenken. _()_

  • Moin,

    Zitat

    Gleiche Drehzahl aber weniger Leistung bei ein und demselben Motor...wie funktioniert das?


    Durch Gasgeben oder wegnehmen.
    Das kann jeder Motor wie auch jedes Auto, das im gleichen Gang gleichschnell (z.B. 50 km/h) bergauf, in der Ebene und bergrunter fahren kann.
    Das Problem ist der abnehmende Wirkungsgrad von Motor und Generator. Ein mehrstufiges Getriebe hilft da aber auch nicht wirklich.


    Gruß
    Technikfreak

  • Man kann auch 4, 6,8 Pol Generatoren auf einer Welle betreiben und so den Motor einmal auf 750, 1000, und 1500Umin betreiben. Es entstehen leichte
    Reibungsverluste durch die Lager aber das ist vernachässigbar. Dafür ist aber etwas Schaltungsaufwand notwending und die Beatmung des
    Motors muss auf die jeweilige Drehzahl optimiert werden. Das dürfte aber mit einer Resonanzladung sehr einfach zu regeln sein:
    Luftfilter vom alten /8er 15Zoll Lautsprecher drauf un mit PWM via Microcontroller über 20Euro Digitalverstärker auf Drehzal optimieren.
    So hat man auf jeden Fall schon mal 3 Lastzustände. Durch die hohe bewegte Masse ist auch eine gute Drehzahlkonstanz gegeben,
    was beim 1Zylinder wichtig ist.


    Gruß,
    AlgenZuOel

  • Übrigens sind diese Asynchronmotoren sehr preiswert bei E...y zu ersteigern. Mit zunehmender Polzahl wird ja
    entsprechend weniger KW an Leistung erforderlich. Ich denke man ist mit etwa 300 -400Euro dabei.
    Die Frage nach Getrieben, Scheiben, Riemen und anderen wirkungsgradfressenden Maßnahmen, würde sich erübrigen.
    Zusammen mit der 75 -100% Lastregelung über den Motor hat man schon ein ziemlich breites Lastband was man abdecken kann.


    Gruß,
    AlgenZuOel

  • Hallo AlgenZuOel,
    dachte Du wolltest das Thema eigentlich gelöscht haben.
    Ich fand die Idee mit dem Perpetuum ganz lustig, so in der Art "1000 ganz legale Steuertricks". :-)_:-)
    Aber Dir ist auch klar, das das in die Richtung Subventions....... geht :toocool: , oder?


    Gruß
    Technikfreak

  • Es ist recht schwierig den Inhalt des Kopfes zu löschen.
    Die Umwelt muss einem halt schon was wert sein.
    Legal ist, was nicht illegal ist.
    Die Jungs dürften einen schweren Stand haben, bei momentanem Gesetzestext.
    It`s all about perspective.
    Habe aber alles eh schon wieder vergessen.
    TDI mit Spad und Wärmepumpe ist eh aufregender und mehr €€€€€€.


    Gruß,
    AlgenZuOel

  • Man kann auch 4, 6, 8 Pol Generatoren auf einer Welle betreiben und so den Motor einmal auf 750, 1000, und 1500Umin betreiben. Es entstehen leichte Reibungsverluste durch die Lager aber das ist vernachässigbar.


    Bei höherpoligen Asynchronmotoren hat man einen erhöhten Magenetisierbedarf, die Scheinleistung nimmt zu und damit auch die Verluste. Zu dem sind sie aufgrund der niedrigen Leistungsdichte größer und schwerer, d.h. teurer. An sich aber ein elegantes Konzept, das durch seine Einfachheit besticht.


    Gruß,
    Gunnar

  • Hallo Gunnar,
    stimmt schon, aber die Unterschiede sind sehr gering .
    Bei ABB sind es 1,7% von 4 auf 6 Pol und 1,6% von 6 auf 8 Pol.
    Baldor SEW und TECO liegen auf ähnlichem Niveau.


    Gruß,
    AlgenZuOel