Dachs zur Wärmeerzeugung zeitgemäß?

  • Wie gesagt: Mit den Wirkungsgraden bei thermodynamischen Maschinen ist es so eine Sache, Sie hängen stark von den Umweltbedingungen ab: Z.B. Zuluft-Themperatur und Rücklauftemperatur, aber auch Höhe über Meer. Bei einer minimalen Umdrehung von ca. 20% oder 190'000 Umdrehungen kriegt man ca. 6kW Wärme und ca. 1.1kW Strom. Wenn es draussen kalt ist, kann es aber auch 1.4kW sein mit den gleichen Drehzahlen oder nur 1kW Strom wenn es draussen sehr heiss ist. Hierin unterscheiden sich Motor und Turbine nicht wirklich. Ich schätze dass man bei ca. 89% liegt somit für die output Energie von total 7.1kW ca. 8kWh Gas rein stecken muss.


    Die EnerTwin braucht im ganz kalten Zustand ca. 4 Min bis sie gestartet ist und auf Volllast läuft. Wenn es wärmer ist oder die Turbine noch Wärme im Rekuperator von vorher hat, dann kann es auch nur 2 Min. dauern. Eine gewisse Zeit vergeht dabei auch, weil der Gleichrichter in der EnerTwin drin sich mit dem 230V 50Hz Netz synchronisieren muss und zudem verschiedene gesetzlich vorgeschriebene Checks durchlaufen werden müssen.


    Der Startprozess verläuft so, dass der Stromgenerator, welcher zwischen Turbinenrad und Verdichterrad sitzt als Elektromotor agiert und die Turbine auf 90'000 Umdrehungen bringt Dauer ca. 15 Sek. Nach verschiedenen internen Checks wird das Gasventil geöffnet und eine Zündkerze zündet das Brennstoffgemisch in der Brennkammer unter 3 bar strömt dann die heisse Verbrennungsluft auf das Turbinenrad und beginnt die Achse mit Hilfe des Turbinenrades zu drehen. Dadurch beginnen die Permanentmagneten die auf der Achse sitzen einen Strom in die Wicklungen zu induzieren und der Strom beginnt in die andere Richtung zu fliessen bzw. der Elektromotor wird zum Hochgeschwindigkeits-Generator.


    Da man einer Turbine nicht einfach "den Stecker ziehen" kann, da sie sonst überhitzen würde, hat die EnerTwin eine USV Batterie eingebaut. Damit kann Sie auch bei einem plötzlichen Wegfallen des Netzes weiter drehen bis die tiefere Abschalt-Tempertur erreicht ist und sie sicher ganz abstellen kann. Die Turbine dreht im Betrieb typischerweise zw. 190'000 bis 240'000 U/min. Man kann zwar in den Drehzahlen noch tiefer gehen, aber dann sinkt der Wirkungsgrad und man ist dann eher bei 80% oder so.


    Gemäss den gesetzlichen Vorschriften, darf die EnerTwin nur laufen, wenn ein Stromnetz erkannt wird (gleich wie bei PV Anlage). Hat man im Haus aber einen Wechselrichter installiert, der das Netz mit Hilfe einer Batterie darstellen kann, dann läuft die EnerTwin weiter und übernimmt damit natürlich die Funktion eines Stromgenerators für das Inselnetz.


    Wie man im Bild erkennt, sieht die EnerTwin Turbine wie ein Autoturbolader aus. Statt der heissen Abgase vom Motor hat sie aber eine eigene Brennkammer. Ca. 80% der EnerTwin sind standard Automotiv - Teile.


    Rauf und runter drehen, "Gas geben", kann man die Turbine wie man will, das schadet ihr nicht. Da der Generator bei der EnerTwin in der Mitte sitzt, ist die Lastverteilung gut. Ausserdem ist es energetisch ein Vorteil, weil Turbinenrad (Hot section) und Verdichterrad (Cold section) weiter auseinander liegen. In der Abbildung unten ist der Turbinenteil links und der Verdichterteil rechts. in der Mitte, das Runde ist der Hochgeschwindigkeitsstromgenerator.


    Da Start und Stop eine bestimmt Zeit brauchen, ist es natürlich angezeigt, dass man das gesamte Setup so wählt, dass die Laufzeiten möglichst lange und an einem Stück sind, dafür ist es meist angezeigt, dass man einen Wärmepufferspeicher hat.

    Hat man sogar noch eine Batterie mit Hybrid-Wechselrichter, dann kann man den überschüssigen Strom dort speichern und gerade im Winter hat man damit eine grosse Chance Strom autark zu sein. Für den Sommer bräuchte man dann nur noch eine PV Anlage für Strom und Warmwasser. ;)

  • Nein, es ist gar nicht "so eine Sache"


    Beim Kolbenmotor ist es der Carnot- Wirkungsgrad. Bei der Turbine ist es zusätzlich ein geometrisches Problem, es ergibt sich aus den Geschwindigkeiten des Läufers und der Geschwindigkeit der Gasmoleküle. Und bei beiden gilt: Je kleiner, desto ungünstiger die technische Umsetzung.

  • Beim Kolbenmotor ist es der Carnot- Wirkungsgrad.

    Kleine Anmerkung:

    Carnot hat nichts mit Kolbenmotor zu tun, der gilt universell und ist im Prinzip eine andere Formulierung des 2.Hauptsatzes der Thermpdynamik.


    Dass Umwelteinflüsse Einfluss auf den realen Wirkungsgrad einer Maschine haben (können) ist klar. Allerdings wäre ich davon ausgegangen, dass gerade Turbinen da weniger empflindlich sind. Andererseits kann der Einfluss im Grenzbereich der Modulation natürlich größer sein.


    Insgesamt wäre natürlich hilfreich, wenn es da sowas wie ein Muscheldiagramm gäbe.

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    Der geistige Horizont mancher Menschen hat einen Radius von NULL. Das nennen sie dann Standpunkt.

  • Ja, das stimmt. Ich wollte sagen, dass es bei Turbinen weniger einfach ist, Carnot ist bei Hubkolbenmotoren als geometrische Größe ableitbar ("Grenzwirkungsgrad")


    Muscheldiagramm sagt mir leider nichts.