Enerlyt entwickelt Stirlingmotor-BHKW für Holzpellets

Schematischer Aufbau von Guntamatic Biostar und Gimsa-Motor Guntamatic Biostar mit Gimsa-Motor Hinter der Entwicklung des neuartigen Gimsa-Motors stehen zwei Unternehmungen, an denen der Erfinder mehrheitlich beteiligt ist: Das Ingenieurbüro „Enerlyt“ und der Stirlingmotor-Produzent sowie zukünftige Hersteller der KWK-Holzpelletheizungen „Naturfeuer AG“. Als Basis für die Stirlingmotor-Nachrüstung dient die bewährte Holzpelletheizung „Biostar“ des österreichischen Herstellers Guntamatic mit einer Heizleistung von 15 kW. Durch dessen Wärme kann der Motor 1 kW elektrische Leistung erzeugen. Mit diesen Leistungsdaten soll sich die Anlage zur ökologischen Beheizung von Ein- und Zweifamilienhäusern eignen. Der Stirlingmotor ist jedoch flexibel einsetzbar, sodass auch eine Ausrüstung der Biostar-Kessel mit 15 oder 23 kW möglich ist. Unabhängig vom Guntamatic-Biostar-Kessel sei aber auch eine Anwendung mit ganz anderen regenerativen Brennstoffen wie Biogas oder gar Rapskörnern denkbar. „Den Betrieb mit Rapskörnern hatten wir tatsächlich im Rahmen eines Forschungsprojektes im Jahr 2013 untersucht und die prinzipielle Machbarkeit festgestellt. Grundsätzlich benötigen wir lediglich einen Abgasstrom mit ausreichender Temperatur“, berichtet Gimsa.



Dr.-Ing. Andreas Gimsa (Foto: Gimsa) Dr.-Ing. Andreas Gimsa Forschungsgeleitete Markteinführung
Hervorgegangen ist der jetzige 2-Zyklen-Motor vor etwa 9 Jahren aus dem zuvor entwickelten 4-Zyklen-Motor. „Der Aufbau des 4-Zyklen-Motors ist deutlich aufwendiger als der daraus abgeleitete 2-Zyklen-Motor mit doppeltwirkenden Kolben. Und auch wenn der 4-Zyklen-Motor technische Vorteile in Form einer etwas höheren Leistungsdichte und Gleichförmigkeit bietet, muss man die Kosten im Blick behalten. Für den Einsatz als BHKW-Motor für kleine Holzpellet-Heizungen bietet der einfacher aufgebaute 2-Zyklen-Motor entscheidende Kostenvorteile“, erklärt Gimsa. Der Motor soll ab dem Jahr 2020 für rund 10.000 Euro erhältlich sein. Forschungseinrichtungen und Hausbesitzer, die sich für die neuartige Technik interessieren, können sich bei der Naturfeuer AG melden. Eines macht Gimsa allerdings deutlich: „Die Technik befindet sich noch in einer Optimierungsphase. Wir suchen daher Interessenten, die sich für die Technik begeistern und die Anlagen nicht als bloßes Renditeobjekt verstehen, das einfach so funktioniert. Wir wollen die Maschinen im Betrieb beobachten und stetig verbessern. Unser Ziel ist es dabei, dass die Guntamatic-Heizungen mit dem Gimsa-Motor langfristig nur eine jährliche Regelwartung benötigen und gute 20 Jahre halten.“


Steiniger Weg
Sowohl Stirlingmotoren im Allgemeinen, als auch Stirling-BHKW mit Holzpellets im Speziellen, sind technisch hochgradig anspruchsvoll und schwer zu meistern. Bereits im Jahr 2005 startete das Unternehmen Sunmachine mit der Serienfertigung eines Holzpellet-Stirlingmotor-BHKW. Diese technische Innovation wurde vom Markt mit Begeisterung aufgenommen. Doch anstatt das Gerät fertig zu entwickeln, wurden in kurzer Zeit über 400 Module des technisch nicht ausgereiften sowie nur unzureichend getesteten BHKW produziert und verkauft. Der enorme Wartungsbedarf der mangelhaften Stirlingmotoren sowie die aus Gewährleistungsansprüchen von Kunden stammenden Forderungen und nur geringe Fortschritte in der Entwicklung führten trotz zahlreicher Kapitalspritzen in insgesamt zweistelliger Millionenhöhe und einem gescheiterten Restrukturierungsversuch schlussendlich im Jahr 2010 zur Insolvenz der Sunmachine GmbH. Wenig besser erging es Otag mit dem „Lion-Powerblock“, den ein selbst entwickelter Linator-Motor antreiben sollte und dem Unternehmen Button Energy, die darauf aufbauend eine Holzpelletvariante unter dem Namen „Bison-Powerblock“ entwickelten. Beide Unternehmen durchlitten mehrere Insolvenzen und seit Jahren ist von der Erfindung nichts mehr zu hören. Auch von dem in den Jahren 2010 bis 2012 hundertfach verkauften Stirling-BHKW „WhisperGen“ für den Betrieb mit Erdgas ist nach einer Welle an Defekten und der anschließenden Insolvenz seines Herstellers im Jahr 2013 nie wieder etwas zu hören gewesen.


Vorreiter ÖkoFEN
Ähnlich vorsichtig wie jetzt die Naturfeuer AG ging das österreichische Unternehmen ÖkoFEN vor: Der etablierte Hersteller von Holzpellet-Heizungen gab im Jahr 2011 bekannt, ein Holzpellet-BHKW unter dem Projektnamen „ÖkoFEN_e“ auf Basis des bekannten Microgen-Stirlingmotors entwickeln zu wollen. Dieser Motor war zur damaligen Zeit bereits das Herzstück der Gas-KWK-Wandthermen eVita von Remeha sowie dem Vitotwin von Viessmann und durch die Serienfertigung für diese Produkte gut entwickelt. Die aus dem ÖkoFEN-Entwicklungsprojekt hervorgegangene und seit dem Jahr 2015 erhältliche Energiezentrale „Pellematic Smart_e 0.6“ besteht aus einer „Pellematic Smart“, die neben einem Pelletbrenner mit 14 kW Heizleistung auch über einen 600 Liter Pufferspeicher sowie eine Heizkreisansteuerung mit Pumpe und Mischer verfügt. Der Aufpreis für den Stirlingmotor beträgt bei ÖkoFEN 8.400 Euro. Der Markteinführung war damals ein dreijähriger Feldtest von 2012 bis 2015 mit Pilotanlagen bei Kunden in Werksnähe vorausgegangen. In Deutschland wurde die „Pellematic Smart_e 0.6“ erst nach weiteren Optimierungen im Jahr 2016 eingeführt. Die lange Erprobung in Zusammenarbeit mit den Pilotkunden hat sich ausgezahlt: Es sind keine negativen Berichte bekanntgeworden und die Besitzer entsprechender Anlagen scheinen mit ihren Holzpellet-BHKW zufrieden zu sein. Aufbauend auf diesem Erfolg stattet ÖkoFEN seit dem Jahr 2017 auch seine größeren Pelletkessel „Condens“ mit dem Microgen-Stirlingmotor aus.



Faszination Stirlingmotor und Holzpellet-BHKW
Stirlingmotoren üben aufgrund ihrer Brennstoffvariabilität und ihrer technischen Komplexität eine große Faszination aus, die sich in einer beträchtlichen Fangemeinde technisch begeisterter Enthusiasten widerspiegelt. Dass Stirlingmotoren im BHKW-Einsatz funktionieren können, hat ÖkoFEN bewiesen und dass die Stirlingmotorentechnik auch 200 Jahre nach Ihrer Entdeckung noch immer Fortschritte macht, zeigen die Arbeiten von Tüftlern wie Josef Frauscher und Andreas Gimsa. Entscheidend für den zukünftigen Erfolg der Technik dürfte ein ehrlicher Umgang mit den an der Technik interessierten Verbrauchern sein. Produkte, die unbedarften Hausbesitzern vorgeblich als serienreif verkauft wurden, wie der WhisperGen, die Sunmachine und der lion-Powerblock, haben viel Vertrauen verspielt. Für technikbegeisterte Verbraucher, die keine stromerzeugende Heizung suchen, die Geld verdient, sondern an einer ökologischen Pelletheizung interessiert sind, die mit einer Innovation ausgestattet auch noch Strom erzeugt, wird sich mit dem ab nächstem Jahr erhältlichen Guntamatic-Kessel mit Gimsa-Motor von der Naturfeuer AG eine neue Möglichkeit eröffnen, die Fortschritte der Stirlingentwicklung und Energiewende im Heizungskeller live erleben und vorantreiben zu können. 76d1aaffad9347209adc08a3349c2abc


    Kommentare 6

    • Gruenbichl: Der Kommentar erscheint etwas oberflächlich. Etwa zwei Drittel der deutschen Einfamilienhäuser sind Bestandsbauten mit ca. 4.000 kWh Strom- und ca. 20.000 kWh Wärmebedarf. Der Pelletskessel kann modulieren. Beim Absenken seiner thermischen Leistung fällt die Brennraumtemperatur und mit ihr die elektrische Leistung nicht in gleichem Maße, sondern geringer. Insgesamt wird dann doch deutlich mehr Strom erzeugt, je nach Haus zischen 2.000 und 3.000 kWh/a. Bei Mehrfamilienhäusern im Grundlastbetrieb durchaus auch 6.000 - 8.000 kWh/a. Man sollte auch nicht vergessen, dass bei der Gebäudeheizung nicht der im Kommentar favorisierte schnöde Mammon, sondern das Wohlbefinden der Bewohner und der nötige Klimaschutz im Vordergrund stehen. Außerdem ist bei größeren Stückzahlen der Motorproduktion noch mit einer Absenkung des BHKW- Preises zu rechnen. In der Heizperiode lässt sich nachts der überschüssige Strom in einer Batterie für die Spitzenlast und/oder eine dezentrale Elektrotankstelle speichern. So schlägt man mehrere Fliegen mit einer Klappe: Eine ökologische und fast CO2-neutrale Strom- und Wärmeversorgung, die Einsparung fossiler Brennstoffe, größere Unabhängigkeit von Gas- und Stromlieferanten, regionale Wertschöpfung und die Schaffung von dringend benötigten grünen Elektrotankstellen.

    • Die Sterling Fans sind einfach nicht tot zu bekommen. 200 Jahre lang funktionieren die Geräte nicht. Aber es gibt immer wieder welche die meinen es zu schaffen. Dabei hat sogar Viessmann den Vitotwin wieder ausgemustert. Forschung ist super! Aber man sollte sich mit Verkaufsversprechen hüten. Gut dass die jetzigen Sterlingforscher zurückhaltend vorgehen.

      • 1.Kleiner Hinweis: Das schreibt man Stirling.

        2. "200 Jahre lang funktionieren die Geräte nicht."

        Im 19. Jahrhundert wurden ca. 170.000 Maschinen vom Type Beta & Gamma sowie 80.000 vom Type Alpha verkauft. Ob die wohl funktioniert haben? Um 1850 rum wurde an einer Beta-Maschine ein Wirkungsgrad von 18% der Heizleistung gemessen. Zu der Zeit hatte noch kein Benzinmotor auch nur einmal "töff" gemacht.

        3. "Forschung ist super!"

        Forschung muss finanziert werden. Die PV wurde mit Milliarden angeschoben, manche andere CO2-Neutrale Technik wird halt einfach ignoriert.

      • Nunja, das Problem ist, dass die damals verkauften Stirlingmotoren wohl die gleichen Probleme hatten, wie die heutigen (Sunmachine und Whispergen). Die Teile funktionieren - aber eben nicht 40.000 oder 80.000 Stunden, wie es für ein BHKW erforderlich wäre. Siehe dazu Wikipedia:

        jedoch war anfangs die Dauerfestigkeit der Dichtung zwischen den beiden Kolbenstangen gering

        Heute soll das alles "beherrschbar" sein. Aber wo ist dafür der Beweis? Klar: Der Microgen. Aber das war es dann auch. Die Forschung wird ja derzeit von Frauscher und Enerlyt betrieben und bezahlt. Dennoch fehlt auch mir der Glaube, dass nach den bisherigen Fehlschlägen bald eine komplexere Maschine dem einen Freikolbenstirling Konkurrenz machen wird. Wobei der Microgen ja wohl auch schon nicht mehr gebaut wird?!

      • 1 kW elektrische Leistung bei 15 kW Heizleistung macht das System uninteressant, da man i.d R. zuviel Wärme und zu wenig Strom hat. Ein neues EFH braucht rund 15000 kWh wärme und rund 5000 kWh strom. D.h. es lassen sich nur rund 1000 kWh strom (=300€) pro jahr erzeugen. Nach 33 jahren wären die 10000€ anschaffung wieder drinnen. Ohne Wartung.

      • Ja, wirtschaftlich ist das nicht. Aber Autos sind auch nicht wirtschaftlich. Sonst würden wir alle höchstens Dacias in der Basisausstattung oder Volkswagen Trendline ohne Radio fahren... Tun wir aber nicht. Eine Holzpellet-Heizung ist auch teurer als eine Gas-Therme. Und dennoch entscheiden sich Hausbesitzer bewusst für eine "ökologische" Heizung. So ein Stirlingmotor zur Weltverbesserung oder als Hobby zusätzlich zur Pelletheizung kostet über 10 Jahre rund 1.000 Euro pro Jahr und "bringt" dann nochmal vielleicht 300 bis 500 Euro ein. Bedeutet das Hobby oder die Energiewendemaßnahme kostet so etwa 500 Euro pro Jahr. Davon kauft sich ein Modellflieger gerade mal eine Fernsteuerung, eine Reiterin ein paar Pferdedecken und ein Motorradfahrer einen Helm. Also kein teures Hobby - aber auch keine Gelddruckmaschine. :)