Argumente gegen ein Nano-BHKW mit Pyrolyse-Brenner?

[Schwarzer_Daumen]

Moin,

Ich möchte ich meine Gasheizung zur Notfall- und Zusatzheizung für Spitzenzeiten degradieren.

Meine Überlegungen sind zur Zeit:
- ein wassergeführter Pelletofen mit großem Pufferspeicher oder
- ein wassergeführter Holzscheitofen mit großem Pufferspeicher

Aber da ich selbstständig zu Hause am Computer arbeite und pro Arbeitstag ca. 10 kWh Strom/Tag verbrauche ist im Moment die Überlegung, ein Nano-BHKW mit Pufferspeicher und Holz-Hackschnitzel-angetriebenem Stirling-Motor.

Der Hintergrund dieser Überlegung: Mir fehlt das Empfinden für die Schönheit eines Gartens. Ein Garten ist nach einer Veränderung für mich anders, eventuell nützlicher oder sinnvoller, aber irgendwie nicht schöner oder hässlicher. Da ich mich aber nun mal mit einem Garten rumschlagen muss, kann ich ihn auch sinnvoll nutzen. Am sinnvollsten wäre für mir eine kleine Energieholzplantage für den Eigengebrauch: Dünne Weiden und Pappeln, die nach drei Jahren geerntet werden können und keine Probleme oder nennenswerte Fachkenntnisse beim Fällen erfordern. Daraus lassen sich ja keine Holzscheite gewinnen. Aber Hackschnitzel lassen sich daraus hervorragend herstellen.

Quasi als "Abfallprodukt" der Heizanlage könnte dann auch noch ein Teil des Stromes erzeugt werden, den ich pro Tag brauche. Wenn es gelingt, den Stirling-Motor durch eine Holzgasverbrennung anzutreiben, dann hätte ich aus dem geernteten Holz gleich noch einen guten Zuschlagstoff/Bodenverbesserer für den Komposthaufen bzw. die Energieholzplantage gemacht.

Hier ist ein Film über einen österreichischen Landwirt, der sowas Ähnliches gebaut hat. Halt mit Otto- anstatt mit Stirling-Motor. Aber eben Holzgasverbrennung.

In meinen Gedanken ist das alles superpraktisch und nachhaltig. Der einzige Punkt der mich nachdenklich stimmt: Wenn das alles so genial ist, wieso hat das dann noch niemand gemacht?!?

Deshalb werfe ich meine Gedanken mal hier in die Runde – in der Hoffnung, ein paar Reaktionen zu erhalten, die mir fundierte Gegenargumente oder Problembereiche aufzeigen.

Viele Grüße,
Thorsten

 

[tihei]

1. Du solltest einen Blick auf die Deckungsbeträge vom Energiewald werfen, um einen groben Eindruck zu erhalten (und da ist schon subventionierter Diesel mit drin *würg*). Damit ist die Sache eigentlich schon erledigt.

Ohne die Videos angesehen zu haben:
2. Die großartige Eigenheit des Stirlingmotors ist, das er mit äußerer Verbrennung funktioniert. Es ist daher völliger Blödsinn, das Holz vorher aufwendig zu vergasen (wie es für die innere Verbrennung zwingend notwendig wäre).
Der Wirkungsgrad des Stirlingmotors ist übrigens relativ schlecht und es gibt auch keinen Massenmarkt, was hohe Investitionen mit sich zieht.

 

[Schwarzer_Daumen]

Moin,

danke für die Einwände. Die Sache mit dem ungünstigen Deckungsbeitrag sehen ich rein gar nicht. Das Land habe ich sowieso, die Steuern dafür zahle ich sowieso. Ich könnte Blumen anpflanzen oder Energieholz. Von Blumen habe ich rein gar keinen Nutzen. Von Energieholz habe ich wenigstens etwas.

Der Stirling-Motor und die Holzvergasung sind eine Überlegung, weil ich für meinen Komposthaufen sowieso Biokohle brauche. Dem niedrigen Wirkungsgrad des Strirling-Motors steht in meinen Augen ein sehr geringer Wartungsaufwand gegenüber.

Aber ich werde mir deine Argumente noch mal genauer durch den Kopf gehen lassen.

Danke für die Einwürfe.

Viele Grüße,
Thorsten

 

[billymoppel]

ich will mich nicht in technischen einzeleheiten verzetteln - bei motoren bin ich raus - aber du kannst dir ja einfach die frage stellen, wieviel holzschnitzel man braucht, um 10kwh strom zu erzeugen, nachdem du erst vergast und dann verbrennst. dann kommst du nach viel rechnerei auf das ergebnis, wieiviel land du für deine pappelplantage benötigst - inkl. natürlich der flächen, die gerade immer in aufforstung sind.
und dann rechnest du den unterhalt deiner monokultur (schädlingsbekämpfung wird in einer monokultur ein wichtiger und teurer faktor!), rechnest mit 20% ertragsausfällen (diebstahl, witterung, schädlinge etc.)
und dann rechnest du nach, was du erlösen würdest, wenn du das land verpachtest und deinen strom weiter einkaufst - e voila - es wird mit sicherheit mehr als eine schwarze null bei raus kommen. und das ist der grund, warum das niemand macht.
in einem globalisierten kapitalistischen system (und das ist nicht die kampfparole zum 1. mai), das darauf basiert, dass der rubel kreist und dabei viele davon partizipieren können, lohnt autarke selbstversorgung einfach nicht, auch wenn das widersinnig erscheinen mag.

 

[Schwarzer_Daumen]

Moin,

mit verpachten ist da nix. Das ist ein Garten von dessen Grundfläche (980 qm) ca. 20 % Waldgarten sind. Im Endeffekt brauche ich einen Garten etwa so dringend wie ein Loch in der Schädeldecke. Aber ich hab ich nun mal und jetzt will ich auch was Sinnvolles damit machen.

Die Biomasse die auf meinem Grundstück wächst (zumindest zum Teil) zur Deckung meines Energiebedarfs zu nutzen, erscheint mir sehr sinnvoll. Deshalb suche ich nach geeigneten Wegen. Ein wassergeführter Pelletofen ist definitiv unrentabel, weil die Eigenerzeugung von Pellets zu teure Maschinen und zu viel Energie- und Wartungsaufwand bedeutet.

Als nächste Alternative ist mir eben ein BHKW in den Sinn gekommen, das idealerweise mit Holz-Hackschnitzeln betrieben wird. Die kann ich selbst herstellen und das auch noch ohne nennenswerte Spezialmaschinen.

Eine Monokultur werde ich sicher nicht anlegen. Es wachsen in meinem Waldstreifen mit Eichen über Birken, Pappeln und Kiefern eigentlich genug unterschiedliche Arten. Außerdem versuche ich den Garten so zu behandeln, dass er eine Heimat für nützliche Insektenarten ist.

Ergänzend kommt hinzu: Es widerstrebt mir, Material in die Biotonne zu tun, weil ich damit letztendlich nützliche Biomasse entsorge. Im Moment experimentiere ich aus Interesse mit Pyrolyse (Verkohlung von Biomasse durch Holzgasverbrennung). Das geht auch gut, aber es geht viel Wärme einfach durch den Schornstein des Experimetalbrenners verloren. Diese Wärme würde ich eben gerne nutzen. Ein Stirling-Motor wäre in meinen Augen dafür ideal.

Bei industriellen Dimensionen hättest du mit deinen Argumenten natürlich Recht billymoppel. Aber mir geht es ja wirklich nur um den Eigenverbrauch ...

Viele Grüße,
Thorsten

 

[niwashi]

du solltest an deinem Verbrauch arbeiten ...

kenne noch keine serienreife Stirlingmotorbetriebene BHKW ... wo gibts die?

n.

 

[tihei]

Du hast nicht auf die Deckungsbeiträge geguckt (sonst wärst du dir der Größenordnungen bewusst ). Macht nichts, weil du mich neugierig gemacht hast. Daher habe ich das mal (ganz gratis und völlig unwissenschaftlich) überschlagen.
Die Daten stammen aus Wikipedia, keine Gewähr.

10to pro ha und Jahr ≈ 1kg pro m²
200m² ≈ 200kg Trockenmasse
Bei 17MJ pro kg * 200kg ≈ 3600MJ
3600.000.000J = 3600.000.000Ws = 1000kWh
Wirkungsgrad deines Generatorstrangs mit Stirlingmotors ≈ 10%
Stromertrag 100kWh pro Jahr.


http://de.wikipedia.org/wiki/Kurzumtriebsplantage

 

[billymoppel]

diese größenordnung hätte ich bei 200qm auch vermutet - rein übern daumen gepeilt, wenn ich sehe, welche mengen meine nachbarin pro jahr verheizt - und da gehts ums heizen, der wirkungsgrad ist sicher ein anderer als bei der stromerzeugung.
ich hatte gedacht, wir reden von mehreren hektar.....

 

[Schwarzer_Daumen]

@ niwashi
In den letzten Jahren habe ich meinen Stromverbrauch um ca. 40 % reduziert. Mehr geht nur mit massiven Investitionen oder Abschaltung von Großverbrauchern.

BHKWs mit Stirling-Motor gibt es zum Beispiel hier: bei Viessmann
Aber grade habe ich noch eine allgemeine Geräteübersicht über BHKWs mit Stirlingmotor gefunden. Es scheint also schon einige BHKWs in der Richtung zu geben.

@ tihei
Leider wurde die Beschreibung/Begründung meiner Motivationslage von einem "Moderator" als "politische Diskussion" verunglimpft und gelöscht. Letztendlich wird die angestellte Überlegung dadurch sinnentleert. Deshalb hier noch einmal in Kurzform: Die politische und ökonomische Lage die durch Konfliktsituationen in Osteuropa verschärft wurde forciert bei mir Überlegungen, meiner Gasheizung eine zweite Anlage zur Seite zu stellen.

Am sinnvollsten wäre es für mich, eine Anlage zu installieren, die Hackschnitzel verarbeitet und Biokohle übrig lässt. Dadurch bin ich zu der Überlegung gekommen, ob ein BHKW mit Stirling-Motor durch Hackschnitzel anstatt Gas angetrieben werden kann.

Die 10 % Wirkungsgrad des Stirling-Motors sind beim Betrieb dieses Motortyps mit Sonnenlicht gegeben. Bei 700° C erreicht er wohl einen Wirkungsgrad von 30 - 40 % (Quelle: http://www.soldron.de/sonnenkollektor/9)Stromerzeugung.htm#9.1.1.) Überkapazität-Möglichkeit der - 1. Absatz nach "-97-"). Pyrolyse läuft soweit mir bekannt bei ca. 200–900° C ab. So gesehen wäre die Pyrolyse eine ideale Ergänzung zum Stirling-Motor. Das Stirlingmotor-BHKW könnte eine Ergänzung der Gasheizung sein ... und Notfallsystem, falls die Gasheizung ausfällt.

Vom Prinzip her ist das durchaus interessant. Jetzt muss ich nur noch sehen, ob das irgendwie zu realisieren ist! ;-)

... und natürlich brauche ich erst mal belastbarere Zahlen!

Viele Grüße,
Thorsten

 

[niwashi]

Danke

n.

 

[tihei]

Bei 700° C erreicht er wohl einen Wirkungsgrad von 30 - 40 %

Es tut mir Leid das zu sagen, aber das ist einfach nur Schwachsinn.

 

[Schwarzer_Daumen]

@ tihei

Wenn du das sagst, wirst du deine Gründe dafür haben. Aber die Quellen die ich zu dem Thema gefunden habe sagen alle, dass der Wirkungsgrad eines Stirlingmotors bei hohen dreistelligen Temperaturen Wirkungsgrade bis 40 %. Ob das stimmt oder nicht kann ich nicht beurteilen. Aber es ist die Richtung die Webseiten kommunizieren, die sich mit dem Thema beschäftigen. Kann natürlich sein, dass die alle von einander abgeschrieben haben!

Bis dann,
Thorsten

 

[tihei]

Da sind auf den ersten Blick mehrere „Optimierungen“ drin, die man ohne Grundkenntnisse der Thermodynamik leicht durcheinander mischen kann.

Carnot-Wirkungsgrad ≠ real erzielbarer Wirkungsgrad
Temperatur der Wärmequelle ≠ Temperatur des Arbeitsmediums
Nennleistung des Generators ≠ Wellenleistung des Stirlingmotors

Das zum allgemeinen, weiter geht’s:

1. Im speziellen hast du (möglicherweise) übersehen, dass deine Wärmequelle die Befeuerung ist, dass diese mit Hackschnitzeln erfolgen soll und dass obendrein am Ende noch energiehaltige Kohle übrig bleiben soll.

Jetzt zur Abschätzung. Real erzielbare Verhältnisse von elektrischer Energie zu Heizenergie für serienmäßig gefertigte Komplettsysteme findest du z.B. bei wikipedia.
2. Dort greifst du dir einen weniger phantasievollen Wirkungsgrad und fängst an, von diesem die unter 1. gelisteten Nachteile abzuziehen.
z.B. Verhältnis der real existierenden Beispielanlage von 6:1, davon geht noch der Verlust durch das Abgas ab, also (großzügig) ~15% Wirkungsgrad für die Befeuerung mit sauberem Erdgas.

Da gehen dann noch deine Hackschnitzel, die Vergasung, die Kohle, die kleinere Baugröße und etwas Sicherheit für die Umsetzung (Landwirtschaft, etc) von ab.

~10% Wirkungsgrad ist wirklich keine unrealistische Schätzung.

 

[Schwarzer_Daumen]

Danke für die Infos. Zu den ersten Punkten kann ich nur wiedergeben, was ich im Vorbeigehen vorhin so aufgesammelt habe:
Der Carnot-Wirkungsgrad eines Stirling-Motors ist 52 % . Die 40 % die ich aus der selben Quelle hatte sind glaub ich ungleich der 52 % ...

Aber auf jeden Fall danke für deine eindringlichen und kritischen Anmerkungen zu meinen Überlegungen. Das zeigt mir auf jeden Fall, dass ich mich mit verschiedenen Aspekten noch vertiefend befassen sollte, bevor ich für etwas Geld ausgebe, das meine Erwartungen schon aus physikalischen Gesetzmäßigkeiten heraus nicht erfüllen kann.

Aber der Stirlingmotor fasziniert mich mittlerweile. Irgendwo werde ich den einsetzen, sei es auf der Modellbahn oder im Bereich Regenwassernutzung oder so!

Viele Grüße,
Thorsten