Blockheizkraftwerke mit Stirlingmotor

Der Stirlingmotor kann auch als Wärmekraftmaschine bezeichnet werden. Ein Gas wie etwa Luft wird von außen an zwei unterschiedlichen Stellen abwechselnd abgekühlt und wieder aufgeheizt, wodurch mechanische Energie entsteht. Das Arbeitsprinzip des Stirlingmotors wird auch als Kreisprozess bezeichnet, denn es erfolgt eine Energieumwandlung einer nicht sehr gut nutzbaren Energieform, der thermischen Energie, in eine gut nutzbare, der mechanischen Energie. Der Kreisprozess ist ein geschlossener Prozess, das bedeutet, dass das Gas innerhalb des Stirlingmotors bleibt, was dem Stirlingmotor auch den Beinamen "Heißgasmotor" eingebracht hat. Die mechanische Energie, welche genutzt werden kann, entsteht, in dem das Gas sich in einem aufgewärmten Zylinderraum ausdehnt und in einem kühlen Zylinderraum wieder zusammenzieht. Man kann sowohl den heißen als auch den kalten Zustand für die mechanische Energie nutzen. Der Stirlingmotor kann somit wahlweise als Kältemaschine oder auch als Wärmepumpe verwendet werden.

Stirlingmotor für Blockheizkraftwerke

In der jüngeren Vergangenheit werden Stirlingmotoren häufig als Bauteil von Blockheizkraftwerken eingesetzt. Durch den Kreisprozess, bei dem durch abwechselndes Ausdehnen und Zusammenziehen Kolben angetrieben werden, lässt sich ein Drehstromgenerator antreiben. Ein derartiges BHKW besteht aus einer Wärmequelle zum Antrieb des Stirlingmotors - meist einem Gasbrenner - und dem Stirlingmotor sowie einem Drehstromgenerator und einem Abgas-Wärmetauscher. Der Brenner erwärmt das Arbeitsgas von außen, was den Kolben nach unten drückt, was Gas von der kalten Seite auf die heiße schiebt, so dass diese abkühlt und einen Unterdruck erzeugt, welcher den Kolben wieder nach oben saugt. Dieser Kreislauf wird mechanisch in eine Kreisbewegung umgesetzt, die den Generator antreibt, der nun Strom erzeugt. Wasser wird durch den Abgas-Wärmetauscher gepumpt und erwärmt sich hierbei - dieses Warmwasser kann nun für Heizzwecke genutzt werden.

Wirkungsgrad und Vorteile

Der Wirkungsgrad eines BHKWs mit Stirlingmotor beträgt über 90 %. Meist werden diese Geräte mit einem Pufferspeicher ergänzt, um die Laufzeit des Gerätes erhöhen zu können. Mittels eines Zusatzbrenners kann das BHKW auch dann Warmwasser erzeugen, wenn der Stirlingmotor nicht läuft. Darüber hinaus kann er bei Normalbetrieb zugeschaltet werden, beispielsweise als Unterstützung bei sehr niedrigen Außentemperaturen. Die Vorteile eines mit einem Stirlingmotor betriebenen BHKWs liegen in der nahezu beliebigen Wahl des Brennstoffs, in der absoluten Wartungsfreundlichkeit aufgrund des abgeschlossenen Gaskreislaufs und in den niedrigen Emissionswerten. Stirlingmotoren sind leise und haben eine sehr kompakte Bauweise, daher eignen sie sich besonders gut für den Einsatz in Blockheizkraftwerken für Ein- und Mehrfamilienhäuser.