Bericht: Billig Eigenbau 1kW Gas BHKW

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    • Auspuffkühlung durch Wassereinspritzung

      Der Hauptkritikpunkt am bisherigen System ist die mit 55°C hohe Box-Temperatur schon bei T-Rücklauf = 35°C.
      Das ist ein grundsätzliches Problem luftgekühlter Motoren in geschlossenen Boxen.
      Die Idee der Wassereinspritzung in den Krümmer ist nicht neu. Bei Bootsmotoren gibt es sowas.
      Ein Spritzen in Richtung des Auslassventils reduziert hier deutlich die Zylinderkopf-Temperatur.
      Erste Tests mit 40ml/min ergaben eine Reduzierung der Abgastemperatur auf 200°C und mit 120°C einen 20K kühleren Zylinderkopf.
      Das kalkfreie Wasser lässt sich leicht aus dem Kondensat gewinnen. Als Pumpe nehme ich z.Z. eine Peristaltik-Pumpe.
      200° Abgas heisst auch, dass der Auspuff bei Bedarf auch über Silikonschläuche verbunden, themisch isoliert montiert werden kann.
      Citroen C-Zero, 35qm PV, 12kWh LiFePo (15x250Ah, Winston), 4kW Taiwan-Inverter, DIY BMS
      Hausdämmung 16cm PS 0.035, Waschmaschine und Trockner an Gasheizung angeschlossen
    • bkohl schrieb:

      475 Bh und Ende für diesen Winter

      Bis zum Herbst möchte ich die Probleme wie folgt angehen:

      2. den Abgas-WT mit Motor-Öl statt mit Heizungswasser kühlen




      ...
      Als Neuling hier im Forum:
      Zunächst allergrößten Dank dafür, dass wir Deine Erfahrungen hier nachverfolgen dürfen. Hab in diesem Blog mehr über BHKWs gelernt als vorher in Jahrzehnten.
      Frage: Warum eigentlich nicht den Auspuff mit Glykol kühlen? Dann PWT.

      Die 13%el sind schon traurig (keine Kritik an Dir!) - wo geht denn die Leistung hin? So viel kann der Whispergen (wenn er tut, aber den haben ja offenbar auch einige Leute wieder zum Leben erweckt)

      bkohl schrieb:

      In Zeiten von Teslas-Powerwall würde ich kein Inselnetz mit 48/24/12V Batteriepuffer mehr selbst bauen. Deren Lösung mit Hochvolt-Batterie ist viel einfacher und effizienter.
      Eine LiIonen Hochvolt-Batterie sehe ich sehr skeptisch!
      Das Balancing wird bei weitem unterschätzt - 400V DC bedeutet über 100 Zellen in Reihe, die zu überwachen und auszugleichen sind!
      Darüber hinaus: Die LiIonen Zellen werden maßlos überschätzt hinsichtlich Lebensdauer.
      Stöbern im Netz bringt sehr ernüchternde Zyklenzahlen - 2000 ist schon höchstes der Gefühle. Die Tesla-Autobatterie macht rund 500 Vollzyklen für 30T$ (rechne 200000km / 400km Reichweite) - weit enfernt von den angeblichen Phantasiezahlen über 5000 Zyklen
      Und das Recycling dieser "Lasagnebatterien" ist ein Horror!
      Alternative: Der Imeon Wechselrichter arbeitet mit Hochvolt-Strings, aber Niedervolt Batterien (48V), einphasig oder dreiphasig. Ich starte gerade den Test mit einer 48V/575Ah Traktionsbatterie (Hawker). Will mit Elektrolytumwälzung und Einzelzell-Balancing die Lebensdauer hochsetzen. Der DC-Generator passt da super dazu.

      Frage: Was für eine Spannung kommt denn bei dem DC-Generator raus? Ich kenne eigentlich nur Wechselstrommotoren mit Gleichrichter.
      In den billigen Stromaggregaten sind ja meist nur Einphasen-Asynchrongeneratoren drin? Könnte das ein Grund für den bescheidenen elektrischen Wirkungsgrad sien?
      Wenn ich Dein Grundaggregat richtig angesehen hab, dann hatte das ja auch Wechselspannungsausgänge?

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von Bernhard_Konrad () aus folgendem Grund: Ergänzende Frage:

    • zu Deiner Frage:
      momentan bin ich ein Fan der o.b. Wassereinspritzung direkt oberhalb vom Auslassventils, da so die kühlrippen von Zylinder und Zylinderkopf bei 25°C Umgebung unter 100°C gehalten werden und der Auspuff bleiben kann wie er ist. OK, er muss noch umwickelt werden, damit er nicht soviel Wärme abgibt. Aber bei Temperaturen <200°C sollte das nicht schwierig sein. Den Rest erledigt ein PWT. (Mein Entwicklungsziel ist ein einfacher und billiger Umbau. Da sehe ich die Lücke im Markt )

      mein Generator von Wernerpower erzeugt 48-53V passend zur Blei-Ladung. Ein erster Test hat ergeben, daß der Wirkungsgrad nicht anders ist als bei 230V-Baumarkt-Geräten.
      Ich hatte mir auch mehr erhofft. ...

      Gruss, Bernd
      Citroen C-Zero, 35qm PV, 12kWh LiFePo (15x250Ah, Winston), 4kW Taiwan-Inverter, DIY BMS
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    • Spannend finde ich vor allem zu erfahren, wo die Knackpunkte sind, an denen BHKW-Entwicklungen scheitern können.

      13% Wirkungsgrad sind halt schon bescheiden, und wenn das Ding nach 500? Betriebstunden rausgeworfen werden muss, kostet das allein schon 40ct/kWh - ohne Deine Arbeit und alles Drumherum.
      Kirsch verwendet ja den Briggs&Stratton 2 Zylinder Motor, auch luftgekühlt, behauptet 20% zu erreichen und kostet 15000 euros... (((Das sind bei 20000Bh 75ct/kWh plus Brennstoff und Wartung, bei 40000Bh 45ct/kWh plus Brennstoff und Wartung))) siehe Anmerkung unten (geschätzte 3000 euros für die Revision nach 20 TBh)
      Selbst der ecopower kostet ja gut 20cent/kWh plus Wartung und Brennstoff bei 40000h Betriebszeit - also was soll der Witz? Da können wir billiger Strom kaufen.
      Der proenvis hatte ja (als Wasserkühler) angeblich 26% Wirkungsgrad erreicht, war auch sauteuer - erst recht weil er nie zuverlässig gelaufen ist.

      Hast Du eigentlich Deinen Wirkungsgrad unter Berücksichtigung der Zusatzaggregate gemessen/gerechnet?
      Ich könnte mir vorstellen, dass der Luftkühler einige Watt an Wirkungsgrad kostet (Luft ist ein schlechter Wärmeleiter, Du musst viel davon umwälzen, damit die Wärme wegkommt). Die Antriebsenergie des Lüfters geht aber auch von deinem Wirkungsgrad weg.
      Deine Ölpumpe ist übrigens nur bis 100° spezifiziert. Das könnte knapp sein.

      Ich fände es wirklich toll, wenn man ein mikro-BHKW entwickeln könnte, das mit wenig Schnickschnack ordentliche Lebensdauer und Wirkungsgrad erzielt. Die Netzkopplung über den Batterieeingang des Wechselrichters finde ich sehr sinnvoll, damit entfällt eine Menge Zusatztechnik (keine Frequenzanpassung, keine Blindleistungsregelung, keine Zertifizierung für den Netzbetrieb...)
      *************+
      Oben war mir ein Fehler unterlaufen: Das Kirsch-micro-Gerät macht ja 2-4kW, wären also zwischen 19ct (4kW mittlere Last) und 37ct (2kW mittlere Last) bei 20TBh plus Wartung (alle 4000Bh) und Brennstoff bzw. eben bei - hypothetisch - 40TBh gut die Hälfte.
      Allerdings: Welcher Privathaushalt verbraucht denn soviel Strom - und erst recht so viel Wärme bei den bescheidenen Wirkungsgraden? Mein Stromverbrauch ist rund 80TkWh in 20Jahren, aber davon geht ja der PV-Eigenverbrauch ab.

      Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von Bernhard_Konrad () aus folgendem Grund: Da war mir ein Fehler unterlaufen: Das Kirsch-micro-Gerät macht ja 2-4kW, wären also zwischen 19ct (4kW mittlere Last) und 37ct (2kW mittlere Last) bei 20TBh plus Wartung (alle 4000Bh) und Brennstoff bzw. eben bei - hypothetisch - 40TBh gut die Hälfte. Allerdings: Welcher Privathaushalt verbraucht denn soviel Strom - und erst recht so viel Wärme bei den bescheidenen Wirkungsgraden? Mein Stromverbrauch ist rund 80TkWh in 20Jahren, aber davon geht ja der PV-Eigenverbrauch ab.

    • Bernhard_Konrad schrieb:


      Die Netzkopplung über den Batterieeingang des Wechselrichters finde ich sehr sinnvoll, damit entfällt eine Menge Zusatztechnik (keine Frequenzanpassung, keine Blindleistungsregelung, keine Zertifizierung für den Netzbetrieb...)
      Eigentlich wandert die Verantwortung für o.G. nur zum WR bzw. dessen Hersteller.

      Grüße
      Pöl BHKW Tiger †
      Pöl BHKW Raptor †
      Ecopower 1.0
      Solarthermie 27m² Heat-Pipe-Röhren
      PV Anlage 1,8kWp Solarmax 2000C 15xKaneka k120
    • alikante schrieb:

      Bernhard_Konrad schrieb:

      Die Netzkopplung über den Batterieeingang des Wechselrichters finde ich sehr sinnvoll, damit entfällt eine Menge Zusatztechnik (keine Frequenzanpassung, keine Blindleistungsregelung, keine Zertifizierung für den Netzbetrieb...)
      Eigentlich wandert die Verantwortung für o.G. nur zum WR bzw. dessen Hersteller.
      Grüße
      Eben! Der Wechselrichter - sofern er ein leistungsfähiges Batterieinterface hat - enthält diese Funktionalität ohnehin. Wozu also das zweimal machen? Das erhöht nur die Kosten und die Komplexität des Systems. -
    • Mir waren vor einigen Wochen die dezentralen Wechselrichter von AEConversions aufgefallen.
      Das größte Modell hat zwar nur 500W (ist für die Montage am Modul konstruiert), kann aber Problemlos mit weiteren paralell geschaltet werden. Den MPP-Tracker kann man auch abstellen und auf Ladeschlussspannung festnageln.
      Der ganze NA-Schutz ist da ja auch schon drin.

      Wer sich die volle Dröhnung geben mag: Über die Kommunikationsschnittstelle kann man auch die Leistung vorgeben, bzw. sie bieten selbst einen Datenlogger an mit dem man auf Nulleinspeisung ausregeln kann.


      mfg JAU
    • @bkohl:
      Hast Du den CMI Generator mal aufgeschraubt? Welche Verschleißspuren waren sichtbar?
      - Lager?
      - Zylinder/Kolben?
      - hat der neue Simmerring gehalten?
      - wieviele Bh hat er insgesamt gemacht?

      Wenn man das Ding (oder besser den mit DC-Ausgang) mit Deiner Ölkühlung und Wassereinspritzung und vielleicht sonst ein paar Tricks dazu bringen kann, vielleicht 10000Bh durchzuhalten, wäre das natürlich super. Und vieleicht könnte man mit einer Zündungs-Optimierung den Wirkungsgrad noch etwas hochbringen. Alles Drumherum hat ja eine deutlich längere Lebensdauer als der Motor.

      Deinen Ansatz, das mal vom unteren Ende her zu probieren, finde ich nach wie vor spannend.
    • @bkohl:
      Zum Wirkungsgrad:
      WERNER POWER behauptet, das Ding - Dein neuer Generator - habe mindestens 25% Wirkungsgrad!
      (Angeblich laut Datenblatt < 316g Sprit/kWh. Das sind bezogen auf den Brennwert von 12,9kWh/kg (nach Wikipedia) etwas mehr als 4kWh (Sprit) pro kWh elektrisch, mithin 25% Wirkungsgrad).
    • 1. Ist mir ja egal, dann wäre der Wirkungsgrad nach Herstellerangaben noch höher, also ca. 11,4kWh/kg Heizwert 0,316 => knapp 28%
      Jedenfalls mehr als das Doppelte von 13%... Interessant, woran's liegt.

      2. Spannend ist allemal zu erfahren, wie weit so ein 08-15 Generator mit den angegebenen Verbesserungen drumherum (Ölkühler, großer Ölvorrat, Ölfilter, Wassereinspritzung im Krümmer etc.) kommt. Leute auf der BHKW-Messe in Karlsruhe meinten, Standardmotoren halten viel länger, wenn sie stationär betrieben werden... Die FH Karlsruhe forscht an Motoren für stationären Betrieb mit verlängerter Auslasszeit. Das hat einigen Zusammenhang mit der Wassereinspritzung.
    • Potential der Einspritz-Wasser-Kühlung:

      Die schlechte Wirkungsgrad erklärt sich zum Teil dadurch, dass ich den Gasmotor bei Halblast fahre. Der Leerlauf-Verbrauch ist schon bei ca. 0.3 qm/h Erdgas.
      Wenn man den Motor dank der Einspritz-Wasser-Kühlung bei Pmax betreiben kann, steigt natürlich auch der Wirkungsgrad.
      Das 1kW-Honda-BHKW erzielt seinen hohen Wirkungsgrad durch eine spezielle Pleuelaufhängung (Atkinson-Betrieb) - also eine andere Liga.
      Andererseits vereinfacht sich der Umbau wenn ich den Luftkühler einfach vor die Ansaugöffnung des Motors hänge - ohne extra 80W-Gebläse - , und/oder auf die Ölkühlung verzichten kann, weil die Luft-Wärmeleistung viel geringer ausfällt, als ohne Einspritzung.
      Ende September werdet ihrs wissen - so lange brauche ich für den Umbau.
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    • bkohl schrieb:

      Potential der Einspritz-Wasser-Kühlung:

      Die schlechte Wirkungsgrad erklärt sich zum Teil dadurch, dass ich den Gasmotor bei Halblast fahre. Der Leerlauf-Verbrauch ist schon bei ca. 0.3 qm/h Erdgas.
      Wenn man den Motor dank der Einspritz-Wasser-Kühlung bei Pmax betreiben kann, steigt natürlich auch der Wirkungsgrad.
      Das 1kW-Honda-BHKW erzielt seinen hohen Wirkungsgrad durch eine spezielle Pleuelaufhängung (Atkinson-Betrieb) - also eine andere Liga.
      Andererseits vereinfacht sich der Umbau wenn ich den Luftkühler einfach vor die Ansaugöffnung des Motors hänge - ohne extra 80W-Gebläse - , und/oder auf die Ölkühlung verzichten kann, weil die Luft-Wärmeleistung viel geringer ausfällt, als ohne Einspritzung.
      Ende September werdet ihrs wissen - so lange brauche ich für den Umbau.
      "Atkinsonbetrieb" hat doch den Zweck, dass möglichst wenig verbranntes Restgas nach dem Ausstoßzyklus im Zylinder verbleibt.
      Deine Abgaskühlung durch Wassereinspritzung direkt am Krümmer hat einen ähnlichen Effekt: Durch die schnelle Abkühlung der Abgase reduziert sich der Gegendruck im Auspuff, die verbrannte Luft kommt schneller raus.
      Was ist der Zweck des Luftkühlers vor der Ansaugöffnung? Du kriegst doch keine kältere Ansaugluft als die Außenluft ohnehin schon ist. Jedes Hindernis vor der Ansaugöffnung reduziert die Gas/Luftmenge im Zylinder und reduziert damit die Leistung. Ladeluftkühler setzt man nur ein, wenn die Luft nach Kompression erhitzt ist (Turbo- oder Kompressorbetrieb), um sie schnell abzukühlen und damit mehr Luft in den Zylinder zu schaffen.
      Bei Autos ist Wassereinspritzung unzweckmäßig, man müsste das Wasser ja mitschleppen bzw. aufwändig aus den Abgasen zurückgewinnen.
      Der stationäre Betrieb mit Wärmenutzung erbringt die Wasserrückgewinnung quasi als Gratis-Nebennutzen.
    • Was ist der Zweck des Luftkühlers vor der Ansaugöffnung?

      Ich meinte die Ansaugöffnung des Gebläses, welches auf der Kurbelwelle sitzt. Das haben alle luftgekühlten Motoren. Da der Motor in einer Box ist - also Umluftbetrieb - , kann man die Luftwalze auch dort kühlen.
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    • Der CMI-Motor läuft jetzt mit einem neuen Zylinderkopf, weil der alte ein zu kleines Auslassventil hatte. (siehe Post weiter oben).
      Die verbranten Simmerringe gehen auf mein Konto und das Startseil ist ausgetauscht.
      Der Generator-Lagerschaden war eine Folge des Wechsels der Simmerringe.
      Ich habe immer noch den Eindruck, dass die Dinger recht langlebig sind, solange Öl und genügend Kühlung vorhanden ist.
      Neben Öl mussen die Kohlebürsten alle 500h getauscht werden.
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    • OBI bietet Ersatzteile zu vernünftigen Preisen an. Ich habe mich aber an einem Ersatzteilspender bedient. (150 Euro für B-Ware)
      Der Werner-Generator sowie sicherlich auch diverse Inverter-Geräte haben bürstenlose Synchrongeneratoren und E-Start.
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