Hilfe bei Auslegung eines Mikro-BHKW's

  • Hallo zusammen,


    ich arbeite gerade an meiner Bachelorarbeit, in der ich ein Mikro-BHKW für ein EFH auslege und deren Wirtschaftlchkeit berechne.
    Leider blicke ich bei der Auslegung absolut nicht durch. Ich habe nach DIN 4655 eine geordnete Jahresdauerlinie erstellt.


    Erstmal ein paar Eckdaten


    Baujahr= 1960
    Personenanzahl= 4
    Heizwärmebedarf= 235 kWh/ m²
    Fläche= 117 m²


    1. Problem:
    Der Maximale Wärmebedarf soll laut der Norm 11 kW betragen. Die berechnete Heizlast nach Norm beträgt aber 14,3 kW.
    Die Auslegung der thermischen Leistung, so habe ich es gelesen, sollte 1/3 der maximal benötigten Heizleistung betragen. Demnach würde die thermische leistung des BHKW`s nach DIN 4655 bei 3,3 kW liegen und per Heizlastberechnung 4,29 kW liegen. Setze ich diese Werte jetzt an der Y-Achse meiner Jahresdauerlinie, weiss ich nicht genau wo sich Y und X Koordinate treffen. D.h. ich weiss nicht wieviel Betriebsstunden die Anlage erreicht.


    2. Problem


    Wie ermittle ich die betriebstunden, wenn die Anlage einen Pufferspeicher besitzt, also wie beeinflusst der Speicher die betriebsstunden.


    3. Problem


    Warum werden in den Wirtschaftlichkeitsberechnungen oft Wärmeerlöse angegeben und wie berechne ich diese?



    Ich hoffe ihr könnt mir ein bisschen helfen.

  • Deine Jahresdauerlinie scheint nach Wärmebedarf zu gehen (Maximum bei 11kW), also sind die 3300W anzusetzen.
    Schnittpunkt liegt dann bei ~550h, was sehr wenig ist. Die "1/3 Regel" ist mir auch völlig unbekannt, wo hast du die her?


    Wärmebedarf vs. Heizlast - ist das vielleicht einmal ohne und einmal mit Warmwasser?



    Und ganz wichtig: Den Stromanteil des BHKW berücksichtigen! Das fehlt in deiner Betrachtung bislang völlig obwohl das eigentlich den Teil darstellt der eher entscheidet ob ein BHKW wirtschaftlich läuft oder nicht.



    mfg JAU

  • Hallo JAU,


    beim Heizwärmebedarf von 235 kWh/m² wurde kein Warmwasser berücksichtigt. Mit Warmwasser würden nochmals 20 kWh/m² hinzukommen.


    Die Heizlast wird eigentlich nach Norm 12831 immer ohne Warmwasseraufbereitung berechnet. Beim maximal auftretenden Wärmebedarf anhand des Lastprofils der Norm 4655, habe ich den Warmwasserbedarf hinzu addiert, deshalb kommen mir die 11 kw auch recht klein vor. Rein logisch bertrachtet müsse der Heizlastwert ohne WW geringer ausfallen als mit.


    OK, während ich die Antwort schreibe, ist mir glaube ich die Erkenntnis gekommen, warum die Wärmelast der Norm 4655 geringer ausfällt als die Heizlast der Norm 12831. In der Norm 4655 wird, wenn ich mich richtig erinnere, die maximale Wärmelast im bezug auf die mittlere Außentemp. berechnet. Die Heizlast bezieht sich aber auf die kältesten Außentemp. eines Zweitagesmittelwertes.


    So jetzt zu der "1/3 Regel". Das ist natürlich keine Regel. In dem Buch von Eric Theiß, Rationelle Energieanwendungen in der Gebäudetechnik, steht das in der Praxis der Auslegungswert eines Mikro-BHKW's bei ca. 15-30% der maximalen Wärmelast liegen sollte. In einem anderem Buch (in welchem ist mir nicht mehr eingefallen), stand etwas von 1/3 der maximalen Wärmelast.


    Kann es sein, dass ich bei der Jahresdauerlinie einen Fehler mache? Unzwar werden alle X-Achsen der Jahresdauerlinien, die ich bis jetzt gesehen immer mit glatten Studenbeträgen wie 1000h 2000h usw. bezogen (siehe Abbildung). Jetzt kommen da schon andere Jahresnutzungsstunden raus. Mir ist aber immer noch völlig unklar, wie ich den Pufferspeicher und Spitzenlastkessel mit einbeziehe.



    Da es sich um ein Mustergebäude handelt, dass ich nur zur Veranschaulichung konstruiert habe, schätze ich den Jahresverbrauch an Strom für ein Ehepaar mit 2 Kindern mit ca. 4500 kWh ein. In der Norm 4655 kommt da, meiner Einschätzung nach (nichts gegen die Leute der Normung) einen unrealistischen Wert von 7000 kWh raus.


    Eine genaue Anlage habe ich noch nicht gewählt. Ich denke es wird aber entweder die Dachs Stirling SE oder die Vaillant ecopower 1.0. Naja, wenn es jetzt nach der Jahresdauerlinie geht fällt die Dachs eindeutig raus.


    Trotzdem bin ich in moment eher verwirrt, als schlauer geworden. Je mehr ich mich mit der Auslegung beschäftige, desto mehr fragenzeichen habe ich im Kopf.


    Puhhh und das zum Wochenende hin^^


    Vielen Dank schon einmal für deine schnelle Antwort.

  • Hallo JoyDelane,


    mit Normen kenne ich mich weniger aus, aber ein paar Erkenntnisse aus der Praxis sind vielleicht auch ganz nützlich.

    OK, während ich die Antwort schreibe, ist mir glaube ich die Erkenntnis gekommen, warum die Wärmelast der Norm 4655 geringer ausfällt als die Heizlast der Norm 12831. In der Norm 4655 wird, wenn ich mich richtig erinnere, die maximale Wärmelast im bezug auf die mittlere Außentemp. berechnet. Die Heizlast bezieht sich aber auf die kältesten Außentemp. eines Zweitagesmittelwertes.

    Die Auslegung einer Heizung sollte m.E. auf die Heizlast (also Norm 12831) bezogen werden. Der Anfangspunkt Deiner Jahresdauerlinie (d.h. die ersten 48 Stunden) muss also bei 14,3 kW liegen und nicht bei 11 kW. Dadurch verschiebt sich vermutlich die ganze Kurve etwas nach oben, d.h. die optimale thermische Leistung des BHKW wäre dann etwas höher.


    Und selbstverständlich muss der Warmwasserverbrauch bei der Erstellung der Jahresdauerlinie mit berücksichtigt werden. In Deinem Beispielhaus beträgt er 2.340 kWh/Jahr und ist weitgehend konstant (außer bei Urlaubsabwesenheit). Das bedeutet: Über etwa 8000 Stunden im Jahr hast Du durch das TWW eine Grundlast von ca. 300 W, um die sich Deine Jahresdauerlinie parallel zur x-Achse nach oben verschiebt.

    So jetzt zu der "1/3 Regel". Das ist natürlich keine Regel. In dem Buch von Eric Theiß, Rationelle Energieanwendungen in der Gebäudetechnik, steht das in der Praxis der Auslegungswert eines Mikro-BHKW's bei ca. 15-30% der maximalen Wärmelast liegen sollte. In einem anderem Buch (in welchem ist mir nicht mehr eingefallen), stand etwas von 1/3 der maximalen Wärmelast.

    Ich würde aus eigener Erfahrung den Wert bei etwa 40% der berechneten Heizlast ansetzen. Unser Stirling läuft mit dieser Dimensionierung etwa 4.400 Stunden im Jahr. Ohne Solarthermie könnten wir locker 5.000h/a erreichen.


    Mit 40% von 14,3 kW in Deinem Beispielhaus würden sich mit "meiner" Dimensionierung 5,7 kW thermische Leistung ergeben. Damit käme ein handelsübliches Stirlinggerät - z.B. der Dachs Stirling SE - noch in Frage. ("In der Praxis" halte ich allerdings den Wärmeverbrauch Deines Beispielhauses für abartig hoch und würde an Stelle eines BHKW's lieber empfehlen, das Geld für Wärmeschutz-Maßnahmen auszugeben.)

    1. Problem:
    Der Maximale Wärmebedarf soll laut der Norm 11 kW betragen. Die berechnete Heizlast nach Norm beträgt aber 14,3 kW.
    Die Auslegung der thermischen Leistung, so habe ich es gelesen, sollte 1/3 der maximal benötigten Heizleistung betragen. Demnach würde die thermische leistung des BHKW`s nach DIN 4655 bei 3,3 kW liegen und per Heizlastberechnung 4,29 kW liegen.

    Versteh' ich nicht. Bei mir ist ein Drittel nach Adam Riese 3,67 bzw. 4,77 kW. Ist aber egal - wie gesagt halte ich 1/3 sowieso für eher zu niedrig.

    Setze ich diese Werte jetzt an der Y-Achse meiner Jahresdauerlinie, weiss ich nicht genau wo sich Y und X Koordinate treffen. D.h. ich weiss nicht wieviel Betriebsstunden die Anlage erreicht.

    Also zunächst mal: Mit der JDL aus der Abbildung stimmt einiges nicht. Mal davon abgesehen, dass die Zahlen auf der X-Achse offenbar nicht linear aufgetragen sind (sonst müsste die erste Zahl nach der Null 876 lauten und die zweite 1752), halte ich den gewaltigen Sprung zwischen 528 und 552 Stunden für unrealistisch. Das hieße ja, Dein Haus braucht an den 22 kältesten Tagen im Jahr zwischen 8 und 11 kW Wärmeleistung, an weiteren 24 Stunden (zusammen ein Tag im Jahr!!) zwischen 3 und 8 kW und an den nächsten 104 Tagen nur noch 2-3 kW. Was immer Deine Software da ausgerechnet hat, solche Sprünge gibt es in der Praxis nicht.


    Aber angenommen, die JDL würde stimmen, dann geht das so: Der Schnittpunkt zwischen thermischer BHKW-Leistung und JDL bestimmt den Punkt, unterhalb dem das BHKW mit maximaler Leistung durchläuft. Ein BHKW mit beispielsweise 3 kWth würde also 552h/a durchlaufen, das wären zunächst mal 552 Betriebsstunden. Weil der Wärmebedarf über der thermischen BHKW-Leistung liegt, schaltet sich während dieser 552 Stunden außerdem die Zusatzheizung zu.


    Oberhalb des Schnittpunktes deckt das BHKW den Wärmebedarf allein, und zwar im Takt- oder Modulationsbetrieb. Mathematisch entspricht der Wärmebedarf von der 553. bis zur 8760. Stunde dem Integral unter der JDL. Einfachere Menschen wie ich messen das aus und kommen mit Deiner Kurve auf folgende geschätzte Werte:
    552 bis 2304: 1752h @ 3 kW = 5.256 kWh
    2304 bis 2760: 456h @ 2,5 kW = 1.140 kWh
    2760 bis 3048: 288h @ 1,9 kW = 547 kWh
    3048 bis 4704: 1656h @ 1,0 kW = 1656 kWh


    Zusammen sind das 8.609 kWh, aufgerundet (einschl. 4.705. bis 8.760. Stunde) vielleicht 8.700 kWh Wärmebedarf. Die teilt man jetzt durch die thermische Leistung des BHKW (in dem Beispiel 3 kWth) und kommt auf 2.900 Vollbetriebsstunden zwischen der 552. und 8.760. Stunde. Zusammen mit den oben errechneten 552h (für die erste bis 552. Stunde) würde das im Jahr ca. 3.450 Vollbetriebsstunden ergeben.


    Aber wie gesagt: Die abgebildete JDL stimmt offenbar vorn und hinten nicht. Zählt man zu den o.g. 8.700 kWh noch den Bedarf bis zur 552. Stunde mit (528h @ 9,5 kW plus 24h @ 5,5 kW =) 5.150h, so ergibt sich aus Deiner JDL ein Jahreswärmebedarf in der Größenordnung von 13.850 kWh. Das ist gerade mal die Hälfte des Wärmebedarfs, den Du angegeben hast. Da steckt also noch irgendwo ein gewaltiger Fehler drin, den ich am ehesten im Bereich zwischen 528 und 552 Stunden suchen würde - da ist mit Sicherheit was faul.


    2. Problem


    Wie ermittle ich die betriebstunden, wenn die Anlage einen Pufferspeicher besitzt, also wie beeinflusst der Speicher die betriebsstunden.

    Ein Speicher beeinflusst die Betriebsstunden so gut wie nicht:


    Solange der Wärmebedarf über der thermischen Leistung des BHKW liegt (i.d.R. in den drei Wintermonaten) läuft das BHKW so oder so durch.
    Im Taktbetrieb (Frühjahr und Herbst) sorgt ein Speicher vor allem für längere Laufzeiten pro Start. Das ist gut für die Geräte, für die Umwelt und für den Wirkungsgrad (weil jeder Start den Motor belastet und oft während der Anlaufzeit der Schadstoffausstoß höher und die elektrische Leistung geringer ist). Aber der Wärmeinhalt eines normalen Speichers langt gerade mal für den Wärmebedarf einiger Stunden. Das erlaubt ein Optimieren des BHKW-Betriebes - z.B. indem man das BHKW abends bei hohem Strombedarf von 18:00h bis 23:00h durchlaufen lässt, und dafür in der Nacht, wo kaum Strom gebraucht wird, das BHKW stehen lässt und das Haus aus dem gefüllten Speicher heizt. Aber der Wärmebedarf des Hauses insgesamt verändert sich dadurch nicht, und damit auch nicht die Gesamtlaufzeit des BHKW.


    Beim TWW kann ein großer Speicher Stoßbelastungen besser abfangen und somit dazu beitragen, dass in der Übergangszeit das TWW mehr mit BHKW und weniger mit der Zusatzheizung erzeugt wird. Aber dieser Effekt betrifft vielleicht ein paar Prozent des TWW-Bedarfs, der seinerseits nur 10-20% des Wärmebedarfs ausmacht.

    3. Problem


    Warum werden in den Wirtschaftlichkeitsberechnungen oft Wärmeerlöse angegeben und wie berechne ich diese?

    "Wärmeerlöse" gibt es nicht, denn die Wärme wird ja in aller Regel nicht verkauft. Für die Steuer muss die selbst verbrauchte Wärme allerdings bewertet werden, zu dem Thema gibt es hier im Forum ausführliche Diskussionen (siehe "Stromerzeugende Heizung und Finanzamt"). Die Wirtschaftlichkeitsrechnung vergleicht laufende Kosten, Investitionsaufwand und ggf. Gutschriften (z.B. bei der MÖSt oder für den erzeugten Strom) von verschiedenen Methoden, eine gegebene Wärmemenge (Endenergie für Raumheizung und TWW) zu erzeugen. Ob und wie letztere bewertet wird, spielt keine Rolle, denn der Wert ist in allen Szenarien definitionsgemäß exakt gleich. Auch Null wäre daher OK. Aber wenn Du unbedingt für die Optik einen Wert brauchst, setze doch einfach den durchschnittlichen deutschen Fernwärmepreis nach den Energiedaten des BMWi an. Im Jahr 2014 waren das 25,46 €/MJ einschl. MWSt.


    Und ganz wichtig: Den Stromanteil des BHKW berücksichtigen! Das fehlt in deiner Betrachtung bislang völlig obwohl das eigentlich den Teil darstellt der eher entscheidet ob ein BHKW wirtschaftlich läuft oder nicht.

    So ist es - genauer: Den Stromanteil, den man selbst verbraucht. Die Vergütung für die Einspeisung von Strom ist so gering, dass man mit Ach und Krach die Grenzkosten wieder 'rauskriegt.


    Auch nicht vergessen darf man die Wartungskosten. Für manche Geräte liegen die pro Betriebsstunde weit höher als die Kosten für das Erdgas.


    Gruß, Sailor

    Viessmann Vitotwin 300-W (1 kWel, 6 kWth) seit 2012

    PV-Anlage 8,45 kWp (65 x Solarworld SW 130poly Ost/Süd/West, SMA 5000 TL und 3000) seit 2010

    Solarthermie Viessmann Vitosol 300 Vakuumröhren 13,8 qm (Vorgänger Flachkollektoren 14 qm 2004-2021, davor 8 qm 1979-2003)

  • Hallo sailor773,


    erst einmal vielen Dank für deine ausführliche Antwort.


    Da
    gebe ich dir vollkommen recht. In meiner JDL haben sich mehrer Fehler
    eingeschlichen. Ich habe bemerkt, dass ich die Stunden falsch zugeordnet
    habe. Trotzdem denke ich, dass noch Fehler vorhanden sind.


    Ich habe die JDL mit Excel erstellt ohne eine Software. Ich habe leider keine Software dafür.


    Ich stelle dir mal dafür meine Excel Tabelle ein. Ich glaube das ist einfacher.

  • Hallo zusammen,


    also ich habe mittlerweile die jahresdauerlinie mit dem Sochinky-Ansatz erstellt. Soweit passt das.


    Ich habe bei dem oben genannten Heizwärmebedarf eine Betriebsstundenzahl von 4646 h. Dabei hat das BHKW (Dachs Stirling SE) einen Deckungsanteil an die Jahresheizwärme von 26944 kWh was prozentual gesehen 90,16 % ergibt. D.h. der SPL wird bei 2939 kWh liegen ~ 9,84%.


    So jetzt will ich natürlich wissen wieviel Strom erzeugt wird.


    Dazu habe ich nur den Gesamt-Wirkungsgrad gefunden aber nicht die einzelnen, bis auf die angabe das aus 6,8 kW = 1kW el und 5,8 kW th. Daraus schließe ich das bei einem gesamt-wirkungsgrad von 97,6% (Hi) der elektrische Wirkungsgrad bei 14,35% und der therm. bei 83,25 % liegen. Liege ich da richtig?



    So wie gesagt ich will wissen wieviel Strom erzeugt wird. Also nehme ich doch die vom BHKW erzeugte Jahresheizwärme und multipliziere diese mit dem Wirkungsgrad des Generators, dann bekomme ich 3866,46 kWh Strom raus. Richtig oder Falsch?


    So mit diesen Werten errechne ich jetzt den Gesamtverbrauch an Erdgras mit 26944 kWh (BHKW) + 2939 kWh (SPL, hier fehlt der Wirkungsgrad) + 3866,46 kWh (Strom) = 33749,46 kWh Verbrauch auf den Heizwert mit den 2,4% Verlusten =34843,45 kWh


    Jetzt muss ich nur noch den Verbrauch nach Brennwert berechnen: 34843,45* 1,11 = 38676,23 kWh (Hs)


    Ich hoffe ihr könnt mir sagen ob das alles richtig ist.

  • moin,

    Ich habe bei dem oben genannten Heizwärmebedarf eine Betriebsstundenzahl von 4646 h. Dabei hat das BHKW (Dachs Stirling SE) einen Deckungsanteil an die Jahresheizwärme von 26944 kWh

    Du rechnest also mit den 5,8KW laut Datenblatt! Wenn Du die Wärmemenge mit Datenblattangaben berechnest solltest Du das auch beim Strom machen -> ergo werden 4646kWh Strom produziert.


    Für diese 4646kWh Strom kommt der elektrische Wirkungsgrad 17,2% ( 1/6,8 ) zum tragen, für die Wärme kommt der thermische Wirkungsgrad 85,3% ( 5,8/6,8) zum tragen.


    Wie Du siehst ergeben 17,2+85,3 = 102,5% was laut Datenblatt bei 60/40 nicht Möglich ist. Daher beziehen sich diese Angaben wohl auf den Kondensationsbetrieb bei 50/30.


    Rechnest Du mit 50/30 kannst Du für die Restwärme eta 103,7% annehmen.


    Grüße

  • Hallo JoyDelane,

    Ich habe bei dem oben genannten Heizwärmebedarf eine Betriebsstundenzahl von 4646 h. Dabei hat das BHKW (Dachs Stirling SE) einen Deckungsanteil an die Jahresheizwärme von 26944 kWh was prozentual gesehen 90,16 % ergibt. D.h. der SPL wird bei 2939 kWh liegen ~ 9,84%.

    Zum Vergleich mit der Realität: Unser weitgehend baugleiches Vitotwin hat vom 01.07.14 bis 30.06.15 insgesamt 30.366 kWh Wärme abgegeben, davon 25.765 kWh (85%) Stirling-Abwärme und 4.601 kWh (15%) aus dem Zusatzbrenner. Dafür mussten wir uns schon eine recht ausgefuchste Regelungsmimik für die TWW-Bereitung ausdenken. Höhere Werte für den Stirling-Anteil lassen sich m.E. in der Praxis nur schwer erreichen. Den von Dir errechneten Stirling-Anteil von 90% würde ich daher als die Obergrenze des unter Idealbedingungen Machbaren einschätzen.


    By the way - in Deiner Rechnung hast Du die Wärmeleistung des Stirling offensichtlich mit (26.944/4.646=) 5,8 kW angesetzt. Meiner Meinung nach ist das um einen Tick zuviel:
    Nach dem Senertec-Merkblatt liegt die Leistungsaufnahme des Stirling (bezogen auf Brennstoff Hi, d.h. vor Wirkungsgradverlusten) bei 6,8 kW. Die Wärmeabgabe (Endenergie) müsste dann bei (6,8 kW*0,976 minus 0,92 kW Strom, siehe unten =) 5,72 kW liegen. Das ist die Wärmeleistung, mit der ich in die Jahresdauerlinie gehen würde. Tendenziell sollten sich dadurch etwas mehr Stirling-Betriebsstunden ergeben und trotzdem ein geringfügig höherer Beitrag des Zusatzbrenners. (Für die Praxis ist ein Unterschied von 1,6% zweifellos irrelevant, aber hier geht es ja um eine wissenschaftliche Arbeit...)

    So wie gesagt ich will wissen wieviel Strom erzeugt wird. Also nehme ich doch die vom BHKW erzeugte Jahresheizwärme und multipliziere diese mit dem Wirkungsgrad des Generators, dann bekomme ich 3866,46 kWh Strom raus. Richtig oder Falsch?

    Die Rechnung über den Wirkungsgrad halte ich für nicht zweckmäßig: Der erzeugte Strom richtet sich im Wesentlichen nach den Betriebsstunden. Das Gerät hat bei RLT = 30°C (303°K) eine Nennleistung von 1000 W. Wenn Du (entsprechend den Angaben zum Wirkungsgrad im Senertec-Merkblatt) mit einer mittleren Rücklauftemperatur von 40°C (313°K) rechnest, ergibt sich über die Carnot-Gleichung (Stirlingkopftemperatur To = 803°K, Tu = 303 bzw. 313°K) ein Leistungsrückgang um ca. 2%, also auf 980 W. (Die 20 W gehen nicht verloren, sondern sind zusätzliche Abwärme.) Wenn das Gerät 4.646h in Volllast läuft, ergeben sich theoretisch brutto 4.553 kWh Strom. Um den nutzbaren Teil des Stroms zu bestimmen, muss man Abschläge machen:


    1) arbeitet das Gerät beim Start nicht gleich mit voller elektrischer Leistung, während Wärmeabgabe und Bh-Zähler aber bereits laufen. Ich würde pro Start ca. 50-60 Wh Verlust rechnen. Bei 1000 Starts im Jahr (Praxiswert) wären das 50-60 kWh weniger Stromausbeute als den Betriebsstunden entspricht. (Die 50-60 kWh gehen in die Wärme; der Gasverbrauch pro Betriebsstunde ändert sich dadurch nicht.)


    2) beträgt der Eigenverbrauch im Gerät (für Pumpen, Brenner, Regelung etc.) etwa 5% (Praxiswert).


    Das Gerät im Beispiel wird also in 4.646 Betriebsstunden ca. 4.500 kWh Strom erzeugen. Davon sind ca. 95% (4.275 kWh) tatsächlich nutzbar, also ca. 0,92 kWh pro Betriebsstunde. Die Differenz zur Bruttoerzeugung gibt i.W. zusätzliche Abwärme im Gerät.


    So mit diesen Werten errechne ich jetzt den Gesamtverbrauch an Erdgras mit 26944 kWh (BHKW) + 2939 kWh (SPL, hier fehlt der Wirkungsgrad) + 3866,46 kWh (Strom) = 33749,46 kWh Verbrauch auf den Heizwert mit den 2,4% Verlusten =34843,45 kWh


    Jetzt muss ich nur noch den Verbrauch nach Brennwert berechnen: 34843,45* 1,11 = 38676,23 kWh (Hs)

    Der Wirkungsgrad (97,6% Hi) aus dem Dachs-Merkblatt ist als Gesamtwirkungsgrad des Gerätes angegeben. Beim weitgehend baugleichen Vitotwin ist der Nenn-Wirkungsgrad für die eingebaute Therme um 2% höher angegeben als für den Stirling. Aber nachdem der Zusatzbrenner nur bei kaltem Wetter und für TWW (beides naturgemäß mit höheren Rücklauftemperaturen) zum Einsatz kommt, und angesichts des geringen SPL-Anteils, ist es m.E. zulässig, für beide Geräte den gleichen Wirkungsgrad anzusetzen.


    Den Gasverbrauch (Hi) würde ich aus (Leistungsaufnahme Stirling mal Betriebsstunden) plus (Wärmeanteil SPL geteilt durch 0,976) berechnen und dann zur Umrechnung in Hs wie oben mit 1,11 multiplizieren. Die Unterscheidung nach Strom und Wärme ist dafür gar nicht notwendig. Der erzeugte Strom ist nur für die Ertragsrechnung von Bedeutung und (wie oben gezeigt) eine Funktion der Betriebsstunden mit gewissen Abschlägen.



    Gruß, Sailor

    Viessmann Vitotwin 300-W (1 kWel, 6 kWth) seit 2012

    PV-Anlage 8,45 kWp (65 x Solarworld SW 130poly Ost/Süd/West, SMA 5000 TL und 3000) seit 2010

    Solarthermie Viessmann Vitosol 300 Vakuumröhren 13,8 qm (Vorgänger Flachkollektoren 14 qm 2004-2021, davor 8 qm 1979-2003)

  • Guten Abend zusammen.


    @ alikante
    @ sailor773 vielen Dank euch beiden.


    @ alikante


    Ich habe nicht ganz verstanden wie du auf einen elektrischen Wrkungsgrad von 17,2% kommst, da du anscheinend 1/6,8 kW rechnest. Bei mir kriege ich dafür 14,7 % raus.


    @ sailor773


    Deine rechnung usw. ist sehr plausibel, für meine wissentschaftliche Arbeit benötige ich leider belegbare Werte, deshalb kann ich jetzt nicht davon ausgehen das z.B. Pumpen, Brenner, Regelungen einen Verlust von 5% ausmachen. Das Gleiche gilt natürlich auch für die Startverluste des Brenners.


    Hast du irgendwie eine Quelle in der diese Angaben stehen? Leider ist das technische Merkblatt zum Sirling recht mager, was solche Angaben betrifft.



    Die Carnot-Gleichung könnte ich mit einbringen, allerdings kann ich selber nicht sagen ob die Strilingkopftemperatur 803 K beträgt. Dafür benötige ich wiederum auch eine quelle^^. Mir ist bekannt das ein Stirlingkopf eine Temperatur von 800 K erreichen kann, aber ist das auch beim Dachs so?


    Deshalb hatte ich das alles mit dem Wirkungsgrad gerechnet.

  • Guten Abend JoyDelane,

    Deine rechnung usw. ist sehr plausibel, für meine wissentschaftliche Arbeit benötige ich leider belegbare Werte, deshalb kann ich jetzt nicht davon ausgehen das z.B. Pumpen, Brenner, Regelungen einen Verlust von 5% ausmachen. Das Gleiche gilt natürlich auch für die Startverluste des Brenners.


    Hast du irgendwie eine Quelle in der diese Angaben stehen? Leider ist das technische Merkblatt zum Sirling recht mager, was solche Angaben betrifft.

    Zitierfähige Quellen habe ich leider keine: Die Angaben stammen aus den Beobachtungen, die ich an unserem eigenen Stirling gemacht habe.

    • Die Verluste in der Startphase dürften für alle Stirlingmotoren ähnlich sein, aber zitierfähige Angaben dazu haben wahrscheinlich nur die Hersteller. Messen kann man das z.B. indem man nach dem Start in Minutenabständen die Leistung abliest. Auf diese Weise kam ich zu meiner Schätzung von 50-60 Wh/Start.
    • Die Anzahl der Starts pro Jahr hängt sehr stark von der Regelung und der Größe des Pufferspeichers ab. Beispiel: Nach Inbetriebnahme unseres Stirling hatten wir in den ersten drei Monaten allein 1.050 Starts, weil die Regelung den Pufferspeicher nicht richtig nutzte. Mittlerweile sind es 950 Starts im Jahr.
    • Den Eigenverbrauch (ca. 5% bzw. 50W) kann man beim Vitotwin leicht über die eingebauten Zähler ermitteln. Da gibt aber auch das Dachs-Merkblatt immerhin einen Hinweis: Elektrische Leistungsaufnahme Komplettsystem (Regelung MSR S - ohne Pumpen) max. 25 W. Der Pumpenstrom kommt hinzu: Die Umwälzpumpe läuft im Stirling-Betrieb immer (bei uns meist mit 30% Leistung) und braucht dann wohl ca. 10W. Zusammen mit anderen, zeitweilig laufenden Verbrauchern (Lüftung, Zusatzbrenner etc.) erscheinen die 50 W Gesamtverbrauch aus meiner Sicht plausibel.

    Die Carnot-Gleichung könnte ich mit einbringen, allerdings kann ich selber nicht sagen ob die Strilingkopftemperatur 803 K beträgt. Dafür benötige ich wiederum auch eine quelle. Mir ist bekannt das ein Stirlingkopf eine Temperatur von 800 K erreichen kann, aber ist das auch beim Dachs so?

    Der Sollwert für die Stirlingkopftemperatur beträgt bei uns 530°C. Da kommen die 803°K her. In der Realität kann die Temperatur natürlich auch ein paar K mehr oder weniger sein. Leider habe ich dafür auch wieder keine zitierfähige Quelle (sondern nur den Ablesewert an unserem Gerät unter Code 8360 in Ebene F2). Da die 1 KW-Stirlingmotoren alle aus derselben Quelle stammen (Microgen), ist mit Sicherheit anzunehmen, dass alle bei etwa derselben Kopftemperatur arbeiten. Mit der Carnot-Gleichung sollst Du ja sowieso nicht den absoluten Wirkungsgrad bestimmen, sondern nur den Einfluss, den eine Variation von Tu auf den Wirkungsgrad des Systems hat. To bleibt dabei konstant und liegt in beiden Fällen so weit über Tu, dass es egal ist, ob Du beide Gleichungen z.B. mit To = 810°K oder 790°K rechnest.



    Deshalb hatte ich das alles mit dem Wirkungsgrad gerechnet.

    Dazu habe ich nur den Gesamt-Wirkungsgrad gefunden aber nicht die einzelnen, bis auf die angabe das aus 6,8 kW = 1kW el und 5,8 kW th. Daraus schließe ich das bei einem gesamt-wirkungsgrad von 97,6% (Hi) der elektrische Wirkungsgrad bei 14,35% und der therm. bei 83,25 % liegen. Liege ich da richtig?

    So wie gesagt ich will wissen wieviel Strom erzeugt wird. Also nehme ich doch die vom BHKW erzeugte Jahresheizwärme und multipliziere diese mit dem Wirkungsgrad des Generators, dann bekomme ich 3866,46 kWh Strom raus. Richtig oder Falsch?

    Sorry, falsch :thumbdown: .

    Der Wert 3.866,46 kWh errechnet sich offensichtlich aus 26.944 mal 14,35%. Das heißt, bei dieser Rechnung wäre der erzeugte Strom gleich der erzeugten Wärme mal dem elektrischen Wirkungsgrad. Letzterer bezieht sich aber nicht auf die erzeugte Wärmeleistung (bei Dir 5,6608 kW), sondern auf die gesamte Leistungsaufnahme (6,8 kW). Durch die falsche Bezugsgröße ergibt sich für den Strom ein zu niedriger Wert.


    Wenn Du das unbedingt über die Wirkungsgrade ausrechnen willst, musst Du zunächst mal die 26.944 kWh durch den thermischen Wirkungsgrad teilen, also 83,25%. Das ergibt eine Gesamt-Leistungsaufnahme des Stirling von 32.365 kWh (Hi). Der Stromanteil wäre dann 14,35% davon, also 4.644 kWh. Fällt Dir was auf? Das ist fast genau die Anzahl Deiner Betriebsstunden (4.646h), die Rechnung suggeriert also eine Stromerzeugung von annähernd 1 kWh pro Betriebsstunde. M.E. stimmt da noch was nicht an anderer Stelle der Rechnung, aber egal: Wie im vorigen Beitrag gezeigt, ist diese Zahl jedenfalls praxisfremd und darf m.E. für eine Wirtschaftlichkeitsrechnung so nicht eingesetzt werden.


    Gruß, Sailor

    Viessmann Vitotwin 300-W (1 kWel, 6 kWth) seit 2012

    PV-Anlage 8,45 kWp (65 x Solarworld SW 130poly Ost/Süd/West, SMA 5000 TL und 3000) seit 2010

    Solarthermie Viessmann Vitosol 300 Vakuumröhren 13,8 qm (Vorgänger Flachkollektoren 14 qm 2004-2021, davor 8 qm 1979-2003)

  • moin,

    Wie im vorigen Beitrag gezeigt, ist diese Zahl jedenfalls praxisfremd und darf m.E. für eine Wirtschaftlichkeitsrechnung so nicht eingesetzt werden.

    genau das ist der Punkt! Hier gehe ich absolut Konform mit der sehr detaillierten und wunderbar praxisnahen Berechnung von Sailor :hutab:


    Auch anhand meines kurzen Überschlages konntest Du sehen das die Datenblattangaben nicht für wissenschaftliche Zwecke taugen.


    Du hast natürlich recht, bei meinen 17,2% hat sich der Fehlerteufel eingeschlichen es müssen 14,7% sein.


    Diese 14,7% oder 1KW sollte m.M. die Basis Deiner Berechnung sein, alle anderen Angaben beziehen sich auf den statischen Gerätezustand zu dem diese 1KW ( 1kWh/h ) als Bruttostrommenge erzeugt werden.


    Dies sind natürlich "Laborbedingungen" aber belegbar. Du könntest zb. alles mit dies Laborwerten rechnen und zum Schluß die Gründe beschreiben warum diese Zahlen praxisfremd sind ?!


    Grüße


    PS: evt. nutzt Dir auch die Angabe der Stromkennzahl im kleingedruckten des Datenblattes 0,16. Das würde bedeuten das bei 5,8KW ausgekoppelter Wärme nur 0,928KW an Nettostrom zur genutzt werden können ;(