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Sie fragen sich, was das mit einer BHKW-Anlage zu tun hat? Mehr als Sie denken! Denn auch hier müssen alle Komponenten reibungslos zusammenarbeiten, damit die Anlage wirklich gut funktioniert. Das gilt auch für die Notkühlung und die Gemischkühlung. Warum das so ist und was Sie bei der Kühlung unbedingt beachten sollten, lesen Sie in diesem Beitrag.

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Die wichtigsten Fachbegriffe rund um BHKW-Anlagen von A-Z.

Die Notkühlung – Überhitzungsschutz für den Motor

Wie Sie in unserem letzten Beitrag lesen konnten, ist der Heizkreis das Herzstück einer jeden BHKW-Anlage. Für ihre Wärmeauskopplung ist er unerlässlich und sollte deswegen jederzeit ohne Störungen funktionieren. Damit das funktioniert, besteht jeder Heizkreis im Idealfall aus vier Komponenten: einem Sicherheitsarmaturenbalken, einem Plattenwärmetauscher, einem 3-Wege-Ventil zur Rücklaufanhebung und einer Heizkreispumpe.

Doch das ist noch nicht alles. Denn gerade bei klassischen Biogasanlagen kann die Wärmeabnahme nicht sichergestellt werden, was die Notkühlung zu einer notwendigen Komponente macht. Bei einer teilweisen Wärmeabnahme sorgt sie dafür, die Eintrittstemperatur in den Motor unter dem maximalen Niveau zu halten. Dennoch sollte es immer das Ziel sein, ohne Notkühlung auszukommen und die Wärme anderweitig zu nutzen.

Das bedeutet, dass die Notkühlung im Wärmesystem der BHKW-Anlage dazu dient, jene Wärme abzuführen, die keinen weiteren Nutzen innerhalb des Systems hat. So hilft die Notkühlung dabei, den Motor vor Überhitzung zu schützen, indem sie diesen ausreichend kühlt. Dass der Notkühler die Abwärme an die Umgebung abgibt, ohne dass diese für andere Dinge genutzt wird, ist eine Betriebsart, die meist bei dezentralen Biogasanlagen erfolgt.

Die Gemischkühlung – so ist der Aufbau

Im Inneren einer BHKW-Anlage befindet sich ein Gas-Luftgemisch. Im Motor der Anlage verbrannt, sorgt es dafür, dass elektrische Energie und Wärme entstehen. Wichtig ist an dieser Stelle jedoch, dass sich das Gas-Luftgemisch nicht von selbst entzündet.
Und genau hier kommt die Gemischkühlung ins Spiel. Sie wirkt der Selbstentzündung entgegen, indem sie das warme, komprimierte Gas-Luftgemisch vor der Verbrennung in zwei Stufen abkühlt. So wird die entstandene Wärme in der ersten Stufe ausgekoppelt und dem Heizkreis zugeführt.

Die zweite Stufe hat ein relativ niedriges Temperaturniveau (in der Regel zwischen 42°C und 55°C), was es erforderlich macht, einen separaten Kühlkreis zu haben. Durch die Abkühlung lässt sich zudem mit Hilfe der Gemischkühlung das Volumen des Gemisches verringern. Das hat zur Folge, dass es dem Motor in viel größeren Mengen zugeführt werden kann – ein großer Vorteil in Sachen energieeffizientes und effektives Arbeiten.

Generell geht es im Zusammenhang mit dem Betrieb einer BHKW-Anlage immer um das Thema Effizienz. Deswegen ist es wichtig, den Wirkungsgrad und die Leistung des Motors innerhalb der Anlage auf ein maximales Level zu heben. Auch dafür ist es entscheidend, die Temperatur des Gas-Luftgemischs mittels Gemischkühlung zu verringern.

In den meisten Fällen bietet sich ein klassischer Tischkühler für Gemisch- und Notkühlung an, der die Wärme an die Umgebungsluft abführt. An dieser Stelle ist es wichtig, bereits bei der Installation einige Faktoren zu beachten: Wo liegt das richtige Temperaturniveau? Wie gestalten sich die Umgebungstemperaturen? Soll die Notkühlung mit oder ohne Abgas-Bypass laufen? Welche Rolle spielen Verschmutzungen, Reserven und Schall-Emissionen? Und wo steht der Kühler am besten? All das sollte unbedingt im Vorfeld geklärt sein, damit Ihre BHKW-Anlage störungsfrei und so effizient wie möglich arbeiten kann.

Wie funktionieren Notkühlung und Gemischkühlung?

Beide, Notkühlung und Gemischkühlung, funktionieren nach demselben Prinzip. Da der Rücklauf von Heiz- und Gemischkühlkreis über eine Solltemperatur verfügt, ist es möglich, dass Notkühlung und Gemischkühlung den Volumenstrom der Luft mittels drehzahlgeregelter Ventilatorn ändern. So können sie das Kühlmedium auf die gewünscht Solltemperatur herunterkühlen.

Anders jedoch als die Notkühlung, die nur bei Bedarf den Rücklauf kühlt, wird das Gemisch immer gekühlt. Dabei gilt es zu beachten, dass die Notkühlung auch nur dann greift, wenn der Rücklauf über einen bestimmten „Sollwert“ steigt. Damit das funktioniert, ist es an erster Stelle nötig, einen Ist-Wert zu erfassen. Dies geht am besten mit Hilfe eines Temperatursensors, der im Rücklauf des Kühlers sitzt und die jeweilige Temperatur der BHKW-Anlage erfasst.

Was ist im Zusammenhang mit Notkühlung und Gemischkühlung zu beachten?

Grundsätzlich sollten die Leistung von Notkühlung und Gemischkühlung groß genug ausgelegt sein. Nur so ist die Wärmeabfuhr auch bei höheren Außentemperaturen, zum Beispiel im Sommer, sichergestellt. Zudem sollten Sie vor der Installation Ihrer Anlage einige wichtige Fragen klären. So geht es beispielsweise darum, ob ein Abgas-Bypass geplant bzw. vorhanden ist und welche Schallemissionen zulässig sind. Und auch während des Betriebs der Anlage gilt es, jene Faktoren zu beachten, die sich positiv auf die Effizienz des ganzen Systems auswirken.

Wichtig ist es hierbei, ein Augenmerk auf das richtige Temperaturniveau zu legen. Besitzt die Anlage zum Beispiel einen Abgas-Bypass, so ist die Eintrittstemperatur in den Notkühler deutlich geringer. Der Kühler muss hier eine geringere Leistung rückkühlen, was ihn in seiner Leistung schmälert und folglich günstiger macht. Wer also auch in Sachen Kosteneffizienz punkten will, ist mit einem Abgas-Bypass auf dem richtigen Weg. Aber Vorsicht: bei einer Anlagenkonfiguration mit einem Pufferspeicher kann der Abgaspypass auch zu Problemen führen. Durch die Auslegung werden möglicherweise die benötigten Temperaturniveaus im Bypassbetrieb für den Speicher nicht mehr erreicht, der Einsatz eines Bypasses ist daher kritisch zu hinterfragen.

Eine regelmäßige Wartung ist entscheidend

Eine BHKW-Anlage braucht Pflege. Nur so kann das System reibungslos funktionieren und effizient arbeiten. Im Rahmen Ihrer Anlagendokumentation sollten Sie deswegen in regelmäßigen (eher kurzen) zeitlichen Abständen die Komponenten Ihres Systems überprüfen. Dazu gehören ebenso eine fachgerechte Entlüftung und ein Wechsel des Kühlwassers wie auch eine Überprüfung von Notkühlung und Gemischkühlung. So können Sie Abweichungen und daraus folgende Schäden rechtzeitig erkennen und abwenden.

Zunächst sollten Sie täglich den Wasserdruck der beiden Kühlwassersysteme kontrollieren und bei einem Rundgang auf Dichtheit prüfen. Für den Tischkühler ist es ratsam, diesen mindestens einmal pro Monat zu kontrollieren, ihn bei Bedarf von Schmutz zu befreien und schonend zu reinigen. Die Prüfung der Konzentration des Kühlwassers sollte gemäß Wartungsplan erfolgen, das heißt ca. alle 2.000 Betriebsstunden. Bei Bedarf sollten Sie das Kühlwasser tauschen. Zudem können Witterungseinflüsse und Fremdkörper die Notkühlung und die Gemischkühlung verschmutzen sowie ihre reibungslose Funktion beeinträchtigen. Eine Besichtigung der Kühler im Betrieb sollte deswegen in regelmäßigen Intervallen erfolgen.

Ein ebenso relevantes Thema ist der Frostschutz. Das Kühlmittel im Kreislauf der Kühler sollte immer mit einem Frostschutz versehen sein, da diese im Freien stehen und der Umgebungstemperatur schonungslos ausgesetzt sind. Bei extremer Kälte verhindert der Frostschutz, dass das Kühlmittel gefriert und die Anlage nicht wie gewohnt weiterarbeiten kann.

Je geringer der Energieaufwand, desto effizienter die BHKW-Anlage

Grundsätzlich sollte eine BHKW-Anlage mit möglichst hoher Effizienz arbeiten. Deswegen ist es wichtig, dass Notkühlung und Gemischkühlung mit einem möglichst geringen Energieaufwand laufen. Zudem ist es entscheidend, dass die Anlage in allen Betriebszuständen sauber funktioniert. So sollte man in jedem Fall versuchen, die Motor- und Abgaswärme des Systems zu nutzen. Um nämlich den Betrieb des Motors zu gewährleisten, ist es notwendig, überschüssige Wärme über den Notkühler abzugeben. Durch regelbare EC-Ventilatorentechnik für Betrieb der Kühler lässt sich dessen Effizienz weiter steigern.

Sie haben noch Fragen zu Notkühlung und Gemischkühlung? Planen Sie mit uns Ihre BHKW-Anlage und lassen Sie sich fachmännisch zum Thema Kühlung beraten.