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2022 | OriginalPaper | Buchkapitel

8. Stationäre Kolbenmotoren für energetischen Einsatz

verfasst von : Maurice Kettner, Richard Zahoransky

Erschienen in: Energietechnik

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Kolbenmotoren finden in der Energieversorgung vielfältig Verwendung als Notstromaggregate, als Antrieb für Pumpen in Großkraftwerken und in dezentralen Blockheizkraftwerken (BHKW). Motoren für Notstromaggregate und zum Antrieb von Arbeitsmaschinen werden meist mit Diesel-Kraftstoff betrieben. In BHKW dominieren Gasmotoren, wobei Erdgas, Bio-, Deponie- oder Klärgas bevorzugt sind. Die wesentliche Thermodynamik der Otto-, Diesel- und Stirling-Motoren wird in Kürze behandelt, während die Gasmotoren tiefere Behandlung finden. Die Motoren für die Energieversorgung stammen i. Allg. von mobilen Anwendungen ab und werden an die energietechnischen Anwendungen angepasst. Technische Details der Motoren sind in der Fachliteratur zu finden, z. B. [1]. Die Website [2] gibt einen umfassenden Überblick über Hersteller und deren Kolbenmotoren.

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Fußnoten
1
Nikolaus Otto, 1832–1892.
 
2
Rudolf Diesel, 1858–1913.
 
3
Von Moritz Seiliger 1922 vorgeschlagen.
 
4
Der Seiliger Prozess beschreibt ebenso den Otto-Kreisprozess realitätsnaher, da auch die Verbrennung beim Ottomotor aufgrund der endlichen Verbrennungsgeschwindigkeit nicht exakt bei konstantem Volumen stattfindet.
 
5
Der Prozess mit isentroper Verdichtung, Gleichdruckverbrennung, isentroper Entspannung und isochorer Wärmeabfuhr wird als Gleichdruck-Prozess bezeichnet.
 
6
Downsizing: gleiche Leistung bei höherem Drehmoment und kleinerem Hubraum
 
7
Downspeeding: Gleiche Leistung bei höherem Drehmoment und geringerer Drehzahl
 
8
Robert Stirling, schottischer Geistlicher, 1790–1878.
 
9
Bei isothermer Verdichtung und Entspannung gilt für thermisch und kalorisch perfekte Gase: ∆s12 = R lnV2/V1 bzw. ∆s34 = R lnV4/V3. Da V2 = V3 sowie V1 = V4 sind, ist ∆s12 = −∆s34.
 
10
die Verbrennungsschwerpunktlage gibt den Zeitpunkt in Grad Kurbelwinkel an, zu dem 50 % des Kraftstoffs verbrannt ist und ist damit ein Maß für die zeitliche Lage der Verbrennung. Bei vielen Motoren ergibt sich bei ca. 8 Grad nach o. T. der höchste Wirkungsgrad und die höchste Leistung.
 
11
Die Light-Off-Temperatur ist die Temperatur, ab der der Katalysator die entsprechende Schadstoffkomponente zu 50 % konvertieren kann.
 
Literatur
1.
Robert Bosch GmbH (Hrsg.): Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 27. Aufl. Vieweg+Teubner, Wiesbaden (2011)
2.
3.
Zahoransky, R., Knöringer, P., Schelling, U., Wittig, S.: Anmerkungen zum Einsatz und Wirkungsgrad kleiner Kraftmaschinen – Turbinen, Dampfmotor und Schraubenexpander. Wärme. 91(4), 43 (1983)
4.
5.
Kettner, M.: Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Optimierung der Entflammung von mageren Gemischen bei Ottomotoren mit Direkteinspritzung. Universität Karlsruhe (TH), Dissertation/PhD-Thesis (2006)
6.
Zacharias, F.: Gasmotoren. Vogel, Würzburg (2001) Vogel Business Media GmbH & Co. KG
7.
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Weis, A.: Konzipierung eines Pflanzenöl-Blockheizkraftwerks für die Diakonie Kork. Hochschule Offenburg, Offenburg (2007). Diplomarbeit der Hochschule Offenburg
9.
Dorn, B., Wehmann, C., Winterhalter, R., Zahoransky, R.: Particle and Gaseous Emissions of Diesel Engines Fuelled by Different Non-Esterified Plant Oils SAE_NA Paper Series Bd. 2007, S. 24–127 (2007)
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Dorn, B., Zahoransky, R.: Non-esterified plant oils 95 fuel – Engine characteristics and emission behaviour. SAE-NE Paper Series, Bd. 2009-24-0097. (2009)
11.
SOLO: Kleinmotoren GmbH: Firmenprospekt SOLO Stirling GmbH 161. SOLO Eigenverlag, Sindelfingen (2001)
12.
SOLO: Kleinmotoren GmbH: Werks-Schnittzeichnung des Stirlingmotors 161. Firmenprospekt, Sindelfingen (2001)
13.
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. FNR (Herausgeber): Bioenergie. FNR, Hofplatz 1, 18276 Gülzow (2007)
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DVGW Technische Regeln, Arbeitsblatt G260 (2013)
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16.
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20.
Heinzmann GmbH & Co. KG,: Firmenschrift MEGASOL Gas Injection Valves for Gas and Dual Fuel Engines. Eigenverlag der Fa. Heinzmann GmbH, Schönau (2006). Schrift # DZ_MEG_001_06_03_e_1_2006, bzw. www.​heinzmann.​com
21.
22.
Heinzmann GmbH & Co. KG: Firmenschrift ARTEMIS Dual Fuel Control Solutions. Eigenverlag der Fa. Heinzmann GmbH, Schönau (2008). Schrift # ETM_ART_002_08_02_e_1_2008, bzw. www.​heinzmann.​com
23.
Schüller, R., Böhler, F., Zahoransky, R.: Hybridantrieb für Industrie-Anwendungen; Hybrid-Baumaschinen – Innovative Arbeitsmaschinen von morgen, Mobile Maschinen 3, S. 30–33, Vereinigte Fachverlage GmbH Mainz (2009)
24.
Dengler, P., Geimer, M., Zahoransky, R.: Potential of Reduced Fuel Consumption of Diesel-Electric APUs at Variable Speed in Mobile Applications ICE 2011, Capri. SAE Int. Tech. Paper Series, Bd. 2011-24-0075. (2011)
25.
Böhler, F., Thiebes, P., Geimer, M., Santoire, J., Zahoransky, R.: Hybrid drive systems for industrial applications. SAE-NA Paper Series, Bd. 2009-24-0061. (2009)
26.
Heinzmann GmbH & Co. KG: Firmenschrift Heinzmann’s LPG/CNG Electric Hybrid Engine. Eigenverlag, Schönau (2008). Schrift # ETM_HYP_002_08_02_e_1_2008, bzw. www.​heinzmann.​com
27.
Zahoransky, R., Böhler, F., Schüller, R.: Diesel-electric hybrid drives for off-highway applications, 8th Int. CTI Symposium Innovative Automotive Transmissions, 30.11.-03.12.2009, Berlin, Tagungsband Vol. 1, S. 490; Hrsg. CTI-Car Training Institute, Düsseldorf (2009)
28.
M. Burke, P. Großkopf, FRIGOBLOCK Kältespeicher-Hybrid Technology - ein konsequenter Schritt zu Zero Emission-Transportkälteanlagen, 13. Karlsruher Fahrzeugklima Symposium, 2013. Zugegriffen am 23.04.2021
29.
DIN ISO 8528: Stromerzeugungsaggregate mit Hubkolben-Verbrennungsmotoren. Beuth, Berlin (2017). Neueste Ausgabe
30.
Zacharias, F.: Der Notstromdiesel als Sicherheitsstromquelle, Broschüre Deutz-MWM, D-68140 Mannheim (1996)
31.
32.
Gesetz für die Erhaltung, die Modernisierung und den Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung (Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz), Stand 2014
33.
34.
35.
36.
37.
Pfeiffer, U., Zarske, S., Samenfink, W., Dittmann, R., Laile, E., Zahoransky, R.A.: Optisches Multiwellenlängen-Extinktionsverfahren – angewandt zur on-line Messung der Größe und Partikelkonzentration von Partikeln im Abgas von Dieselmotoren Bd. 1189. VDI, Düsseldorf, S. 285–300 (1995). VDI Berichte
38.
Nikitidis, M.S., Konstandopoulos, A.G., Zahoransky, R.A., Laile, E.: Correlation of measurements of a new long optical path length particle sensor against gravimetric an electrical mobility based particle measurements in diesel exhaust. SAE_NA Technical Paper Series, Bd. 2001, S. 1–73 (2001)
39.
Nikitidis, M.S., Manikas, T., Zarvalis, D., Divinis, N., Altiparmakis, C., Konstandopoulos, A.G.: Collection efficiency of various filter media in diesel exhaust. SAE_NA Technical Paper Series, Bd. 2001, S. 1–75 (2001)
40.
41.
Lausch, W., Fleischer, F., Maier, L.: Möglichkeiten und Grenzen von NOx-Minderungsmaßnahmen bei MAN-B&W-Viertakt-Großdieselmotoren. Mot. Zeitschrift Mtz. 54, 64 (1993)
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Beltaifa Y, Judith J, Kettner M, Eilts P, Klaissle M, Wiersbitzki V: Intake Port Condensed Water Injection for a Clean Natural Gas Engine: Strategies and Restrictions. 20. Internationales Stuttgarter Symposium 2020 – Automobil- und Motorentechnik. https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-658-29943-9_​38
44.
Glöckner, M., Bach, I.: Digital Control of Diesel Engines. Die Bibliothek der Technik, Bd. 244. Moderne Industrie GmbH, Landsberg (2003)
45.
Judith J, Neher D, Kettner M, Klaissle M, Schwarz D: Simulationsgestützte Entwicklung eines stöchiometrischen Brennverfahrens mit Miller-Steuerzeiten für einen gemischansaugenden Einzylinder-Erdgasmotor. In: WTZ Roßlau (Hrsg.): 11. Dessauer Gasmotorenkonferenz. 11. Dessauer Gasmotorenkonferenz (2019)
46.
Neher D, Scholl F, Kettner M, Schwarz D, Klaissle M, Giménez Olavarria B: The Effect of Cooled Exhaust Gas Recirculation for a Naturally Aspirated Stationary Gas Engine. In: SAE International Journal of Engines, ISSN 1946-3936, 9 (2016), Nr. 4, S. 2477-2492. https://​doi.​org/​10.​4271/​2016-32-0093
Metadaten
Titel
Stationäre Kolbenmotoren für energetischen Einsatz
verfasst von
Maurice Kettner
Richard Zahoransky
Copyright-Jahr
2022
Buch
Energietechnik

Print ISBN: 978-3-658-34830-4

Electronic ISBN: 978-3-658-34831-1

Copyright-Jahr: 2022

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-34831-1_8