Der Stirlingmotor vereint externe Verbrennung, niedrige Geräuschemissionen und lange Wartungsintervalle. Erfahren Sie, ob dieses Prinzip zu Ihrem Gebäude passt.
Ein Stirling-BHKW ist ein Blockheizkraftwerk, das anstelle eines herkömmlichen Verbrennungsmotors einen Stirlingmotor als Antrieb verwendet. Das Besondere an dieser Technologie: Die Verbrennung findet außerhalb des Zylinders statt. Das Arbeitsgas, meist Helium, wird durch externe Wärme in einem geschlossenen Kreislauf angetrieben und verlässt den Motor nie. Dieses Prinzip macht den Stirlingmotor besonders leise, wartungsarm und langlebig.
Der Motor wandelt thermische Energie in mechanische Energie um, die wiederum einen Generator antreibt. Dabei entsteht elektrischer Strom sowie Nutzwärme für Heizung und Warmwasserbereitung. Stirling-BHKWs werden vor allem als Mikro- und Nano-BHKWs für Wohngebäude eingesetzt und sind oft so kompakt, dass sie eine herkömmliche Heizanlage nahezu vollständig ersetzen können.
Der Stirlingmotor arbeitet nach einem thermodynamischen Kreisprozess, bei dem Wärme von außen zugeführt wird. Die fünf Schritte des Prozesses:
Ein externer Brenner, z. B. ein Erdgasbrenner, erhitzt einen Bereich des Zylinders. Das eingeschlossene Arbeitsgas nimmt diese Wärme auf und baut Druck auf.
Das erhitzte Gas dehnt sich aus und bewegt den Arbeitskolben nach außen. Dabei wird thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt.
Das Gas gibt seine Restwärme an einen Wärmetauscher ab. Diese Energie steht als Nutzwärme für Heizkreislauf und Warmwasserbereitung zur Verfügung.
Das abgekühlte Gas wird vom Verdrängerkolben komprimiert und wieder in den Hochtemperaturbereich transportiert.
Die Kolbenbewegung treibt einen Generator an, der kontinuierlich elektrischen Strom erzeugt. Der Kreisprozess beginnt von vorn.
Stirling-BHKWs sind in der Regel auf die Wärmeleistung von Wohngebäuden ausgelegt. Typische Einsatzbereiche sind:
Weniger geeignet sind Stirling-BHKWs für Gewerbegebäude oder große Mehrfamilienhäuser mit hohem Strombedarf, da die elektrische Leistung mit typisch 0,5 bis 2 kW begrenzt ist. Für größere Leistungen sind Gasmotoren- oder Mikrogasturbinen-BHKWs besser geeignet. Mehr zur Wirtschaftlichkeit finden Sie auf unserer Seite zur BHKW Wirtschaftlichkeit.
Ein Stirling-BHKW ist ein Blockheizkraftwerk mit Stirlingmotor als Antrieb. Anders als beim Gasmotor-BHKW findet die Verbrennung außerhalb des Zylinders statt. Das Arbeitsgas läuft in einem geschlossenen Kreislauf und treibt über Kolbenbewegungen einen Generator an. Das Ergebnis: gleichzeitig Strom und Wärme aus einem Gerät.
Stirling-BHKWs gehören zu den leisesten BHKW-Typen. Da keine direkte Verbrennung im Zylinder stattfindet und das System vollständig geschlossen ist, sind Geräusch- und Vibrationspegel sehr gering. Viele Modelle lassen sich problemlos im Keller eines Wohngebäudes aufstellen.
Da die Wärme extern zugeführt wird, ist der Stirlingmotor grundsätzlich brennstoffoffen. In der Praxis werden die meisten Wohngebäude-Modelle mit Erdgas oder Biomethan betrieben. Einige Systeme sind auch für Flüssiggas ausgelegt. Der Einsatz von Biomethan macht den Betrieb weitgehend klimaneutral.
Stirling-BHKWs sind als Mikro- oder Nano-BHKWs konzipiert und eignen sich vorwiegend für Ein- und Zweifamilienhäuser. Ein Jahresheizwärmebedarf von mindestens 15.000 kWh und ausreichend Volllaststunden (idealerweise über 4.000 Stunden pro Jahr) sind wichtige Voraussetzungen für einen wirtschaftlichen Betrieb.
Stirlingmotoren haben im Vergleich zu Verbrennungsmotoren deutlich weniger bewegliche Teile. Die Wartungsintervalle liegen je nach Hersteller bei 3.500 bis 6.000 Betriebsstunden oder einmal jährlich. Servicekosten sollten im Wirtschaftlichkeitsplan berücksichtigt werden.
Das zentrale Unterscheidungsmerkmal ist das Verbrennungsprinzip: Gasmotoren verbrennen das Brenngas direkt im Zylinder (innere Verbrennung), der Stirlingmotor hingegen nutzt externe Wärme. Daraus ergeben sich niedrigere Lärmpegel und längere Wartungsintervalle beim Stirlingmotor, während Gasmotoren in der Regel eine höhere elektrische Leistung liefern.
