Der Generator ist die Schnittstelle zwischen mechanischer Bewegung und Stromfluss. In einem Blockheizkraftwerk erzeugt der Motor als Herzstück Wärme und Bewegung: Die Wärme überträgt ein Wärmetauscher, und die Bewegung wandelt der Generator in Strom um. Das stromerzeugende Bauteil kann als Synchron- oder als Asynchrongenerator ausgeführt sein. Wir erklären, wie der Synchrongenerator als Bestandteil eines BHKW funktioniert, worin er sich vom Asynchrongenerator unterscheidet und was er kostet.

Aufbau und Funktion

Die synchrone Bauweise ist die aufwendigere und in der Anschaffung teurere. Ein beweglicher Läufer nimmt die Bewegung des Motors auf und rotiert. Über Schleifringe entsteht ein elektromagnetisches Feld. Am feststehenden Teil, dem Ständer, wird die erzeugte Spannung abgenommen. Eine automatische Steuereinheit misst die Spannung fortlaufend und bremst die Läuferbewegung bei zu hoher Spannung ab. So bleibt die Stromabgabe stabil und kontrolliert.

Unterschied der Funktionsweisen

Ein Asynchrongenerator nimmt die Bewegungsenergie unverändert auf und erzeugt daraus so viel Strom wie möglich. Um in Gang zu kommen, muss ihm jedoch Netzstrom als Erregerenergie zugeführt werden:

• Die Netzspannung entsteht meist nur im Volllastbetrieb.
• Bei Bewegungsausfall endet die Stromversorgung.
• Die Erregerenergie muss von außen zugeführt werden.
• Spannung und Frequenz sind weniger stabil.

Der Synchrongenerator erlaubt dagegen eine präzisere und stabilere Regelung. Seine Steuerung greift in zwei Schritten ein: Zuerst wird die Drehgeschwindigkeit des Läufers vergleichmäßigt, anschließend die Spannung durch Anpassung des Durchflussstroms geregelt. Die Erregerenergie regelt der Synchrongenerator dabei aus sich selbst heraus. Der geringe Bedarf an Blindstrom macht zusätzliche Ausgleichsmaßnahmen überflüssig, die beim Asynchrongenerator nötig sind.

Autarker und netzunabhängiger Betrieb

Ein Synchrongenerator ist vom Stromnetz unabhängiger als sein asynchrones Gegenstück. Im oft autark ausgelegten Inselbetrieb eines BHKW sorgt der geregelte Drehstrom für eine spannungs- und frequenzstabile Versorgung. Technische Erreger- und Startvorrichtungen entfallen ebenso wie ein hoher Blindstrombedarf. Das ist auch wirtschaftlich relevant, denn viele Stromversorger legen Höchstmengen für Blindstrom fest und verlangen bei Überschreitung einen gesonderten Zähler und eine eigene Abrechnung. Dem Synchrongenerator genügt die Bewegung des Motors, um sich selbst zu erregen und in Gang zu setzen.

Anschaffungskosten im Vergleich

Die Anschaffungskosten eines Synchrongenerators liegen deutlich höher als die eines Asynchrongenerators samt Kondensatoren, die dort als Erregerhilfe bei Ausfällen unverzichtbar sind. Meist werden die Generatoren zusammen mit dem Motor angeboten. Beim Einzelkauf ist von etwa dem drei- bis fünffachen Preis gegenüber einem asynchronen Modell auszugehen. Bei der Kraft-Wärme-Kopplung spielt die Auslegung eine große Rolle: Stromgeführte BHKW hängen stärker vom Generator ab als wärmegeführte. Auch der Grad der Netzeinbindung oder eine autarke Insellösung sind entscheidende Faktoren.

Wann sich welcher Generator eignet

Welcher Generatortyp der richtige ist, hängt vom Einsatzzweck des BHKW ab. Der Synchrongenerator spielt seine Vorteile vor allem dort aus, wo eine stabile, netzunabhängige Stromversorgung gefragt ist, etwa im Inselbetrieb, bei Notstromanwendungen oder wenn hohe Anforderungen an die Spannungs- und Frequenzstabilität bestehen. Der Asynchrongenerator ist günstiger und einfacher aufgebaut und eignet sich gut für den netzparallelen Betrieb, bei dem das öffentliche Netz die Erregung übernimmt. Für die Auslegung eines BHKW sollte daher geprüft werden, ob die Anlage vorrangig ins Netz einspeist oder autark arbeiten soll. Ein Fachbetrieb kann den passenden Generator auswählen und die Anlage entsprechend planen.

Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit des BHKW

Der Generator hat einen erheblichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit eines Blockheizkraftwerks, da er darüber entscheidet, wie zuverlässig und in welcher Qualität der erzeugte Strom bereitgestellt wird. Bei stromgeführten Anlagen, die vorrangig Strom liefern, kommt es besonders auf einen leistungsfähigen Generator an, während bei wärmegeführten Anlagen die Wärmeauskopplung im Vordergrund steht. Der Synchrongenerator bietet zwar eine höhere Versorgungsqualität und Unabhängigkeit, kostet aber mehr in der Anschaffung. Ob sich dieser Mehrpreis rechnet, hängt vom Einsatzzweck ab: Für den netzparallelen Betrieb kann ein günstigerer Asynchrongenerator ausreichen, während der Synchrongenerator seine Stärken im Inselbetrieb und bei hohen Anforderungen an die Stromqualität ausspielt. Diese Abwägung sollte Teil der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung sein.

Damit ist der Synchrongenerator ein zentrales Bauteil, das maßgeblich bestimmt, wie zuverlässig und in welcher Qualität ein Blockheizkraftwerk Strom liefert.

Bei der Planung eines BHKW sollte der passende Generatortyp daher gemeinsam mit einem Fachbetrieb festgelegt werden, damit die Anlage zuverlässig und wirtschaftlich arbeitet.

So stellt der Synchrongenerator sicher, dass das Blockheizkraftwerk auch unter anspruchsvollen Bedingungen eine stabile und hochwertige Stromversorgung liefert.

Fazit

Der Synchrongenerator wandelt die Bewegung des BHKW-Motors in Strom um und liefert eine besonders stabile Spannung und Frequenz. Da er sich selbst erregt, ist er unabhängiger vom Stromnetz und eignet sich gut für den Inselbetrieb sowie für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Versorgungsqualität. Dem stehen höhere Anschaffungskosten gegenüber, denn er ist deutlich teurer als ein Asynchrongenerator. Welcher Generator sich eignet, hängt davon ab, ob das BHKW autark oder netzparallel betrieben wird, weshalb die Auslegung fachlich erfolgen sollte.