Enerlyt entwickelt Stirlingmotor-BHKW für Holzpellets

Gimsa-Motor

Hinter der Entwicklung des neuartigen Gimsa-Motors stehen zwei Unternehmungen, an denen der Erfinder mehrheitlich beteiligt ist: Das Ingenieurbüro „Enerlyt“ und der Stirlingmotor-Produzent sowie zukünftige Hersteller der KWK-Holzpelletheizungen „Naturfeuer AG“. Als Basis für die Stirlingmotor-Nachrüstung dient die bewährte Holzpelletheizung „Biostar“ des österreichischen Herstellers Guntamatic mit einer Heizleistung von 15 kW. Durch dessen Wärme kann der Motor 1 kW elektrische Leistung erzeugen. Mit diesen Leistungsdaten soll sich die Anlage zur ökologischen Beheizung von Ein- und Zweifamilienhäusern eignen. Der Stirlingmotor ist jedoch flexibel einsetzbar, sodass auch eine Ausrüstung der Biostar-Kessel mit 15 oder 23 kW möglich ist. Unabhängig vom Guntamatic-Biostar-Kessel sei aber auch eine Anwendung mit ganz anderen regenerativen Brennstoffen wie Biogas oder gar Rapskörnern denkbar. „Den Betrieb mit Rapskörnern hatten wir tatsächlich im Rahmen eines Forschungsprojektes im Jahr 2013 untersucht und die prinzipielle Machbarkeit festgestellt. Grundsätzlich benötigen wir lediglich einen Abgasstrom mit ausreichender Temperatur“, berichtet Gimsa.

Schematischer Aufbau von Guntamatic Biostar und Gimsa-Motor | Grafik: Enerlyt

Forschungsgeleitete Markteinführung

Dr.-Ing. Andreas Gimsa
Foto: Gimsa Hervorgegangen ist der jetzige 2-Zyklen-Motor vor etwa 9 Jahren aus dem zuvor entwickelten 4-Zyklen-Motor. „Der Aufbau des 4-Zyklen-Motors ist deutlich aufwendiger als der daraus abgeleitete 2-Zyklen-Motor mit doppeltwirkenden Kolben. Und auch wenn der 4-Zyklen-Motor technische Vorteile in Form einer etwas höheren Leistungsdichte und Gleichförmigkeit bietet, muss man die Kosten im Blick behalten. Für den Einsatz als BHKW-Motor für kleine Holzpellet-Heizungen bietet der einfacher aufgebaute 2-Zyklen-Motor entscheidende Kostenvorteile“, erklärt Gimsa. Der Motor soll ab dem Jahr 2020 für rund 10.000 Euro erhältlich sein. Forschungseinrichtungen und Hausbesitzer, die sich für die neuartige Technik interessieren, können sich bei der Naturfeuer AG melden. Eines macht Gimsa allerdings deutlich: „Die Technik befindet sich noch in einer Optimierungsphase. Wir suchen daher Interessenten, die sich für die Technik begeistern und die Anlagen nicht als bloßes Renditeobjekt verstehen, das einfach so funktioniert. Wir wollen die Maschinen im Betrieb beobachten und stetig verbessern. Unser Ziel ist es dabei, dass die Guntamatic-Heizungen mit dem Gimsa-Motor langfristig nur eine jährliche Regelwartung benötigen und gute 20 Jahre halten.“

Steiniger Weg

Sowohl Stirlingmotoren im Allgemeinen, als auch Stirling-BHKW mit Holzpellets im Speziellen, sind technisch hochgradig anspruchsvoll und schwer zu meistern. Bereits im Jahr 2005 startete das Unternehmen Sunmachine mit der Serienfertigung eines Holzpellet-Stirlingmotor-BHKW. Diese technische Innovation wurde vom Markt mit Begeisterung aufgenommen. Doch anstatt das Gerät fertig zu entwickeln, wurden in kurzer Zeit über 400 Module des technisch nicht ausgereiften sowie nur unzureichend getesteten BHKW produziert und verkauft. Der enorme Wartungsbedarf der mangelhaften Stirlingmotoren sowie die aus Gewährleistungsansprüchen von Kunden stammenden Forderungen und nur geringe Fortschritte in der Entwicklung führten trotz zahlreicher Kapitalspritzen in insgesamt zweistelliger Millionenhöhe und einem gescheiterten Restrukturierungsversuch schlussendlich im Jahr 2010 zur Insolvenz der Sunmachine GmbH. Wenig besser erging es Otag mit dem „Lion-Powerblock“, den ein selbst entwickelter Linator-Motor antreiben sollte und dem Unternehmen Button Energy, die darauf aufbauend eine Holzpelletvariante unter dem Namen „Bison-Powerblock“ entwickelten. Beide Unternehmen durchlitten mehrere Insolvenzen und seit Jahren ist von der Erfindung nichts mehr zu hören. Auch von dem in den Jahren 2010 bis 2012 hundertfach verkauften Stirling-BHKW „WhisperGen“ für den Betrieb mit Erdgas ist nach einer Welle an Defekten und der anschließenden Insolvenz seines Herstellers im Jahr 2013 nie wieder etwas zu hören gewesen.

Vorreiter ÖkoFEN

Ähnlich vorsichtig wie jetzt die Naturfeuer AG ging das österreichische Unternehmen ÖkoFEN vor: Der etablierte Hersteller von Holzpellet-Heizungen gab im Jahr 2011 bekannt, ein Holzpellet-BHKW unter dem Projektnamen „ÖkoFEN_e“ auf Basis des bekannten Microgen-Stirlingmotors entwickeln zu wollen. Dieser Motor war zur damaligen Zeit bereits das Herzstück der Gas-KWK-Wandthermen eVita von Remeha sowie dem Vitotwin von Viessmann und durch die Serienfertigung für diese Produkte gut entwickelt. Die aus dem ÖkoFEN-Entwicklungsprojekt hervorgegangene und seit dem Jahr 2015 erhältliche Energiezentrale „Pellematic Smart_e 0.6“ besteht aus einer „Pellematic Smart“, die neben einem Pelletbrenner mit 14 kW Heizleistung auch über einen 600 Liter Pufferspeicher sowie eine Heizkreisansteuerung mit Pumpe und Mischer verfügt. Der Aufpreis für den Stirlingmotor beträgt bei ÖkoFEN 8.400 Euro. Der Markteinführung war damals ein dreijähriger Feldtest von 2012 bis 2015 mit Pilotanlagen bei Kunden in Werksnähe vorausgegangen. In Deutschland wurde die „Pellematic Smart_e 0.6“ erst nach weiteren Optimierungen im Jahr 2016 eingeführt. Die lange Erprobung in Zusammenarbeit mit den Pilotkunden hat sich ausgezahlt: Es sind keine negativen Berichte bekanntgeworden und die Besitzer entsprechender Anlagen scheinen mit ihren Holzpellet-BHKW zufrieden zu sein. Aufbauend auf diesem Erfolg stattet ÖkoFEN seit dem Jahr 2017 auch seine größeren Pelletkessel „Condens“ mit dem Microgen-Stirlingmotor aus.

Faszination Stirlingmotor und Holzpellet-BHKW

Stirlingmotoren üben aufgrund ihrer Brennstoffvariabilität und ihrer technischen Komplexität eine große Faszination aus, die sich in einer beträchtlichen Fangemeinde technisch begeisterter Enthusiasten widerspiegelt. Dass Stirlingmotoren im BHKW-Einsatz funktionieren können, hat ÖkoFEN bewiesen und dass die Stirlingmotorentechnik auch 200 Jahre nach Ihrer Entdeckung noch immer Fortschritte macht, zeigen die Arbeiten von Tüftlern wie Josef Frauscher und Andreas Gimsa. Entscheidend für den zukünftigen Erfolg der Technik dürfte ein ehrlicher Umgang mit den an der Technik interessierten Verbrauchern sein. Produkte, die unbedarften Hausbesitzern vorgeblich als serienreif verkauft wurden, wie der WhisperGen, die Sunmachine und der lion-Powerblock, haben viel Vertrauen verspielt. Für technikbegeisterte Verbraucher, die keine stromerzeugende Heizung suchen, die Geld verdient, sondern an einer ökologischen Pelletheizung interessiert sind, die mit einer Innovation ausgestattet auch noch Strom erzeugt, wird sich mit dem ab nächstem Jahr erhältlichen Guntamatic-Kessel mit Gimsa-Motor von der Naturfeuer AG eine neue Möglichkeit eröffnen, die Fortschritte der Stirlingentwicklung und Energiewende im Heizungskeller live erleben und vorantreiben zu können.