WhisperGen: Mikro-BHKW mit Stirlingmotor

Whisper Tech – das Unternehmen

WhisperGen EU1-DE – Bild: Whisper Tech

Das Unternehmen Whisper Tech ist aus einem Projekt Mitte der 90er Jahre an der University of Canterbury (Christchurch, Neuseeland) hervorgegangen. Dr. Don Clucas und Prof. John Raine präsentierten 1993 ihr Konzept eines kleinen, Stirlingmotor betriebenen Aggregats, für die Strom- und Wärmeversorgung von Yachten. 1995 startete das neu gegründete Unternehmen Whisper Tech die ersten Feldtests mit 20 Gleichstrommotoren. Drei Jahre später wurden die ersten Gleichstrom-Stirlingmotoren in Europa vertrieben, wobei diese vorrangig auf Booten eingesetzt wurden.

Joint Venture: Um von seinem neuseeländischen Stammsitz aus den wichtigen europäischen Markt zu erschließen ist Whisper Tech Limited ein Joint Venture mit der spanischen Mondragón Corporation Cooperativa eingegangen. Das Gemeinschaftsunternehmen „Efficient Home Energy S.L.“ (EHE) soll vom spanischen Baskenland aus die WhisperGen Mikro-BHKWs für den europäischen Markt (Großbritannien ausgeschlossen) entwickeln, produzieren und vertreiben. Whisper Tech, Tochterfirma der neuseeländischen Firma Meridian Energy Ltd, hält 40% des Kapitals. Die Mondragón Gruppe besitzt durch ihre Komponentenabteilung, Fagor Electrodomésticos, Mondragón Inversiones und Mondragón, die übrigen 60%. EHE ist alleiniger Lizenznehmer und Hersteller des WhisperGen mCHP Systems. Die Produktionskapazität der spanischen Anlage ist auf 30.000 WhisperGen-Einheiten jährlich ausgelegt.

Insolvenz: Effizient Home Energy S.L. (EHE) aus Tolosa, Spanien musste am 26. November 2012 einen Insolvenzantrag stellen. EHE sucht nun nach einem neuen strategischen Investor. Die Ersatzteilversorgung der installierten WhisperGens soll trotz der Insolvenz sichergestellt sein.


Erste europäische Serien-WhisperGens

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WhisperGen Vorseriengerät „MK V“ – Bild: Whisper Tech

Kleine WhisperGen-Historie: Die ersten in Neuseeland hergestellten WhisperGen-Generationen trugen intern die Bezeichnungen „MK I“ bis „MK III“. Die „MK IV“-Generation wurde bereits in größeren Feldtest eingesetzt. Aktuell immer noch in diversen Feldtests (Deutschland, Holland, Großbritannien, Frankreich) im Einsatz ist die 5. Geräte-Generation mit der internen Bezeichnung „MK V“.

Die ersten spanischen Geräte: In Groningen im holländischen Westfriesland ist Ende 2009 bei der Vertriebsfirma MagicBoiler das erste serienmäßig gefertigte WhisperGen-Aggregat aus spanischer Produktion vorgestellt worden. Gegenüber den bis dato im Einsatz befindlichen Prototypen wurden die WhisperGen-Seriengeräte offensichtlich noch einmal verbessert. Sie laufen inzwischen sehr leise und auch der elektrische Wirkungsgrad wurde noch einmal deutlich stabilisiert.
Nach eigenen Angaben hat MagicBoiler bereits 200 der Geräte an Installateure und Energieversorgungsunternehmen (EVU) verkauft. Mit verschiedenen weiteren EVUs, auch in der Schweiz, sei man im Gespräch.


Startschuß Deutschland: In Deutschland wird der offizielle Marktstart des WhisperGen EU1-DE auf der Fachmesse „IFH/Intherm“ in Nürnberg (14.-17. April 2010) sein. Geplant ist, dass die spanische Fabrik in Startjahr 2010 für den deutschen Markt rund 2.000 Mikro-BHKW ausliefert. Das „DE“ in der Gerätebezeichnung kennzeichnet die auf den deutschen Markt adaptierte Version (Holland: WhisperGen EU1-NL, etc.). Technisch sind die diversen Länderausführungen identisch, sie wurden lediglich softwareseitig an die verschiedenen Länderspezifika (z.B. landestypische Stromnetz-Einspeiseanforderungen) angepasst.

Technische Daten WhisperGen

Der WhisperGen ist nicht größer als ein Geschirrspüler und auch ebenso leise. Die Steuerung erfolgt selbständig über ein Mikroprozessor-System.

WhisperGen EU1-DE
AnwendungsbereichEin- und Mehrfamilienhäuser, Kleingewerbe
BrennstoffErdgas 2H – 2. Gruppe, Bioerdgas
BrennstoffverbrauchHauptbrenner 1,0 m³/h,
max. 1,55 m³/h (beide Brenner)
Geräuschniveau46 dB(A) in 1 m Entfernung
Motordoppelt wirkender 4-Zylinder-Stirling-Zyklus
Hubraum
Drehzahlbereich1.500 U/Min
Emissionswerte NOx
Emissionswerte CO
elektrische Leistung (Strom)1,0 kW
thermische Leistung (Wärme)min. 5,5 kW,
Standard-Wärmeleistung 7,0 kW, 
max. Wärmeleistung 12,0 kW (mit Zusatzbrenner)
Wirkungsgrad elektrischca. 11%
Gesamtwirkungsgrad92,1/94,0%
(ohne Hilfsbrenner)
Abmessungen (BxHxT)49,1 x 83,8 x 56,3 cm
Platzbedarf (BxT)n.v.
Gewicht148 kg
Vorlauftemperaturmax. 85°C
Rücklauftemperaturmax. 77°C
Stromanschluss230 V AC, 50 Hz (einphasiger Anschluss)
ZulassungenCE-Markt (Ident-Nr. 0063/BU/5011)
BAFA-Förderung1.500 €

Stromgeführtes BHKW: Der Vertriebspartner Sanevo ist besonders stolz darauf, als einziger der drei deutschen WhisperGen-Vertrebspartner eine stromgeführte Arbeitsweise anbieten zu können. Was sich zunächst wenig spektakulär anhört ist ein massiver wirtschaftlicher Vorteil. Bei einem Mini-BHKW geht es unter ökonomischen Gesichtspunkten in erster Linie darum, den gekauften Strom zu verdrängen. Denn hier liegt die größte  Ersparnis bei den Energiekosten einer Immobilie. Im Gegensatz zu einer wärmegeführten Arbeitsweise, bei der Strom als „Abfallprodukt“ immer dann anfällt, wenn Wärme benötigt wird, springt das BHKW bei einer stromgeführten Regelung in erster Linie an, wenn das Objekt Strom benötigt. Dadurch stieg bei den von Sanevo betreuten WhisperGen die Strom-Eigenverbrauchsquote von 50 % (wärmegeführt) auf rund 70-80% (stromgeführt). Für das Delta der 20-30% der produzierten Kilowattstunden kassierte der BHKW-Besitzer also nicht die mickrige Einspeisevergütung, sondern er vermied den teuren Strombezug. Ein zusätzlicher Ertrag von ca. 15-20 ct/kWh (je nach aktueller Einspeisevergütung und individuellem Stromliefervertrag)!

Flüssiggas WhisperGen: Für das 4. Quartal 2012 kündigt Sanevo die Einführung eines Flüssiggas-WhisperGen an. Damit vergrößtert sich das potenzielle Vertriebsgebiet für das kleine Stirling-BHKW schlagartig. Jetzt kann das Mikro-KWK auch dort eingesetzt werden, wo keine Erdgasverfügbarkeit gegeben ist. Ein Flüssiggas-Tank genügt.

WhisperGen Lieferumfang

  • WhisperGen
  • Pufferspeicher mit hygienischer Warmwasseraufbereitung, 770 Liter Gesamtinhalt
  • Verrohrungsset mit Umwälzpumpe
  • komplette Regelungseinheit mit geeichtem Stromzähler

BAFA-Förderung

Das WhisperGen Mikro-BHKW ist in Kombination mit der 2G-home Systemanlage in der Liste der förderfähigen KWK-Anlagen enthalten. Die Mini-KWK-Förderung mit dem schönen Namen “Richtlinien zur Förderung von KWK-Anlagen bis 20 kWel” wird wie gewohnt vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) administriert. Der Förderbetrag für den WhisperGen:

  • WhisperGen EU 1 (Erdgas/Flüssiggas): 1.500 € (Voraussetzung: Mindestgröße des Pufferspeichers 645 L)

WhisperGen Preis

badenova-Mikro-KWK—Systemkomponenten

Sanveo: Beim deutschen Vertriebspartner Sanevo kostet der WhisperGen „unter EUR 10.000,–“. Dafür erhält der Kunde die Brennwertheizung mit Flächenstrahlungsbrenner, einen Brennwertzusatzbrenner und einen 4-Zylinder-Stirlingmotor mit Generator zur Stromerzeugung. Weitere Systemkomponenten wie z.B. der Pufferspeicher, sowie die Installation und Inbetriebnahme sind in diesem Preis nicht enthalten.

  • Whispergen Einzelgerät: 9.050 € netto
  • Whispergen Systempaket: 13.185 € netto; das Paket umfaßt
    • Multyhygiene Pufferspeicher 800 l
    • Ausdehnungsgefäß, bis 3 bar / 12 l
    • Ausdehnungsgefäß, bis 6 bar / 80 l
    • Sicherheitsgruppe
    • Gefäßanschlussgruppe
    • Thermisches Regelventil für Brauchwasser
    • Mikroblasenabscheider Set
    • Pumpengruppe Singel 1” IG
    • Kesselpodest mit höhenverstellbaren Füßen
    • Fernox F1 Protektor 500 ml
    • Gerätestecker
    • Abgassystem, Komplett-Set (starr)
    • sanevo EnergyControl-Regelung
  • Whispergen Systempaket inkl. Montage(durch sanevo): 17.225 € netto; die Motage umfaßt
    • Allgemeine Leistungen
    • Montage WhisperGen Systemanlage
    • Inbetriebnahme und Übergabe

Badenova: Seit März 2010 bekommen Kunden des Regionalversorgers Badenova ab 18.990 Euro das „Energiepaket für zu Hause“. Es beinhaltet die WhisperGen Mikro-KWK-Anlage EU1-DE von Sanevo inklusive aller erforderlichen Zusatzgeräte (800 l Pufferspeicher, Regelungseinheit, Abgassystem, Verrohrungsset, Umwälzpumpe etc.). Zudem werden auch alle Dienstleistungen – das heißt von der ersten Planung über den Einbau bis zur Inbetriebnahme übernommen. Badenova kümmert sich zudem um die Rückerstattung der Mineralölsteuer, die bei KWK-Geräten vom Gesetz vorgesehen ist, sowie um die Vergütung des erzeugten Stroms.

Ein im Gesamtpaket sicher interessantes Angebot, man muss allerdings die in Relation niedrige elektrische Leistung des Mini-BHKW berücksichtigen.

WhisperGen Feldversuche in Großbritannien

Powergen: 2001 wurde in Großbritannien ein Feldtest mit sechs Wechselstrom-Aggregaten für die Nutzung als Hausenergiezentrale abgeschlossen. 2003 wurden daraufhin unter dem Produktnamen WhisperGen 400 Mikro-BHKWs an die britische Powergen geliefert.

E.ON: Im Jahr 2004 unterschrieb E.ON UK einen Vertrag über die Lieferung von 80.000 WhisperGen-Einheiten im Zeitraum von fünf Jahren – von dem man danach leider nie wieder etwas hörte.

WhisperGen Feldversuche in Deutschland

Der WhisperGen ist erst seit Frühjahr 2010 in Deutschland zu kaufen. Zuvor haben eine Reihe von Energieversorgern in Feldversuchen bereits ausgiebig Erfahrung mit dem Mini-BHKW gesammelt:

MVV Energie: Unter dem Motto „Heiz dir deinen Strom“ bot die Mannheimer MVV Energie für Haushaltskunden 20 WhisperGen-Aggregate an. Ein Testgerät dieses Typs betreibt der Versorger seit anderthalb Jahren in einem Mannheimer Wohnhaus. Die Erfahrungen sind positiv: Vor allem die Laufruhe der Maschine fiel auf – nur ein leises Surren ist im Heizraum zu vernehmen. Die MVV nimmt jetzt zwei Seriengeräte aus der gerade angelaufenen baskischen Produktion in einen mehrmonatigen Dauertest. Danach entscheidet MVV, ob man sich am Vertrieb in Deutschland beteiligt.

GASAG: Bei der GASAG begann die Felderprobung im Sommer 2006 mit zwei WhisperGen-Aggregaten. Im März 2007 startete die GASAG die Kampagne „Wärme und Strom selbst erzeugen: Zukunft gestalten – Klima schützen.“ 20 Feldtestteilnehmer in Berlin‑Brandenburg wurden aus rund 1.600 Bewerbern ausgewählt und erproben seither ein Vorläufermodell des aktuellenWhisperGen. Insgesamt wurden 33 WhisperGen getestet. Über die GASAG-Tochter dse ist der WhisperGen ab sofort bestellbar. Der Einbau soll dann frühestens ab Ende Februar 2010 erfolgen.

Badenova AG: Insgesamt 12 WhisperGen-Anlagen wurden zwei Jahre lang in einem Feldversuch getestet. Begleitet wurde die Testreihe von der Fachhochschule Offenburg, alle Daten laufen bei Badenova zusammen und werden dort ausgewertet. „Die Whispergen-Motoren laufen zuverlässig und weisen einen durchschnittlichen Gesamtnutzungsgrad von 80 Prozent der verbrauchten Energie auf“, so die Experten von der Hochschule Offenburg. Bei Badenova ist man nach den gesammelten Erfahrungen der Meinung, dass der Markt und die Technik reif sind für das WhisperGen-Mikro-BHKW.

Referenzanlagen: Sanevo gibt inzwischen rund 400 installierte WhisperGen an (Stand Frühjahr 2012).

Karte der von Sanevo installierten Referenzanlagen – Grafik: Sanevo

Stirlingmotor Arbeitsprinzip

Der Stirlingmotor wurde bereits 1816 vom schottischen Geistlichen Robert Stirling erfunden. Weit vor der Erfindung des Otto- oder Diesel-Motors. Heißes Gas expandiert, kaltes Gas zieht sich zusammen – auf diesem Prinzip beruht der Stirling Motor. Das in dem Aggregat eingeschlossene Arbeitsgas – im Falle des WhisperGen ist dies Stickstoff mit einem Druck von ca. 22 bar – wird von außen durch eine Energiequelle (Flamme, Solarenergie etc.) erwärmt, dehnt sich aus und presst den Arbeitskolben nach unten. Dadurch wird Arbeitsgas von der kalten Seite unterhalb des Kolbens auf die heiße Seite des folgenden Zylinders geschoben, wodurch diese heiße Seite abkühlt. Durch den dabei entstehenden Unterdruck wird der Arbeitskolben wieder nach oben gesaugt. Der Kreislauf beginnt von vorn.

WhisperGen Aufbau

Im Falle des WhisperGen werden im Wechselspiel von Ausdehnen und Zusammenziehen gleich vier Kolben angetrieben. Die erzeugte geradlinige Kolbenbewegung wird von einer Taumelscheibe (Wobble Yoke) in eine Kreisbewegung umgewandelt. Mit dieser Bewegung wird wiederum einen Drehstromgenerator angetrieben, der bis zu 1,0 kW elektrischen Strom bereitstellt.
Durch die Hohlkammern des WhisperGen-Motors und den Abgas-Wärmetauscher wird Wasser gepumpt. Die auf das Wasser übertragene Wärme wird für die Zentralheizung und zur Warmwasseraufbereitung genutzt. Auf diese Weise wandelt der WhisperGen mehr als 90 % der Energie, die im Brennstoff steckt, in Nutzenergie um.

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Bildquelle: Whisper Tech

Hauptbrenner: Der Hauptbrenner des WhisperGen DE1 ist ein aus Edelstahl gefertigter Matrix-Brenner. Die Brennerkombination des WhisperGen ist als Saugzugbrenner mit Einzeldüse ausgeführt. Die Gaszufuhr erfolgt beim WhisperGen über ein Mehrfunktionsventil zum Regulieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses, das mit zwei Absperrventilen versehen ist. Gasmenge und Zündung werden durch eine automatische Brennerregelung kontrolliert, die in der Motorsteuerung integriert ist. Die Luftzufuhr zum Brenner erfolgt über ein Luft-Abgas-System, wobei die Luft über eine Lüfteranordnung, die hinter dem Abgas-Wärmetauscher angeordnet ist, durch den Brenner geführt wird. Ein Flammenionisationsmelder und ein Abgastemperaturfühler dienen zur Überwachung des Brennkreises.


Zusatzbrenner: Über einen Zusatzbrenner bzw. Hilfsbrenner wird die Wärmeleistung des WhisperGen-Systems erhöht. Dieser Brenner liefert auch Wärme, wenn der Stirlingmotor nicht läuft/ausfällt. Er schaltet sich aber insbesondere zu, wenn der Wärmebedarf z.B. bei sehr kalten Außentemperaturen besonders hoch ist. Der Hilfsbrenner ist ein zylindrischer Gasbrenner mit Gemisch-Vormischung. Das Gas wird einem sogenannten Venturi-Rohr zugeführt und dort mit Luft gemischt. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis wird durch ein Mehrfunktionsventil reguliert, das ebenfalls mit zwei Absperrventilen versehen ist. Gasmenge und Zündung werden durch eine automatische Brennerregelung kontrolliert. Ein Flammenionisationsmelder dient zur Überwachung des Brennkreises.

Pufferspeicher: Zum WhisperGen Systempaket gehört ein 800 l Pufferspeicher. Trotz dieser für den kleinen WhiperGen recht großzügig dimensionierten Wassermenge, ist der Pufferspeicher aufgrund einer besonderen Bauart mit einem Durchmesser von 79,5 cm und einer Höhe von 175 cm (ohne die ca. 10 cm dicke Schaumstoff-Isolierung) recht kompakt und auch bei beengten Raumverhältnissen (enge Türen) gut zu transportieren. Im Pufferspeicher wird das Warmwasser im Durchlaufprinzip erwärmt. Die Warmwasserleistung ist ausreichend, um ein durchschnittliches Zweifamilien-Wohnhaus zu versorgen. Zudem erlaubt der große Speicher den Betrieb einer im Vergleich zu einer regulären Gastherme recht klein dimensionierten Anlage. Das kleine Mikro-BHKW käuft einfach länger und heizt in den Puffer hinein. Vorteil: längere Laufzeit bedeutet mehr Stromproduktion (Wirtschaftlichkeit!) und weniger „Takte“ (Lebensdauer!).

Stirlingmotor Vorteile

Gegenüber den sonst bei Blockheizkraftwerken üblicherweise eingesetzten Otto- oder Dieselmotoren bietet der Stirlingmotor einige gewichtige Vorteile:

  • Brennstoffunabhängig: Der Stirlingmotor benötigt zum Antrieb eine Wärmequelle, die Energiezufuhr erfolgt dann über einen Wärmetauscher. Wie diese Wärme produziert wird, ist grundsätzlich egal. Es können kontinuierlich arbeitende Gas- oder Ölbrenner, aber auch konzentrierte Solarstrahlung oder – mit Einschränkungen – feste Brennstoffe als Energiequelle verwendet werden. Der Stirlingmotor kann prinzipiell jeden beliebigen Brennstoff nutzen (auch wenn WhisperGen ausschließlich auf den Betrieb mit Erd- oder Biogas ausgelegt ist).
  • Wartungsfreundlich: Rückstände aus der Verbrennung können nicht in das Innere des Motors eindringen, was geringen Verschleiß bzw. Wartungsaufwand bedeutet.
  • Gute Abgaswerte: Anders als bei einer zyklischen, explosiven Zündung läuft der Stirling-Motor mit einer kontinuierlichen Flamme. Das verbessert die Abgaswerte. Die Schadstoff-Emissionen von Stirling-Brennern heutiger Technologie können mindestens 10-mal niedriger als bei Gas-Ottomotoren mit Katalysator liegen, sie entsprechen den Werten von modernen Gasbrennern.
  • Leise: Da der Stirling-Motor mit einer stetigen Flamme und ohne Explosion arbeitet, ist die Lautstärke deutlich reduziert.
  • Kleine Bauweise: Stirling-Motoren können fast beliebig verkleinert werden, das ermöglicht auch den Einsatz in einem Einfamilienhaus.

Kontakt/Vertriebspartner

Den WhisperGen-Vertrieb in Deutschland ist auf vier Partner aufgeteilt, von denen DSE, 2G und sanevo den WhisperGen bereits aktiv vermarkten:

  • sanevo Vertriebs-GmbH & Co. KG: Wilhelmstraße 47, 63071 Offenbach, Tel: 069- 800 88 58-0, Fax: 069-800 88 58-11, Email: info@sanevo.de
  • DSE Direkt-Service Energie GmbH: Reichpietschufer 60, 10785 Berlin (GASAG-Tochter), Tel.: 030-7872-1540, Fax: 030-7872-1403, Email: info@dse-vertrieb.de
  • 2G Home GmbH (ehemals AEM GmbH): Siemensstraße 15, 48619 Heek , Tel: 02568-933004, Fax: 02568-933006, Email: info@aem-heek.de
  • MVV Mannheim (Energieversorger; steigt voraussichtlich im Winter 2010/2011 in die Vermarktung ein)

Sanevo und AEM haben bereits eine Vertriebsvereinbarung mit EHE getroffen. Die Vertragsunterzeichnungen mit der GASAG und der MVV sollen in nächster Zeit erfolgen. Wegen der Distribution in der Schweiz und in Österreich sollen bereits Gespräche mit möglichen Partnern geführt werden.

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