DE102018222828A1

DE102018222828A1 - Verfahren zum Betreiben eines Blockheizkraftwerks (BHKW)

Info

Publication number: DE102018222828A1
Application number: DE102018222828.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Pippert; Albert Winzent
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2038-12-22
Also published as: DE102018222828B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Blockkraftheizwerks, welches umfasst:- eine Brennkraftmaschine (2), die eine Abtriebswelle (3) und einen Abgasstrang (16) aufweist,- einen Heizkreislauf (4), in welchem wenigstens ein thermischer Verbraucher (20) angeordnet ist, und welcher über einen (ersten) Wärmeübertrager thermisch mit dem Abgasstrang (16) der Brennkraftmaschine (2) verbunden ist,- einen ersten elektrischen Generator (7a) und einen galvanisch vom ersten Generator (7a) getrennten elektrischen Generator (7b),- wobei gemäß dem Verfahren wenigstens einer der beiden Generatoren (7a, 7b) mit der Brennkraftmaschine (2) antriebsverbunden ist,- wobei gemäß dem Verfahren der erste Generator (7a) elektrisch mit einem öffentlichen Stromnetz (15) verbunden ist und für dieses elektrischen Strom erzeugt,- wobei gemäß dem Verfahren der zweite Generator (7b) elektrisch mit einem galvanisch vom öffentlichen Stromnetz (15) getrennten Eigenversorgungsstromnetz (14) verbunden ist und für dieses elektrischen Strom erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Blockheizkraftwerks (BHKW) sowie ein solches Blockheizkraftwerk.
Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) kann durch viele verschiedene Technologien realisiert werden. Es basiert auf der gleichzeitigen Bereitstellung von Wärme und Elektrizität. Eine motorisch betriebene KWK-Anlage wird auch als sog. Blockheizkraftwerk (BHKW) bezeichnet. Blockheizkraftwerke, die mit Erdgas, Wasserstoff, Grubengas, Flüssiggas, Biogas, Holzgas, Klärgas, Alkoholen, Heizöl, Schweröl und Pflanzenölen angetrieben werden, finden heute eine Vielzahl von Anwendungen zur dezentralen Energieversorgung.
Bei einem Blockheizkraftwerk treibt eine Brennkraftmaschine, die typischerweise als sogenannter Kolbenmotor realisiert ist, einen elektrischen Generator an, der wiederum als Synchronmaschine realisiert sein kann. Die in der Brennkraftmaschine erzeugte Abwärme wird aus dem Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine, der zum Kühlen der Zylinder dient, aus einem Ölkühlkreislauf zum Kühlen des von der Brennkraftmaschine verwendeten Motoröls sowie aus dem Abgasstrang zum Abführen von Abgas aus der Brennkraftmaschine entnommen und einen thermischen Verbraucher übertragen.
Die vom elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie wird typischerweise entweder in ein öffentliches Stromnetz eingespeist oder vom Betreiber des Blockheizkraftwerks in einem sogenannten Eigenversorgungsstromnetz - oftmals auch „elektrischen Inselnetz“ bezeichnet - zur elektrischen Eigenversorgung selbst verwendet. Im Fall einer sogenannten Doppelnutzung der erzeugten Elektrizität, also einer Kombination aus Einspeisung in das öffentliche Netz und Eigenversorgung - diese wird auch Netzparallelbetrieb genannt -, ist der elektrische Generator des Blockheizkraftwerks elektrisch mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden. Es besteht somit keine galvanische Trennung zwischen dem öffentlichen Stromnetz und dem Eigenversorgungsstromnetz. Diese am meisten verbreitete Ausführungsform ermöglicht zwar eine unabhängige Nutzung der im Blockheizkraftwerk gleichzeitig bereitgestellten Abwärme und Elektrizität.
Als nachteilig erweis sich dabei, dass in diesem Fall immer eine elektrische Verbindung zwischen dem privaten Eigenversorgungsstromnetz und dem öffentlichen Stromnetz besteht, wodurch insbesondere störende Effekte wie Spannungsschwankungen etc. im öffentlichen Stromnetz in das private Eigenversorgungsstromnetz übertragen werden können, und umgekehrt. Darüber hinaus können gesetzliche Bestimmungen eine solche elektrische Verbindung zwischen dem Eigenversorgungsstromnetz und dem Öffentlichen Stromnetz verbieten, nur unter strengen Auflagen erlauben und - unabhängig davon - mit der Entrichtung von hohen Gebühren verbinden, die die Wirtschaftlichkeit des Blockheizkraftwerks für den Betreiber erheblich mindern können.
Eine Möglichkeit, derartige Probleme zu vermeiden, besteht darin, in einem sogenannten „Inselbetrieb“ des Blockheizkraftwerks keine elektrische Verbindung zwischen dem Eigenversorgungsstromnetz und dem öffentlichen Netz zu realisieren.
Im Falle eines solchen, elektrisch gegenüber dem öffentlichen Stromnetz autarken „Insel-Betriebs“ wird der Generator des Blockheizkraftwerks ausschließlich an das oben erwähnte Eigenversorgungsstromnetz des BHKW-Betreibers angeschlossen, dass wiederum keinen elektrische Verbindung zum öffentlichen Stromnetz aufweist.
Die vom elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie kann somit allerdings ausschließlich zur Eigenversorgung genutzt werden. Dies bedingt jedoch zwingend einen sogenannten „stromgeführten“ Betrieb des Blockheizkraftwerks, d.h. die von der Brennkraftmaschine erzeugte Antriebsleistung muss so angepasst werden, dass die vom elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie dem momentanen Bedarf des Eigenversorgungsstromnetzes entspricht. In diesem Fall ist jedoch nicht gewährleistet, dass die von der Brennkraftmaschine erzeugte Abwärme ausreicht, um den mit dem Blockheizkraftwerk gekoppelten thermischen Verbraucher mit der erforderlichen Wärmeenergie zu versorgen.
Darüber hinaus kann die von der Brennkraftmaschine erzeugte Antriebsleistung aus technischen Gründen nicht unterhalb eines vorgegebenen Minimalwerts liegen, bei welchem sich die Brennkraftmaschine im sogenannten Teillastbetrieb befindet. Wird vom Eigenversorgungsstromnetz weniger elektrische Energie benötigt als im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine vom elektrischen Generator erzeugt wird, so muss dem elektrischen Eigenversorgungsstromnetz bei einem auftretenden Elektrizitätsbedarf unterhalb des Teillastbetriebs eine interne Redundanz, beispielsweise in Form eines separaten Batteriesystems oder einer Photovoltaik-Anlage, bereitgestellt werden. Dies ist mit zusätzlichen Kosten verbunden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbessertes Betriebsverfahren für ein Blockheizkraftwerk zu schaffen, bei welchem insbesondere die voranstehend erläuterten Nachteile weitgehend oder sogar vollständig ausgeräumt sind. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Blockheizkraftwerks zu schaffen, in welchem ein solches Verfahren ausgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Grundidee der Erfindung ist demnach, die Brennkraftmaschine eines Blockheizkraftwerks mit zwei elektrischen Generatoren zu betreiben, die galvanisch voneinander getrennt sind. Dies erlaubt es, einen der beiden elektrischen Generatoren - dieser wird nachfolgend als „erster Generator“ bezeichnet - elektrisch mit einem öffentlichen elektrischen Stromnetz zu verbinden, wohingegen der andere der beiden elektrischen Generatoren - nachfolgend als „zweiter Generator“ bezeichnet - mit dem Eigenversorgungsstromnetz des Blockheizkraftwerk-Betreibers verbunden werden kann. Da aufgrund der erfindungswesentlichen galvanischen Trennung der beiden elektrischen Generatoren des Blockheizkraftwerks keine elektrische Verbindung zwischen dem Eigenversorgungsstromnetz und dem öffentlichen Stromnetz erzeugt werden kann, kann keine Störung des Eigenversorgungsstromnetzes durch das öffentliche Stromnetz erfolgen, und umgekehrt. Darüber hinaus entfallen gegebenenfalls aufgrund gesetzlicher Bestimmungen für eine elektrische Verbindung des Eigenversorgungsstromnetzes mit dem öffentlichen Netz anfallende Gebühren. Ein wesentlicher Vorteil der hier vorgestellten Lösung eines Blockheizkraftwerks mit zwei galvanisch voneinander getrennten elektrischen Generatoren besteht außerdem darin, dass die von der Brennkraftmaschine erzeuge Antriebsleistung äußerst flexibel von den beiden elektrischen Generatoren zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet werden kann. Da die vom Blockheizkraftwerk erzeugte elektrische Energie nicht - wie bei herkömmlichen Blockheizkraftwerken mit nur einem einzigen elektrischen Generator - ausschließlich in das öffentliche Stromnetz oder in das Eigenversorgungsstromnetz eingespeist wird, sondern auf beide Stromnetze verteilt werden kann, kann die von der Brennkraftmaschine zur Erzeugung von Abwärme für den thermischen Verbraucher erzeugte Antriebsleistung äußerst effektiv zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden. Dabei ist die oben erwähnte Bereitstellung eines Backup-Systems für das Eigenversorgungsstromnetz - etwa in Form eines zusätzlichen Batteriesystems - nicht erforderlich.
Insbesondere ist es möglich, die beiden Generatoren so anzusteuern bzw. zu betreiben, dass die von der Brennkraftmaschine erzeugte Antriebsleistung dazu verwendet wird, mittels des zweiten elektrischen Generators elektrische Energie zu erzeugen, die den momentanen Bedarf des Eigenversorgungsstromnetzes deckt. Zusätzlich ist es möglich, mittels des ersten elektrischen Generators elektrische Energie zu erzeugen, die nicht für das Eigenversorgungsstromnetz benötigt wird und daher - in der Regel gegen Vergütung - in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Somit ist es nicht mehr erforderlich, das Blockheizkraftwerk - wie oben erläutert - stromgeführt zu betreiben. Vielmehr ist ein wärmeführender Betrieb des Blockheizkraftwerks möglich, was bedeutet, dass die von der Brennkraftmaschine erzeugte Abtriebsleistung so eingestellt wird, dass die von der Brennkraftmaschine erzeugte Abwärme für eine optimale Versorgung des an den Heizkreislauf gekoppelten thermischen Verbrauchers mit Wärme abgestimmt ist. Die beiden elektrischen Generatoren können dabei derart angesteuert werden, dass die vom Eigenversorgungsstromnetz benötigte Energie vom zweiten Generator erzeugt wird. Die zum Antreiben des zweiten Generators nicht benötigte Antriebsleistung kann dazu verwendet werden, den ersten Generator anzutreiben. Die vom ersten elektrischen Generator erzeugte elektrische Energie kann gegen Vergütung in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
Im Ergebnis erlaubt die hier vorgestellte, erfindungswesentliche Bereitstellung zweier galvanisch voneinander getrennter elektrischer Generatoren eine Nutzung des erfindungsgemäßen Blockheizkraftwerks mit nur einem elektrischen Generator deutlich verbesserter Wirtschaftlichkeit.
Ein erfindungsgemäßes Blockheizkraftwerk umfasst eine Brennkraftmaschine, die einen Abgasstrang und eine Abtriebswelle aufweist. Ferner umfasst das Blockheizkraftwerk einen Heizkreislauf, an welchen wenigstens ein thermischer Verbraucher thermisch koppelbar oder gekoppelt, und welcher über einen (ersten) Wärmeübertrager thermisch mit dem Abgasstrang der Brennkraftmaschine verbunden ist. Ferner umfasst das Blockheizkraftwerk einen Heizkreislauf zum Kühlen der Brennkraftmaschine, wobei der Heizkreislauf mittels eines zweiten Wärmeübertragers thermisch mit dem Heizkreislauf verbunden ist. Erfindungsgemäß umfasst das Blockheizkraftwerk einen ersten elektrischen Generator und mit einen zweiten elektrischen Generator, die galvanisch voneinander getrennt sind und mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbar oder antriebsverbunden sind.
Bevorzugt ist der zumindest eine thermische Verbraucher thermisch an den Heizkreislauf gekoppelt. Selbstredend können auch zwei oder mehr solche thermischen Verbraucher vorgesehen sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste Generator einen ersten Stator und zumindest einen zweiten Stator, die beide Statorwicklungen aufweisen. Bei dieser Ausführungsform kann der wenigstens eine zweite Stator des ersten Generators wahlweise elektrisch mit dem ersten Stator verbunden oder elektrisch von diesem getrennt werden bzw. getrennt sein. Dies kann mit Hilfe eines geeigneten, zwischen den beiden Statoren angeordneten (ersten) elektrischen Schalters geschehen. Besonders zweckmäßig bilden bei dieser Ausführungsform der erste Stator und der wenigstens eine zweite Stator des ersten Generators eine elektrische Parallelschaltung aus. Alternativ oder zusätzlich umfasst bei dieser Ausführungsform der zweite Generator einen ersten Stator und wenigstens einen zweiten Stator. Bei dieser Ausführungsform kann der wenigstens eine zweite Stator des zweiten Generators wahlweise elektrisch mit dem ersten Stator verbunden oder von diesem elektrisch getrennt werden bzw. getrennt sein. Dies kann mit Hilfe eines geeigneten, zwischen den beiden Statorwicklungen angeordneten (zweiten) elektrischen Schalters geschehen. Besonders zweckmäßig bilden bei dieser Ausführungsform der erste Stator und der wenigstens eine zweite Stator des zweiten Generators eine elektrische Parallelschaltung aus. Bei dieser Ausführungsform kann vom zweiten Generator durch „Zuschalten“ des zumindest einen zweiten Stators entsprechend mehr elektrische Leistung erzeugt werden, wenn die Brennkraftmaschine an der Abtriebswelle entsprechende Abtriebsleistung zur Verfügung stellt, weil diese für das Eigenversorgungsstromnetz benötigt wird. Entsprechend kann durch Zuschalten des wenigstens einen zweiten Stators des ersten Generators zusätzliche elektrische Leistung zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz erzeugt werden, wenn entsprechende mechanische Leistung von der Abtriebswelle bereitgestellt ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der erste Generator wenigstens zwei zweite Statoren auf, die unabhängig voneinander trennbar elektrisch, vorzugsweise in Form einer elektrischen Parallelschaltung, mit dem ersten Stator des ersten Generators verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich weist bei dieser Weiterbildung der zweite Generator wenigstens zwei zweite Statoren auf, die unabhängig voneinander trennbar elektrisch, vorzugsweise in Form einer elektrischen Parallelschaltung, mit dem ersten Stator des zweiten Stators verbunden sind. Bei dieser Weiterbildung kann vom ersten bzw. zweiten Generator durch sukzessives „Zuschalten“ von einzelnen zweiten Statoren entsprechend mehr elektrische Leistung erzeugt werden, wenn die Brennkraftmaschine an der Abtriebswelle hierfür entsprechende Abtriebsleistung zur Verfügung stellt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der erste Generator zur elektrischen Stromerzeugung einen mit seinen Statoren magnetisch zusammenwirkenden ersten Rotor mit einer vorbestimmten ersten Anzahl an ersten Polpaaren aus magnetischen Polen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Generator zur elektrischen Stromerzeugung einen mit seinen Statoren magnetisch zusammenwirkenden zweiten Rotor mit einer vorbestimmten ersten Anzahl an ersten Polpaaren aus magnetischen Polen aufweisen.
Zweckmäßig können die ersten magnetischen Pole sowie, alternativ oder zusätzlich, die zweiten magnetischen Pole durch Magnete, vorzugsweise durch Permanentmagnete, aus einem magnetischen oder magnetisierten Material gebildet sein. Diese Variante ist technisch einfach zu realisieren und daher besonders zuverlässig. Alternativ dazu können die ersten oder/und zweiten magnetischen Pole durch Rotorwicklungen gebildet sein, die bei elektrischer Bestromung ein magnetisches Feld erzeugen, welches besonders bevorzugt ein magnetisches Dipol-Feld sein kann. Diese Variante realisiert eine sogenannte Erregermaschine, die vorzugsweise bürstenlos ausgebildet sein kann. Bei dieser Variante kann auf die Verwendung magnetischer bzw. magnetisierter Materialien, deren Beschaffung mit relativ hohen Kosten verbunden sein kann, verzichtet werden. Selbstredend ist auch eine Kombination beider voranstehend erläuterter Varianten möglich.
Alternativ oder zusätzlich kann gemäß dieser Ausführungsform der zweite Generator zur elektrischen Stromerzeugung einen mit dem zweiten Stator magnetisch zusammenwirkenden zweiten Rotor mit einer vorbestimmten zweiten Anzahl an zweiten Polpaaren aus magnetischen Polen aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Generatoren unabhängig voneinander mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbar oder antriebsverbunden. Dieser Ausführungsform erlaubt einen variablen Betrieb der beiden elektrischen Generatoren. Insbesondere ist es bei dieser Ausführungsform möglich, den zweiten elektrischen Generator antriebsmäßig von der Brennkraftmaschine zu entkoppeln, solange es nicht erforderlich ist, für das elektrische Eigenversorgungsstromnetz elektrische Energie zu erzeugen. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn keine elektrischen Verbraucher im elektrischen Eigenversorgungsstromnetz aktiv sind oder diese vorübergehend mit elektrischer Energie aus einem lokalen elektrischen Energiespeicher, wie beispielsweise eine wiederaufladbare elektrische Batterie, versorgt werden. Entsprechend ist es möglich, den ersten elektrischen Generator vom Abtriebsstrang der Brennkraftmaschine zu entkoppeln, wenn die gesamte Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine ausschließlich dazu verwendet werden soll, elektrische Energie für das Eigenversorgungsstromnetz zu erzeugen.
Zum Zwecke einer besonders einfachen und somit kostengünstigen technischen Realisierung der erfindungswesentlichen Antriebsverbindung der beiden elektrischen Generatoren mit der Brennkraftmaschine wird vorgeschlagen, dass die beiden Generatoren über ein gemeinsames Getriebe mit der Brennkraftmaschine antriebsverbunden werden. Ein solches Getriebe kann einen Getriebeantrieb zum Koppeln mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine, einen ersten Getriebeabtriebe zum Koppeln mit dem ersten Generator und einen zweiten Getriebeabtrieb zum Koppeln mit dem zweiten Generator umfassen. Ein solches Getriebe erfordert besonders wenig Bauraum.
Besonders bevorzugt sind die beiden Generatoren, vorzugsweise mittels des Getriebes, miteinander antriebsverbindbar oder antriebsverbunden. Eine solche Antriebsverbindung der beiden Generatoren miteinander - unabhängig von der bzw. zusätzlich zur Antriebsverbindung der Generatoren mit der Brennkraftmaschine - erlaubt einen Notbetrieb des Blockheizkraftwerks, falls die Brennkraftmaschine aufgrund eines technischen Defekts nicht ordnungsgemäß arbeitet oder vollständig ausfällt. In diesem Fall kann einer der beiden Generatoren - falls er als Motor-Generator ausgestaltet ist - den jeweils anderen Generator antreiben, so dass letzterer elektrischen Strom erzeugen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung, die technisch besonders einfach aufgebaut ist, so dass mit ihr nicht unerhebliche Kostenvorteile einhergehen, kann der zweite Generator über den ersten Generator mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine antriebsverbunden sein, oder umgekehrt. Diese Variante realisiert antriebstechnisch eine Reihenschaltung der beiden Generatoren hinter der Abtriebswelle. Bei dieser Variante kann insbesondere die Bereitstellung eines Verteilergetriebes entfallen.
Besonders bevorzugt können die beiden Generatoren bei der voranstehend erläuterten Weiterbildung mittels einer Teilkupplung entkoppelbar miteinander antriebsverbunden sein. Somit ist es möglich, den nachgeschalteten der beiden Generatoren vom Abtriebsstrang der Brennkraftmaschine abzukoppeln, falls von diesem keine elektrische Energie erzeugt werden soll. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn der nachgeschaltete Generator der erste Generator ist und die gesamte Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine für den zweiten Generator, also zur Stromerzeugung für das Eigenversorgungsstromnetz, benötigt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die beiden Generatoren mittels einer gemeinsamen Kupplung, die zwischen dem Verteilergetriebe und der Abtriebswelle angeordnet ist, von der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine entkoppelbar. Für den Fall, dass die Brennkraftmaschine - beispielsweise aufgrund eines technischen Defekts - nicht einsatzbereit ist, ist es somit möglich, einen oder beide elektrische Generatoren mithilfe eines anderen geeigneten Antriebssystems in der Art eines sogenannten Notstrombetriebs - anzutreiben. Dieses Szenario bietet sich insbesondere dann an, wenn einer der beiden elektrischen Generatoren als sogenannter Motor-Generator ausgestaltet ist, was bedeutet, dass dieser Generator wahlweise als Generator zum Erzeugen von elektrischer Energie oder als elektrischer Motor zum Erzeugen mechanischer Arbeit betrieben werden kann, der elektrisch angetrieben wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Generator mittels einer ersten Teilkupplung unabhängig vom zweiten Generator entkoppelbar mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine antriebsverbunden. Bei dieser Weiterbildung ist der zweite Generator mittels einer zweiten Teilkupplung unabhängig vom ersten Generator entkoppelbar mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine antriebsverbunden. In einer vereinfachten Variante dieser Weiterbildung ist nur die erste oder nur die zweite Teilkupplung vorgesehen.
Besonders bevorzugt ist der erste Generator über die erste Teilkupplung entkoppelbar mit dem ersten Getriebeabtrieb des Verteilergetriebes antriebsverbunden. Bei dieser Ausführungsform ist der zweite Generator über die zweite Teilkupplung entkoppelbar mit dem zweiten Getriebeabtrieb des Verteilergetriebes antriebsverbunden. Somit können die einzelnen Generatoren vom Abtriebsstrang entkoppelt werden, solange von diesen kein elektrischer Strom, insbesondere zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz bzw. das Eigenversorgungsstromnetz, erzeugt werden soll.
Als technisch besonders einfach zu realisieren und somit kostengünstig in der Herstellung erweist sich eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei welcher die beiden Generatoren mittels des Verteilergetriebes kupplungsfrei, also nicht entkoppelbar, mit der Brennkraftmaschine antriebsverbunden sind. Diese Ausführungsform ist nicht nur kostengünstig, sondern auch besonders wartungsarm. Darüber hinaus benötigt sie weniger Bauraum als Ausführungsformen mit Kupplung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen der Brennkraftmaschine und den beiden Generatoren zumindest ein kinetischer Energiespeicher angeordnet, der bei Störung oder Ausfall der Brennkraftmaschine das sofortige Einleiten eines Notbetriebs und somit eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, vor allem für das Eigenstromversorgungsnetz, gewährleistet. In einem solchen Notbetrieb Szenario arbeitet der erste elektrische Generator entkoppelt von der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine als elektrischer Motor, der vom öffentlichen Stromnetz elektrische Energie bezieht und diese als mechanische Antriebsenergie an den zweiten Generator des Eigenstromversorgungsnetzes weitergibt.
Als technisch besonders einfach zu realisieren und somit kostengünstig erweist sich eine besonders bevorzugte Ausführungsform, bei welcher der Zwischenspeicher als Schwungrad ausgebildet ist oder ein solches Schwungrad umfasst.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Generator oder/und der zweite Generator über ein Übersetzungsgetriebe mit der Abtriebswelle antriebsverbunden, welches die Drehzahl des Rotors des Generators gegenüber der Drehzahl der Abtriebswelle vergrößert oder verkleinert. Für den Fall, dass bei einer bestimmten Solldrehzahl der Abtriebswelle und vorgegebenen Netzfrequenzen für das öffentliche Netz und das Eigenversorgungsstromnetz eine optimale Anpassung der Anzahl an ersten und zweiten Polpaaren nicht möglich ist, bietet es sich an, eine Antriebsverbindung zwischen zumindest einem der beiden Generatoren und der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine über ein Übersetzungsgetriebe zu realisieren welches die Drehzahl des Rotors dieses Generators gegenüber der Drehzahl d der Abtriebswelle vergrößert oder verkleinert. Alternativ dazu kann ein solches Übersetzungsgetriebe auch im Abtriebsstrang zwischen beiden Generatoren angeordnet werden
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Generator elektrisch mit einem - typischerweise privaten - elektrischen Eigenversorgungsstromnetz verbunden oder verbindbar, welches galvanisch getrennt von einem öffentlichen Stromnetz ist. Auf diese Weise kann der vom zweiten elektrischen Generator erzeugte elektrische Strom zum Verbrauch im Eigenversorgungsstromnetz zur Verfügung gestellt werden, ohne dass dadurch das öffentliche Stromnetz gestört würde. Insbesondere können unvermeidliche Frequenzschwankungen im öffentlichen Stromnetz vom Eigenversorgungstromnetz ferngehalten werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der erste elektrische Generator elektrisch nicht mit dem (privaten) elektrischen Eigenversorgungsstromnetz verbunden oder verbindbar. Diese Variante erweist sich insbesondere als vorteilhaft, wenn der erste Generator elektrisch mit einem öffentlichen Stromnetz verbindbar ist und wenn gesetzliche Regelungen bestehen, die eine elektrische Verbindung des Eigenversorgungsstromnetzes mit dem öffentlichen Stromnetz verbieten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Generator elektrisch mit einem öffentlichen Stromnetz verbunden oder verbindbar, welches galvanisch getrennt von dem Eigenversorgungsstromnetz ist, mit welchem der zweite Generator elektrisch verbindbar oder verbunden ist. Somit kann der erste elektrische Generator dazu verwendet werden, Antriebsleistung der Brennkraftmaschine zur Erzeugung elektrischer Energie zu verwenden, die nicht für das elektrische Eigenversorgungsstromnetz benötigt wird, so dass sie als überschüssige elektrische Energie gegen Vergütung in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Generator und, alternativ oder zusätzlich, der zweite Generator als Motor-Generator ausgebildet. Ein solcher Motor-Generator kann in dem Fachmann bekannter Weise in zwei unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden: In einem ersten Betriebsmodus arbeitet der Motor-Generator als herkömmlicher Generator und wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um. In einem zweiten Betriebsmodus arbeitet der Motor-Generator als elektrischer Motor und wandelt bereitgestellte elektrische Energie in mechanische Energie um. Die Ausbildung des ersten Generators als Motor-Generator ermöglicht die bereits erwähnte Realisierung eines Notstrombetriebs des Blockheizkraftwerks bei Ausfall der Brennkraftmaschine. In diesem Fall kann der erste Generator entsprechend dem zweiten Betriebsmodus als alternatives Antriebssystem arbeiten, welches elektrische Energie aus dem öffentlichen Stromnetz bezieht und auf diese Weise den zweiten Generator antreibt, so dass diese elektrische Energie für das Eigenversorgungsstromnetz erzeugen kann. Denkbar ist aber auch eine Ausbildung des zweiten Generators als Motor-Generator.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann zumindest der zweite Generator als Gleichstrommaschine ausgebildet sein. Diese Variante bietet sich an, wenn der vom Generator erzeugte elektrische Strom zur Versorgung des elektrischen Verbrauchers ohnehin in Form von elektrischem Gleichstrom vorliegen muss. Dies kann bei verschiedenen Anwendungen der Fall sein. Beispielsweise werden moderne Rechenzentren typischerweise mit elektrischer Energie in Form von Gleichstrom versorgt. Eine überflüssige Umwandlung von elektrischen Strom elektrischen Wechselstrom, der von einem elektrischen Wechselstromgenerator erzeugt wird, kann auf diese Weise entfallen.
Zweckmäßig besitzt das Blockheizkraftkraftwerk eine Steuerungs- /Regelungseinrichtung zur Steuerung/Regelung der Brennkraftmaschine und der beiden Generatoren. Dabei ist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung bevorzugt derart ausgebildet, dass sie die beiden Generatoren nicht elektrisch miteinander verbindet. Auf diese Weise werden die erfindungswesentliche galvanische Trennung der beiden Generatoren und somit auch die galvanische Trennung des öffentlichen Stromnetzes vom Eigenversorgungsstromnetz gewährleistet.
Mittels der Steuerungs-/Regelungseinrichtung können bevorzugt auch die voranstehend erläuterten (Teil-)Kupplungen sowie die vorhandenen elektrischen Schalter gesteuert werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Blockkraftheizwerks, insbesondere des voranstehend erläuterten Blockkraftheizwerks. Dabei umfasst das Blockkraftheizwerk einen ersten elektrischen Generator und einen zweiten elektrischen Generator, die galvanisch voneinander getrennt sind. Die voranstehend erläuterten Vorteile des Blockheizkraftwerks übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Verfahren. Gemäß dem Verfahren ist wenigstens einer der beiden Generatoren mit der Brennkraftmaschine antriebsverbunden. Besonders bevorzugt sind beide Generatoren mit der Brennkraftmaschine antriebsverbunden. Gemäß dem Verfahren ist der erste Generator elektrisch mit einem öffentlichen Stromnetz verbunden, so dass er in einem mit der Brennkraftmaschine antriebsverbundenen Zustand und für dieses öffentliche Stromnetz elektrischen Strom erzeugt. Gemäß dem Verfahren ist der zweite Generator elektrisch mit einem galvanisch vom öffentlichen Stromnetz getrennten Eigenversorgungsstromnetz verbunden, so dass er in einem mit der Brennkraftmaschine antriebsverbundenen Zustand für dieses Eigenversorgungsstromnetz elektrischen Strom erzeugt.
Bei der Durchführung des Verfahrens ist der erste Generator elektrisch mit einem öffentlichen Stromnetz verbunden und erzeugt für dieses elektrischen Strom, solange die Antriebsverbindung des ersten Generators mit der Brennkraftmaschine besteht. Bei der Durchführung des Verfahrens ist außerdem der zweite Generator elektrisch mit einem galvanisch vom öffentlichen Stromnetz getrennten Eigenversorgungsstromnetz verbunden und erzeugt für das Eigenversorgungsstromnetz elektrischen Strom, solange die Antriebsverbindung des zweiten Generators mit der Brennkraftmaschine besteht.
Während der Durchführung des Verfahrens wird die Brennstoffzufuhr der Brennkraftmaschine des Blockkraftheizwerks in Abhängigkeit von der für den wenigstens einen thermischen Verbraucher geforderten Heizleistung verstellt zwischen einem Vollastbetrieb, in welchem die Brennkraftmaschine mit maximaler Brennstoffzufuhr arbeitet und ein maximales Abtriebsdrehmoment erzeugt, und einem Teillastbetrieb, in welchem die Brennstoffzufuhr - und folglich auch das Abtriebsdrehmoment - der Brennkraftmaschine gegenüber dem Vollastbetrieb reduziert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Drehzahl der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine unabhängig von der tatsächlichen Brennstoffzufuhr auf einen vorbestimmten Drehzahl-Sollwert geregelt. Auf diese Weise wird ein stabiler Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet. Insbesondere wird vermieden, dass die Drehzahl der Abtriebswelle unter einen Schwellwert absinkt, unterhalb dessen aus technischen Gründen eine Fehlfunktion der Brennkraftmaschine nicht ausgeschlossen werden kann.
Bevorzugt wird die von der Brennkraftmaschine im Betrieb erzeugte Abtriebsleistung in Abhängigkeit von einem Eigenbedarf des Eigenversorgungsstromnetzes als erste bzw. zweite Antriebsleistung auf die beiden Generatoren verteilt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine zum Antreiben des zweiten Generator genutzt, so dass der zweite Generator die momentane vom Eigenversorgungsstromnetz benötigte elektrische Leistung erzeugt. Die verbleibende Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine, die nicht zum Antreiben des zweiten Generators benötigt wird, kann somit bei dieser Ausführungsform zum Antreiben des ersten Generators genutzt werden, so dass der erste Generator elektrische Leistung zum Einspeisen in das öffentliche Stromnetz erzeugt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Generator einen ersten Stator mit Statorwicklungen und wenigstens einen zweiten Stator mit Statorwicklungen. Der/Die vorhandene(n) zweite(n) Stator(en) kann/können bei dieser Ausführungsform jeweils einzeln in Abhängigkeit von der momentanen Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine und in Abhängigkeit vom momentanen Bedarf an elektrischer Leistung für das Eigenversorgungsstromnetz elektrisch mit diesem Eigenversorgungsstromnetz verbunden oder von diesem getrennt werden. Bei dieser Ausführungsform kann vom zweiten Generator durch „Zuschalten“ von zweiten Statoren genau dann mehr elektrische Leistung erzeugt werden, wenn diese auch vom Eigenversorgungsstromnetz benötigt wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die insbesondere mit der voranstehend erläuterten Ausführungsform kombiniert werden kann, umfasst der erste Generator einen ersten Stator mit Statorwicklungen und wenigstens eine zweiten Stator mit Statorwicklungen. Auch bei dieser Ausführungsform kann/können der/die vorhandene(n) zweite(n) Stator(en) jeweils einzeln in Abhängigkeit von der momentanen Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine und in Abhängigkeit vom momentanen Bedarf an elektrischer Leistung für das öffentliche Stromnetz zur Stromerzeugung elektrisch mit diesem öffentlichen Stromnetz verbunden oder von diesem getrennt werden. Bei dieser Ausführungsform kann vom ersten Generator durch „Zuschalten“ von zweiten Statoren diejenige elektrische Leistung erzeugt werden, die nicht vom Eigenversorgungsstromnetz benötigt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Verfahren in einer Steuerungs-/Regelungseinrichtung durchgeführt, welche die Brennkraftmaschine und die beiden Generatoren ansteuert. Mittels der Steuerungs-/Regelungseinrichtung können bevorzugt auch die voranstehend erläuterten (Teil-)Kupplungen sowie die vorhandenen elektrischen Schalter gesteuert werden.
Zweckmäßig ist diese Steuerungs-/Regelungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie die beiden Generatoren nicht elektrisch miteinander verbindet. Auf diese Weise wird die erfindungswesentliche galvanische Trennung der beiden Generatoren und die damit verbundene Trennung des öffentlichen Stromnetzes vom Eigenversorgungsstromnetz sichergestellt.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Blockheizkraftwerks in schematischer, stark vereinfachter Darstellung,
2a,b das Blockheizkraftwerk der 1 jeweils in einer Detailansicht, in welcher der Aufbau der beiden Generatoren genauer dargestellt ist,
3 eine Variante des Beispiels der 1.

1 illustriert in schematischer Darstellung ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Blockheizkraftwerks 1. Das Blockheizkraftwerk 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 2, die wiederum einen Abgasstrang 16 zum Abführen des in den Zylindern (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 2 erzeugten Abgases A aus der Brennkraftmaschine 2 aufweist. Ferner umfasst die Brennkraftmaschine 2 eine Abtriebswelle 3, über welche die von der Brennkraftmaschine 2 erzeugte mechanische Abtriebsleistung bereitgestellt wird. Ferner umfasst das Blockheizkraftwerk 1 einen Heizkreislauf 4, an welchen ein thermischer Verbraucher 20 - im Beispiel der Figuren ist dieser exemplarisch als Heizkörper 21 dargestellt - thermisch gekoppelt werden kann. In dem Heizkreislauf 4 zirkuliert ein Heizmedium H, bei welchem es sich beispielsweise um Heizwasser handeln kann. Der Heizkreislauf 4 ist mittels eines ersten Wärmeübertragers 5a thermisch mit dem Abgasstrang 16 der Brennkraftmaschine 2 verbunden. Ferner umfasst das Blockheizkraftwerk 1 einen Kühlkreislauf 6, in welchem zum Kühlen der Zylinder der Brennkraftmaschine 2 ein Kühlmedium K zirkuliert.
Entsprechend 1 ist der Heizkreislauf 4 mittels eines zweiten Wärmeübertragers 5b thermisch mit dem Heizkreislauf 4 verbunden. Des Weiteren kann das Blockheizkraftwerk 1 auch einen in 1 nicht näher dargestellten Ölkreislauf zum Kühlen des von der Brennkraftmaschine 2 benötigten Motoröls aufweisen. In diesem Fall kann besagter Ölkreislauf über einen weiteren, dritten Wärmeübertrager - in den Figuren nicht dargestellt - ebenfalls thermisch mit dem Heizkreislauf 4 verbunden sein. Ferner kann das Blockheizkraftwerk 1 auch einen in 1 nicht näher dargestellten Niedertemperaturgemisch-Kühlwasserkreislauf zum Kühlen des vor der Verbrennung in der Brennkraftmaschine 2 verdichteten Brennstoffgemisches aufweisen.
Ferner umfasst das Blockheizkraftwerk 1 einen ersten elektrischen Generator 7a und einen zweiten elektrischen Generator 7b. Die beiden elektrischen Generatoren 7a, 7b sind galvanisch voneinander getrennt und mit der Abtriebswelle 3 der Brennkraftmaschine 2 antriebsverbindbar. Bei im Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine 2 und bestehender Antriebsverbindung mit der Abtriebswelle 3 erzeugen die beiden elektrischen Generatoren 7a, 7b unabhängig voneinander elektrische Energie. Im Beispiel der 1 sind die beiden Generatoren 7a, 7b auf derselben Seite der Brennkraftmaschine 2 angeordnet.
Gemäß 1 sind die beiden Generatoren 7a, 7b über ein gemeinsames Getriebe 8 mit der Brennkraftmaschine 2 antriebsverbunden, welches hierzu einen Getriebeantrieb 9 zum Koppeln mit der Abtriebswelle 3 der Brennkraftmaschine 2 und zwei Getriebeabtriebe 10a, 10b zum Koppeln mit dem ersten bzw. zweiten Generator 7a, 7b aufweist.
Im Beispiel der 1 ist das Getriebe 8 als sogenanntes Verteilergetriebe 11 ausgebildet. Um die beiden Generatoren 7a, 7b gemeinsam mit der Abtriebswelle 3 der Brennkraftmaschine 2 wahlweise koppeln oder entkoppeln zu können, erfolgt die Antriebsverbindung des Getriebes 8 mit der Brennkraftmaschine 2 über eine gemeinsame Kupplung 12, die im Antriebsstrang der Brennkraftmaschine 2, zwischen dem Getriebe 8 bzw. dem Verteilergetriebe 11 und der Abtriebswelle 3 angeordnet ist. Die Kupplung 12 ist zwischen einem Kupplungszustand, in welchem das Getriebe 8 mit der Brennkraftmaschine 2 antriebsverbunden ist, und einem entkoppelten Zustand, in welchem diese Antriebsverbindung unterbrochen bzw. aufgehoben ist, verstellbar.
Im Beispiel der 1 sind die beiden Generatoren 7a, 7b auch unabhängig voneinander mit der Brennkraftmaschine 2 antriebsverbindbar. Hierzu ist der erste Generator 7a mittels einer ersten Teilkupplung 13a unabhängig vom zweiten Generator 7b entkoppelbar mit der Abtriebswelle 3 der Brennkraftmaschine 2 antriebsverbunden. Dabei ist der erste Generator 7a über die erste Teilkupplung 13a entkoppelbar mit dem ersten Getriebeabtrieb 10a des Getriebes bzw. des Verteilergetriebes 11 antriebsverbunden. In analoger Weise zur Kupplung 12 ist auch die erste Teilkupplung 13a zwischen einem Kupplungszustand, in welchem der erste Generator 7a mit dem der Brennkraftmaschine 2 antriebsverbunden ist, und einem entkoppelten Zustand, in welchem diese Antriebsverbindung unterbrochen bzw. aufgehoben ist, verstellbar.
Der zweite Generator 7b kann elektrisch mit einem privaten elektrischen Stromnetz 14 - dem einschlägigen Fachmann als sog. „Eigenversorgungsstromnetz“ oder „Insel-Stromnetz“ bekannt - verbunden werden, welches galvanisch getrennt von einem öffentlichen Stromnetz 15 ist. Somit kann die vom zweiten elektrischen Generator 7b erzeugte elektrische Energie dem Eigenversorgungsstromnetz 14 zur Verfügung gestellt werden, ohne dass es dadurch zu Störungen im öffentlichen Stromnetz 15 kommt. Der erste Generator 7a ist hingegen elektrisch nicht mit dem privaten elektrischen Eigenversorgungsstromnetz 14 verbunden, ist also stets galvanisch von diesem getrennt. Stattdessen kann der erste Generator 7a elektrisch mit dem öffentlichen Stromnetz 15 verbunden werden. Somit kann der erste elektrische Generator 7a dazu verwendet werden, Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 2 zur Erzeugung elektrischer Energie zu verwenden, die nicht für das elektrische Eigenversorgungsstromnetz 14 benötigt wird. Diese elektrische Energie kann gegen Vergütung in das öffentliche Stromnetz 15 eingespeist werden. Der zweite Generator 7b kann nicht mit dem öffentlichen Stromnetz 15 verbunden werden. Dies erweist sich als vorteilhaft, wenn gesetzliche Regelungen bestehen, die eine elektrische Verbindung des Eigenversorgungsstromnetzes 14 mit dem öffentlichen Stromnetz 15 verbieten oder nur in Verbindung mit der Entrichtung von entsprechenden Gebühren erlauben. In analoger Weise zum ersten Generator 7a ist auch der zweite Generator 7b mittels einer zweiten Teilkupplung 13b unabhängig vom ersten Generator 7a entkoppelbar mit der Abtriebswelle 3 der Brennkraftmaschine 2 antriebsverbunden. Dabei ist der zweite Generator 7b über die zweite Teilkupplung 13b entkoppelbar mit dem zweiten Getriebeabtrieb 10b des Getriebes 8 bzw. des Verteilergetriebes 11 antriebsverbunden. In analoger Weise zur Kupplung 12 bzw. zur ersten Teilkupplung 13a ist auch die zweite Teilkupplung 13b zwischen einem Kupplungszustand, in welchem der zweite Generator 7b mit dem der Brennkraftmaschine 2 antriebsverbunden ist, und einem entkoppelten Zustand, in welchem diese Antriebsverbindung unterbrochen bzw. aufgehoben ist, verstellbar.
Somit können die beiden Generatoren 7a, 7b einzeln vom Abtriebsstrang entkoppelt werden, beispielsweise solange von diesen keine elektrische Energie, insbesondere zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz 15 bzw. das Eigenversorgungsstromnetz 14, erzeugt werden soll.
Eine Antriebsverbindung der beiden Generatoren 7a, 7b miteinander - bei gleichzeitiger Entkopplung der beiden Generatoren 7a, 7b von der Abtriebswelle 3 mittels der Kupplung 12 - erlaubt einen Notbetrieb des Blockheizkraftwerks 1, falls die Brennkraftmaschine 2 aufgrund eines technischen Defekts nicht ordnungsgemäß arbeitet oder vollständig ausgefallen ist. In diesem Fall werden die beiden Generatoren 7a, 7b mittels der Kupplung 12 von der Abtriebswelle 3 entkoppelt. Somit kann einer der beiden Generatoren 7a, 7b - falls er als Motor-Generator ausgestaltet ist - den jeweils anderen Generator 7b, 7a antreiben, so dass letzterer elektrischen Strom erzeugen kann. Für besagten Notbetrieb ist zwischen der Brennkraftmaschine 2 und den beiden Generatoren 7a, 7b ein kinetischer Zwischenspeicher 36 zum Zwischenspeichern der von der Brennkraftmaschine 2 erzeugten kinetischen Energie angeordnet, der hierfür ein in 1 nur grobschematisch angedeutetes Schwungrad 37 umfassen kann.
Im Falle eines solchen Notbetriebs kann mithilfe des Zwischenspeichers 36 unmittelbar nach Eintritt des Ausfalls bzw. der Störung der Brennkraftmaschine 2 aktiviert werden, so dass, insbesondere für das Eigenstromversorgungsnetz 14, eine unterbrechungsfreie elektrische Stromversorgung gewährleistet werden kann. In einem solchen Notbetrieb kann der erste elektrische Generator 7a - entkoppelt von der Abtriebswelle 3 der Brennkraftmaschine 2 - als elektrischer Motor arbeiten, der vom öffentlichen Stromnetz elektrische Energie bezieht und diese als mechanische Arbeit zum Antreiben des zweiten Generators 7b bereitstellt, welcher wiederum elektrische Energie für das Eigenstromversorgungsnetz 14 erzeugt.
2a zeigt den ersten Generator 7a in einer Detaildarstellung, die 2b analog zu 2a den zweiten Generator 7b in einer Detaildarstellung. Gemäß 2a umfasst der erste Generator 7a einen ersten Stator 30a mit Statorwicklungen 30.1a und einen zweiten Stator 30b mit Statorwicklungen 30.1b. Für die elektrische Stromerzeugung besitzt der erste Generator 7a einen mit seinen Statoren 30a und 30b zusammenwirkenden und relativ zu diesem drehverstellbaren ersten Rotor 33a mit einer vorbestimmten ersten Anzahl n1 an ersten Polpaaren p1 aus magnetischen Polen. Der im ersten Stator 30a erzeugte elektrische Strom kann über eine erste elektrische Versorgungsleitung 34a in das öffentliche Stromnetz 15 eingespeist werden. Entsprechend weist gemäß 2b der zweite Generator 7b einen Stator 31a mit Statorwicklungen 31.1a und einen zweiten Stator 31b mit Statorwicklungen 31.1b auf. Für die elektrischen Stromerzeugung besitzt der zweite Generator 7b einen mit den vorhandenen Statoren 31a, 31b zusammenwirkenden zweiten Rotor 33b mit einer vorbestimmten zweiten Anzahl n2 an zweiten Polpaaren p2 an magnetischen Polen. Der im zweiten Stator 31b erzeugte elektrische Strom kann über eine zweite elektrische Versorgungsleitung 34b in das Eigenversorgungsstromnetz 14 eingespeist werden.
Zweckmäßig können die ersten magnetischen Pole bzw. Polpaare p1, sowie, alternativ oder zusätzlich, die zweiten magnetischen Pole bzw. Polpaare p2 durch Magnete, vorzugsweise durch Permanentmagnete, aus einem magnetischen oder magnetisierten Material gebildet sein. Alternativ dazu können die ersten oder/und zweiten magnetischen Pole bzw. Polpaare p1, p2 durch Rotorwicklungen gebildet sein, die bei elektrischer Bestromung ein magnetisches Feld erzeugen, welches besonders bevorzugt ein magnetisches Dipol-Feld sein kann. Auch eine Kombination beider voranstehend erläuterter Varianten ist denkbar.
Die Anzahl n1 an ersten Polpaaren p1 beeinflusst - zusammen mit der Drehzahl d der Abtriebswelle 3 im wärmegeführten Betrieb der Brennkraftmaschine 2 - die Frequenz des vom ersten Generator 7a erzeugten Wechselstroms. Dabei ist die Anzahl n1 idealerweise derart festgelegt, dass die Frequenz des vom ersten Generators 7a erzeugten Wechselstroms der für die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz 15 erforderlichen Netzfrequenz entspricht. Entsprechendes gilt für die Anzahl n2 an zweiten Polpaaren p2 des zweiten Generators 7b. Es versteht sich, dass das Eigenversorgungsstromnetz 14 für eine andere Wechselstrom-Frequenz ausgelegt sein kann als das öffentliche Stromnetz 15, sodass die Anzahl n1 an ersten Polpaaren p1 von der Anzahl an zweiten Polpaaren n2 verschieden gewählt sein kann.
Typischerweise besitzt das öffentliche Stromnetz 15 eine Netzfrequenz von 50Hz. Auch das Eigenversorgungsstromnetz 14 privater Haushalte weist in der Regel eine Netzfrequenz von 50 Hz auf. In bestimmten Fällen, insbesondere wenn elektrischer Strom mit erhöhter Stromqualität erzeugt werden soll, kann das Eigenstromversorgungsstromnetz 14 aber mit einer höheren Netzfrequenz, beispielweise von 400 Hz, betrieben werden.
Der zweite Stator 30b des ersten Generators 7a kann mittels eines ersten elektrischen Schalters 35a wahlweise elektrisch parallel zu dessen ersten Stator 30a geschaltet oder elektrisch von diesem getrennt werden. Der erste Generator 7a besitzt im Beispiel der 2 also zwei kaskadierte Statoren 30a, 30b. In einer Weiterbildung des Beispiels kann auch eine größere Anzahl an Statoren vorgesehen sein, die über einen oder mehrere elektrischen Schalter oder auf andere geeignete Weise mit den anderen Statoren des ersten Generators elektrisch parallel geschaltet oder von diesen getrennt werden kann (in 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt). Der in den Statoren 30a, 30b des ersten Generators 7a erzeugte elektrische Strom kann über eine erste elektrische Versorgungsleitung 34a in das öffentliche Stromnetz 15 eingespeist werden. Je nachdem, wie viel elektrische Leistung vom ersten Generator 7a erzeugt und in das öffentliche Stromnetz 15 eingespeist werden soll, können die einzelnen Statoren 30a, 30b elektrisch parallel zueinander geschaltet werden.
Der zweite Generator 7b mit seinen, jeweils Statorwicklungen 31.1a und 31.1b aufweisenden Statoren 31a, 31b, die mittels des zweiten elektrischen Schalters 35b wahlweise elektrisch parallel zueinander geschaltet oder elektrisch von diesem getrennt werden können, ist in analoger Weise zum ersten Generator 7a aufgebaut. Der im zweiten Stator 31b erzeugte elektrische Strom kann - wie in 1 gezeigt - über eine zweite elektrische Versorgungsleitung 34b in das Eigenversorgungstromnetz 14 eingespeist werden.
Das Blockheizkraftkraftwerk 1 weist eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung 40 zur Steuerung/Regelung der Brennkraftmaschine 2 und der beiden Generatoren 7a, 7b auf. Mittels der Steuerungs-/Regelungseinrichtung 40 kann das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 40 steuert die Brennkraftmaschine 2 und die beiden Generatoren 7a, 7b an. Hierzu können geeignete elektrische Steuerleitungen (in den 1 nur grobschematisch angedeutet) zwischen der Steuerungs-/Regelungseinrichtung 40 und der Brennkraftmaschine 2 sowie den beiden Generatoren 7a, 7b vorgesehen sein. Für die Ausführung des Verfahren kann die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 40 eine Steuereinheit und eine Speichereinheit aufweisen, wobei in letzterer Computerprogrammcode abgelegt sein kann, welcher von der Steuereinheit ausgeführt wird. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 40 ist dabei derart ausgebildet, dass sie die beiden Generatoren 7a, 7b nicht elektrisch miteinander verbindet. Auf diese Weise ist die erfindungswesentliche galvanische Trennung der beiden Generatoren 7a, 7b und somit auch die galvanische Trennung des öffentlichen Stromnetzes 15 vom Eigenversorgungsstromnetz 14 sichergestellt. Im Zuge der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist einer der beiden Generatoren 7a, 7b mit der Brennkraftmaschine 2 antriebsverbunden. Gemäß dem Verfahren ist der erste Generator 7a elektrisch mit dem öffentlichen Stromnetz 15 verbunden und erzeugt für dieses elektrischen Strom. Gemäß dem Verfahren ist der zweite Generator 7b elektrisch mit einem galvanisch vom öffentlichen Stromnetz 15 getrennten Eigenversorgungsstromnetz 14 verbunden und erzeugt für dieses elektrischen Strom.
Zweckmäßig wird das Blockheizkraftwerk 1 in einem sogenannten wärmegeführten Betriebsmodus betrieben, in welchem die tatsächliche Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine 2 wenigstens 50% der maximal möglichen Abtriebsleistung beträgt. Dies wird durch eine entsprechende Anpassung der Brennstoffzufuhr in die Brennkraftmaschine 2 erreicht. Diese Anpassung geschieht derart, dass die von der Brennkraftmaschine 2 erzeugte Abwärme ausreicht, um den thermischen Verbraucher 20 mit der erforderlichen Menge an Wärmeenergie zu versorgen. Bei maximal möglicher Ausgangsleistung arbeitet die Brennkraftmaschine im sogenannten Vollastbetrieb, bei gegenüber der maximal möglichen Ausgangsleistung reduzierter Ausgangsleistung arbeitet die Brennkraftmaschine im sogenannten Teillastbetrieb.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine 2 wird eine Drehzahl d der Abtriebswelle 3 der Brennkraftmaschine 2 auf einen vorbestimmten Drehzahl-Sollwert d_Soll geregelt. Mittels einer derartigen Regelung der Drehzahl d wird verhindert, dass diese einen minimal zulässigen Schwellwert unterschreitet, unterhalb welchem die ordnungsgemäße Funktion der Brennkraftmaschine 2 und somit des gesamten Blockheizkraftwerks 1 aus technischen Gründen nicht mehr gewährleistet ist. Vor allem soll durch die Einhaltung des minimal zulässigen Schwellwert eine vollständige und saubere Verbrennung des in die Brennkraftmaschine 2 eingebrachten Brennstoffs gemisches gewährleistet werden, so dass die gesetzlich geltenden Emissionsgrenzwerte eingehalten werden. Auch darf die Ausgangsleistung im Teillastbetreib der Brennkraftmaschine einen zulässigen Schwellwert nicht unterschreiten welche die ordnungsgemäße Funktion der Brennkraftmaschine 2 und somit des gesamten Blockheizkraftwerks 1 aus technischen Gründen nicht mehr gewährleistet. Insbesondere soll durch Einhaltung des minimal zulässigen Schwellwerts der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 2 eine zu geringe Kolbenausdehnung der beweglichen Kolben der Brennkraftmaschine 2 vermieden werden, so dass ein damit verbundener, unerwünschter Schmieröleintrag in die Brennkammer eines jeweiligen Zylinders verhindert wird.
Darüber hinaus wird - bei geeigneter bzw. angepasster Festlegung der oben erläuterten Polpaare p1, p2 in den beiden Generatoren 7a, 7b - durch die Regelung der Drehzahl d sichergestellt, dass der von den beiden Generatoren 7a, 7b erzeugte elektrische Wechselstrom die jeweils zur Einspeisung in das das öffentliche Netz 15 bzw. in das Eigenversorgungsstromnetz 14 gewünschte Netzfrequenz f1 bzw. f2 aufweist. Hierfür gilt folgender, dem einschlägigen Fachmann bekannten Zusammenhang: d_soll = f1/p1 bzw. d_soll = f2/p2. Typischerweise beträgt die Netzfrequenz f des öffentlichen Stromnetzes 50Hz. Somit ergeben sich gemäß der sogenannten 50Hz-Regel verschiedene Kombinationen aus erforderlicher Drehzahl d der Abtriebswelle 3 und Anzahl an Polpaaren p1 des ersten Rotors 33a des ersten Generators 7a. Möglich ist beispielsweise ein Betrieb der Brennkraftmaschine 2 mit zwei ersten Polpaaren p1 und mit einer Drehzahl d = 1500 Umdrehungen/Minute. Alternativ dazu ist ein Betrieb der Brennkraftmaschine 2 mit vier ersten Polpaaren p1 bei einer Drehzahl d = 750 Umdrehungen/Minute. Für das Eigenversorgungsstromnetz 14 kann die Netzfrequenz f2 beispielsweise 400Hz betragen. In diesem Fall bietet es sich an, den Rotor 33b des zweiten Generators 7b mit p2 = 16 Polpaaren auszustatten, wenn die Abtriebswelle 3 mit einer Soll-Drehzahl d_Soll = 1500 Umdrehungen/Minute betrieben werden soll.
Für den Fall, dass bei einer bestimmten Solldrehzahl d_Soll und vorgegebenen Netzfrequenzen f1, f2 eine optimale Anpassung der Anzahl an ersten und zweiten Polpaaren p1, p2 nicht möglich ist, bietet es sich an, einen der beiden Generatoren - beispielsweise den zweiten Generator 7b - über ein Übersetzungsgetriebe mit der Abtriebswelle 3 in Antriebsverbindung zu setzten, welches die Drehzahl des Rotors dieses Generators 7b gegenüber der Drehzahl d der Abtriebswelle 3 vergrößert oder verkleinert. Beträgt die gewünschte Netzfrequenz f1 des öffentlichen Stromnetzes 15 f1 = 50Hz und die Netzfrequenz f2 des Eigenversorgungsstromnetzes f2 = f60 Hz, so kann durch Wahl der ersten Polpaare zu p1 = 2 und der zweiten Polpaare zu p2 = 2 eine optimale Anpassung erzielt werden, wenn zwischen der Abtriebswelle 3 und dem zweiten Rotor 33b ein Übersetzungsgetriebe vorgesehen wird, welches die Drehzahl d der Abtriebswelle 3 um einen Faktor 1,2 ins Schnelle übersetzt. Hierzu ist das Übersetzungsgetriebe eingangsseitig mit der Abtriebswelle verbunden. Auf diese Weise wird eine Rotor-Drehzahl des zweiten Rotors 33b um den Faktor 1,2 gegenüber der Drehzahl d der Abtriebswelle 3 erhöht. Die Drehzahl d der Abtriebswelle, welche im Betrieb der Brennkraftmaschine 2 der Soll-Drehzahl dSoll = 1500 U/min entspricht, liegt eingangsseitig am Übersetzungsgetriebe an beträgt nach Übersetzung um den Faktor 1,2 ausgangsseitig 1800U/min, so dass der zweite Rotor 33b mit der für eine Netzfrequenz f2 = 60 Hz idealen Drehzahl rotiert.
Die von der Brennkraftmaschine 2 im Betrieb erzeugte Abtriebsleistung wird in Abhängigkeit vom Eigenstrombedarf des Eigenversorgungsstromnetzes 14 als erste und zweite Antriebsleistung P1, P2 auf den ersten bzw. zweiten Generator 7a, 7b verteilt. Die an der Abtriebswelle 3 bereitgestellte Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine 2 wird dabei derart zum Antreiben des zweiten Generator 7b genutzt, dass von diesem die momentane vom Eigenversorgungsstromnetz 14 angeforderte elektrische Leistung erzeugt wird. Die nicht zum Antreiben des zweiten Generators 7b erforderliche verbleibende Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine 2 kann zum Antreiben des ersten Generators 7a verwendet werden, so dass dieser elektrische Leistung zum Einspeisen in das öffentliche Stromnetz 15 erzeugt.
Für eine optimierte Stromerzeugung können die vorhandenen zweiten Statoren 31b des zweiten Generators 7b einzeln in Abhängigkeit von der momentanen Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine 2 und in Abhängigkeit vom momentanen Bedarf an elektrischer Leistung im Eigenversorgungsstromnetz 14 zur Stromerzeugung elektrisch mit diesem verbunden oder von diesen getrennt werden. Entsprechend können die einzelnen zweiten Statoren 30b des ersten Generators 7a einzeln in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Abtriebsleistung elektrisch mit dem öffentlichen Stromnetz 15 verbunden oder von diesem getrennt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die gesamte von der Brennkraftmaschine 2 erzeugte Abtriebsleistung für die elektrische Stromerzeugung und somit auch zur Einspeisung des erzeugten elektrischen Stroms in das Eigenversorgungsstromnetz 14 bzw. in das öffentliche Stromnetz 15 genutzt wird.
Einer der beiden Generatoren 7a, 7b oder beide elektrische Generatoren 7a, 7b können optional als Motor-Generator ausgebildet sein. Ein solcher Motor-Generator kann in dem Fachmann bekannter Weise in zwei Betriebsmodi betrieben werden: In einem ersten Betriebsmodus arbeitet der Motor-Generator als herkömmlicher Generator und wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um. In einem zweiten Betriebsmodus arbeitet der Motor-Generator als elektrischer Motor und wandelt bereitgestellte elektrische Energie in mechanische Energie um. Die Ausbildung des ersten Generators 7a als Motor-Generator ermöglicht die bereits erwähnte Realisierung eines Notstrombetriebs des Blockheizkraftwerks 1, insbesondere bei Ausfall der Brennkraftmaschine 2. In diesem Fall kann der erste Generator 7a entsprechend dem zweiten Betriebsmodus als alternatives Antriebssystem arbeiten, welche elektrische Energie aus dem öffentlichen Stromnetz 15 beziehen und auf diese Weise den zweiten Generator 7b antreibt, so dass dieser elektrische Energie für das Eigenversorgungsstromnetz 14 erzeugen kann. Grundsätzlich ist aber auch eine Ausbildung des zweiten Generators 7b als Motor-Generator denkbar. In diesem Fall kann die in einem im Eigenversorgungsstromnetz 14 vorhandenen elektrischen Energiespeicher, beispielsweise einer wiederaufladbaren Batterie, gespeicherte elektrische Energie dazu verwendet werden, den ersten Generator 7a anzutreiben und somit elektrische Energie für das öffentliche Stromnetz 15 zu erzeugen.
Die voranstehend erläuterten Varianten können, soweit sinnvoll, miteinander kombiniert werden. In einer ersten vereinfachten Variante des Beispiels der 1 kann auf die gemeinsame Kupplung 12 sowie, alternativ oder zusätzlich, auf eine oder beide Teilkupplungen 13a, 13b, verzichtet sein. In einer zweiten vereinfachten Variante des Beispiels der 1 kann auf das Getriebe 8 verzichtet sein. Bei dieser Variante können die beiden Generatoren 7a, 7b direkt mit der Abtriebswelle 3 der Brennkraftmaschine 2 antriebsverbunden sein.
Mittels der Steuerungs-/Regelungseinrichtung 40 können bevorzugt auch die voranstehend erläuterten (Teil-)Kupplungen 12, 13a, 13b sowie die elektrischen Schalter 35a, 35b gesteuert werden.
3 zeigt eine Variante des Beispiels der 1 in einer Teilansicht. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede des Beispiels der 3 gegenüber dem Beispiel der 1 eingegangen. Im Beispiel der 3 ist der erste Generator 7a über den zweiten Generator 7b mit der Abtriebswelle 3 der Brennkraftmaschine 2 antriebsverbunden. Diese Variante realisiert antriebstechnisch eine Reihenschaltung der beiden Generatoren 7a, 7b hinter der Abtriebswelle 3. Bei dieser Variante kann insbesondere die Bereitstellung eines Verteilergetriebes entfallen. Die beiden Generatoren 7a, 7b können wie dargestellt mittels einer Teilkupplung 13a entkoppelbar miteinander antriebsverbunden sein. Somit ist es möglich, den nachgeschalteten Generator 7a von der Abtriebswelle 3 der Brennkraftmaschine 2 abzukoppeln, falls von diesem keine elektrische Energie erzeugt werden soll. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die gesamte Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine 2 für den zweiten Generator 7b, also zur Stromerzeugung für das Eigenversorgungsstromnetz 14, benötigt wird.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Blockkraftheizwerks, welches umfasst: - eine Brennkraftmaschine (2), die eine Abtriebswelle (3) und einen Abgasstrang (16) aufweist, - einen Heizkreislauf (4), in welchem wenigstens ein thermischer Verbraucher (20) angeordnet ist, und welcher über einen (ersten) Wärmeübertrager thermisch mit dem Abgasstrang (16) der Brennkraftmaschine (2) verbunden ist, - einen ersten elektrischen Generator (7a) und einen galvanisch vom ersten Generator (7a) getrennten elektrischen Generator (7b), - wobei gemäß dem Verfahren wenigstens einer der beiden Generatoren (7a, 7b) mit der Brennkraftmaschine (2) antriebsverbunden ist, - wobei gemäß dem Verfahren der erste Generator (7a) elektrisch mit einem öffentlichen Stromnetz (15) verbunden ist, so dass er für dieses elektrischen Strom erzeugt oder erzeugen kann, - wobei gemäß dem Verfahren der zweite Generator (7b) elektrisch mit einem galvanisch vom öffentlichen Stromnetz (15) getrennten Eigenversorgungsstromnetz (14) verbunden ist, so dass er für dieses elektrischen Strom erzeugt oder erzeugen kann,
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahl (d) der Abtriebswelle (3) der Brennkraftmaschine (2) unabhängig von der tatsächlichen Brennstoffzufuhr auf einen vorbestimmten Drehzahl-Sollwert (d_Soll) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Brennkraftmaschine (2) im Betrieb erzeugte Abtriebsleistung in Abhängigkeit von einem Eigenbedarf des Eigenversorgungsstromnetzes (14) als erste bzw. zweite Antriebsleistung auf die beiden Generatoren (7a, 7b) verteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine (2) zum Antreiben des zweiten Generator (7b) genutzt wird, so dass von diesem die momentane vom Eigenversorgungsstromnetz (14) benötigte elektrische Leistung erzeugt wird; und dass - die verbleibende Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine (2), die nicht zum Antreiben des zweiten Generators (7b) benötigt wird, zum Antreiben des ersten Generators (7a) genutzt wird, so dass dieser elektrische Leistung zum Einspeisen in das öffentliche Stromnetz (15) erzeugt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Generator (7b) einen ersten Stator (31a) mit Statorwicklungen (31.1a) und wenigstens einen zweiten Stator (31b) mit Statorwicklungen (31.1b) umfasst, wobei die vorhandenen zweiten Statoren (31b) einzeln in Abhängigkeit von der momentanen Abtriebsleistung der Brennkraftmaschine (2) und in Abhängigkeit vom momentanen Bedarf an elektrischer Leistung im Eigenversorgungsstromnetz (14) zur Stromerzeugung elektrisch mit diesem verbunden oder von diesem getrennt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Generator (7a) einen ersten Stator (30a) mit Statorwicklungen (30.1a.) und wenigstens einen zweiten Stator (30b) mit Statorwicklungen (30.1b) umfasst, wobei die vorhandenen zweiten Statoren (30b) einzeln in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Abtriebsleistung elektrisch mit dem öffentlichen Stromnetz (15) verbunden oder von diesem getrennt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einer Steuerungs-/Regelungseinrichtung (40) durchgeführt wird, welche die Brennkraftmaschine (2) und die beiden Generatoren (7a, 7b) ansteuert.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs-/Regelungseinrichtung (40) derart ausgebildet ist, dass sie die beiden Generatoren (7a, 7b) nicht elektrisch miteinander verbindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Generator (7a) elektrisch nicht mit dem (privaten) elektrischen Eigenversorgungsstromnetz (14) verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Generator (7a) wenigstens zwei zweite Statoren (30b) aufweist, die unabhängig voneinander trennbar elektrisch, vorzugsweise in einer Parallelschaltung, mit dem ersten Stator (30a) des ersten Generators (7a) verbunden sind; oder/und dass - der zweite Generator (7b) wenigstens zwei zweite Statoren (31b) aufweist, die unabhängig voneinander trennbar elektrisch, vorzugsweise in einer Parallelschaltung, mit dem ersten Stator (31a) des zweiten Generators (7b) verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Generator (7a) zur elektrischen Stromerzeugung einen mit seinen Statoren (30a, 30b) zusammenwirkenden ersten Rotor (33a) mit einer vorbestimmten ersten Anzahl (n1) an ersten Polpaaren (p1) an magnetischen Polen aufweist; oder/und - der zweite Generator (7b) zur elektrischen Stromerzeugung einen mit seinen Statoren (31a, 31b) zusammenwirkenden zweiten Rotor (33b) mit einer vorbestimmten zweiten Anzahl (n2) an zweiten Polpaaren (p2) an magnetischen Polen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass - die ersten oder/und zweiten magnetischen Polpaare (p1, p2) bzw. magnetischen Pole durch Magnete, vorzugsweise durch Permanentmagnete, aus einem magnetischen oder magnetisierten Material gebildet werden, oder/und dass - die ersten oder/und zweiten magnetischen Polpaare (p1, p2) bzw. Polpaare durch Rotorwicklungen gebildet werden, die bei elektrischer Bestromung ein magnetisches Feld, vorzugsweise ein magnetisches Dipol-Feld, erzeugen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Generatoren (7a, 7b) unabhängig voneinander mit der Brennkraftmaschine (2) antriebsverbindbar sind oder antriebsverbunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Generatoren (7a, 7b) mittels einer gemeinsamen Kupplung (12), die zwischen dem Getriebe (8) und der Abtriebswelle (3) angeordnet ist, von der Abtriebswelle (3) der Brennkraftmaschine (2) entkoppelt werden können.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Generatoren (7a, 7b) mittels einer Teilkupplung (13a) entkoppelbar miteinander antriebsverbunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Generatoren (7a, 7b) über ein Getriebe (8), welches einen Getriebeantrieb (9) zum Koppeln mit der Abtriebswelle (3) der Brennkraftmaschine (2) und zwei Getriebeabtriebe (10a, 10b) zum Koppeln mit den beiden Generatoren (7a, 7b) aufweist, mit der Brennkraftmaschine (2) antriebsverbindbar sind oder antriebsverbunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der erste Generator (7a) mittels einer ersten Teilkupplung (13a) unabhängig vom zweiten Generator (7b) entkoppelbar mit der Abtriebswelle (3) der Brennkraftmaschine (2) antriebsverbunden wird; und dass - der zweite Generator (7b) mittels einer zweiten Teilkupplung (13b) unabhängig vom ersten Generator (7a) entkoppelbar mit der Abtriebswelle (3) der Brennkraftmaschine (2) antriebsverbunden wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Brennkraftmaschine (2) und den beiden Generatoren (7a, 7b) zumindest ein kinetischer Zwischenspeicher (36) zum Zwischenspeichern der von der Brennkraftmaschine (2) erzeugten kinetischen Energie angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der kinetische Zwischenspeicher (36) als Schwungrad (37) ausgebildet ist.
Blockheizkraftwerk (1), - mit einer einen Abgasstrang (16) und eine Abtriebswelle (3) aufweisenden Brennkraftmaschine (2), - mit einem Heizkreislauf (4), an welchen wenigstens ein thermischer Verbraucher (20) koppelbar ist und welcher über einen (ersten) Wärmeübertrager (5a) thermisch mit dem Abgasstrang (16) der Brennkraftmaschine (2) verbunden ist, - mit einem Kühlkreislauf (6) zum Kühlen der Brennkraftmaschine (2), wobei der Heizkreislauf (4) mittels eines zweiten Wärmeübertragers (5b) thermisch mit dem Heizkreislauf (4) verbunden ist, - mit einem ersten elektrischen Generator (7a) und mit einem zweiten elektrischen Generator (7b), die galvanisch voneinander getrennt sind und mit der Brennkraftmaschine (2) antriebsverbindbar oder antriebsverbunden sind, - mit einer Steuerungs-/Regelungseinrichtung (40), die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet/programmiert ist.