Synchrongenerator Auf einen hohen Wirkungsgrad optimiert

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Bei der konsequent auf einen hohen Wirkungsgrad optimierten Version seines Blockheizkraftwerks (BHKW) Dachs wollte Hersteller Senertec beim Generator neue Wege gehen – der Asynchrongenerator hatte ausgedient.

Das 1996 gegründete Maschinenbauunternehmen Senertec Kraft-Wärme-Energiesysteme GmbH hat seinen Sitz in Schweinfurt. Mit mittlerweile rund 125 Mitarbeitern produziert und vermarktet es unter anderem das Mini-Blockheizkraftwerk Dachs, eines der meistverkauften Kraft-Wärme-Kopplungs-Systeme Europas. „Die Wurzeln des Dachs liegen im Hause Fichtel & Sachs“, sagr Roland Engert aus dem Technikcenter von Senertec. Die serienreife Sachs-Wärmepumpe wurde dort zur Heizkraftanlage, dem heutigen Dachs, weiterentwickelt. Ihr Vorteil: Diese Heizung erzeugt zusätzlich Strom. Aus der Abteilung Sachs Energietechnik wurde 1996 die Senertec Kraft-Wärme-Energiesysteme GmbH; hier wurde der Dachs fortan in Serie produziert und stetig weiterentwickelt.

Maximierter Wirkungsgrad

„Schon damals ging es darum, den Wirkungsgrad zu maximieren“, erklärt Engert. „Und auch zu dieser Zeit lieferte AMKmotion den Generator.“ Im Dachs der ersten Generation erfüllte ein Asynchrongenerator für die spezifizierte Motorleistung von 5,5 kW mit einem Wirkungsgrad von 92 Prozent mehr als 30 Jahre die hohen Ansprüche sehr gut. „Den Generator hat Senertec im Dachs in dieser langen Zeit praktisch unverändert eingesetzt. Das spricht für die Qualität und Innovativität der eingesetzten Technik“, sagt Jürgen Kuch, Key Account Manager bei AMKmotion. „Unser Asynchrongenerator verfügte beispielsweise schon damals über einen extra in Frankreich angefertigten Kupferläufer – eine Technologie, die erst in den vergangenen Jahren zum Must-have wurde.“

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Doch auch vor bewährten Systemen macht die Entwicklung nicht halt: Neue Normen und die zunehmende Digitalisierung führten bei Senertec schließlich zur Entscheidung, den Dachs weiterzuentwickeln – als Dachs der zweiten Generation mit modernster Technik und noch effizienter. „Wirkungsgrad, Wirkungsgrad und Wirkungsgrad – das waren die Ziele, die wir uns für den Dachs der zweiten Genration gesetzt hatten“, sagt Roland Engert und lacht.

Generator spielt zentrale Rolle

Eine zentrale Rolle kommt hierbei dem Generator zu. Deshalb wollte Senertec beim Dachs der zweiten Generation einen Synchrongenerator mit Frequenzumrichter installieren. Dieser ist nicht nur leistungs- und frequenzvariabel, sondern wird auch als Startsystem für den Verbrennungsmotor eingesetzt, sodass kein Anlasser mehr notwendig ist. Zudem sollte die Lösung wieder äußerst langlebig, für hohe Schock- und Vibrationsbelastung ausgelegt und resistent gegen Öl- und Abgasnebel sein. Mit diesem Plan wandte sich Senertec schon ganz früh in der Projektphase an seinen langjährigen Technologiepartner AMK Motion.

„Senertec kam mit dem Lastenheft zu uns und stellte uns die entscheidende Frage“, sagt Jürgen Kuch. „Was könnt ihr da machen?“ Die Kirchheimer hatten zwar nicht das Passende im Regal, konnten aber eine maßgeschneiderte Sonderlösung auf Basis eines AMK-Motion-Produkts anbieten. „Wir haben die Aufgabe angenommen und sind zusammen mit Senertec in die Entwicklung gestartet. Wir haben uns oft zusammengesetzt, Ideen gesammelt und gemeinsam an der Lösung geknobelt“, führt Kuch aus.

Wirkungsgrad um fünf Prozent erhöht

Herausgekommen ist dabei ein kleines Meisterwerk: Ein wassergekühlter Synchrongenerator mit 29 Newtonmetern Drehmoment, sieben Kilowatt Leistung und einem Wirkungsgrad von 95,5 Prozent. Besonderes Schmankerl: Der Läufer wird direkt auf die Kurbelwelle des Dachs montiert. „Damit entfallen eine Getriebestufe und die separate Lagerung. Wir konnten den Wirkungsgrad um insgesamt fünf Prozent weiter erhöhen, die Lösung ist kompakter und leichter“, zählt Engert die Vorteile auf. Auch wenn gerade das geringere Gewicht zu weiteren Herausforderungen führte. „Es beeinflusste erwartungsgemäß den Schwerpunkt und die komplette schwingungstechnische Entkopplung des Aggregats“, ergänzt Thomas Seufert, Teamleiter Einkauf und Lieferantenbetreuer bei Senertec. „Dies musste komplett neu analysiert, berechnet und neu dimensioniert werden.“

MQ15-Steckverbinder

Strom muss einfach fließen

Besonders die vorbildliche Zusammenarbeit auf Augenhöhe war für Senertec ein Highlight bei diesem Projekt. „Wir sind gemeinsam einen langen Weg gegangen“, fasst Roland Engert zusammen. „Dabei war stets ein offener Umgang miteinander gegeben, wir arbeiteten immer konstruktiv und lösungsorientiert.“

Enge Zusammenarbeit der Teams

Das Team zog auch bei kleineren Stolperern an einem Strang, etwa als sich die ursprünglich vorgesehene Fixierung des Rotors mit einer Schrumpfscheibe als nicht praktikabel erwies. „Wir haben uns an einen Tisch gesetzt, das Problem gemeinsam analysiert und dann eine Lösung gefunden. Und genau so muss ein solches Projekt einfach laufen“, sagt Seufert. 2018 ging der Dachs der zweiten Generation in Serie. Seitdem ist er bei vielen zufriedenen Kunden im Heizungskeller im Einsatz. (jv)

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