Ein Erdgasgenerator ist meist die bessere Wahl, wenn ein Standort über eine zuverlässige Gasleitungsversorgung verfügt und das Aggregat viele Stunden im Jahr zur Hauptstromversorgung, im Dauerbetrieb oder zur Spitzenlastabdeckung läuft, da der Kraftstoff in vielen Märkten pro Energieeinheit günstiger ist, die Ölwechselintervalle länger sind und die Emissionen niedriger ausfallen. Ein Dieselgenerator ist meist die bessere Wahl für die Notstromversorgung, abgelegene Standorte und mobile Einsätze, da er seinen Kraftstoff vor Ort lagert, große Lastsprünge schnell aufnimmt und bei gleicher kW-Leistung typischerweise weniger in der Anschaffung kostet.
Die wichtigsten Erkenntnisse
- Erdgasaggregate verwenden fremdgezündete Hubkolbenmotoren; Dieselaggregate arbeiten mit Selbstzündung und weisen bei gleichem Hubraum im Allgemeinen eine höhere Leistungsdichte auf.
- Bei Diesel wird der Kraftstoff vor Ort gelagert, während Leitungsgas vom Versorgungsnetz abhängt. Dies ist bei sicherheitsrelevanten Notstromverbrauchern von Bedeutung und muss von der zuständigen Behörde akzeptiert werden.
- Nach veröffentlichten Herstellerangaben liegen die Ölwechselintervalle bei Gasmotoren im Bereitschaftsbetrieb häufig bei etwa 1000 Stunden, gegenüber typischerweise ungefähr 250–300 Stunden bei Dieselmotoren.
- Magergasmotoren arbeiten mit Luftüberschuss, um NOx zu reduzieren und den Wirkungsgrad zu verbessern; stöchiometrisch betriebene Gasmotoren benötigen einen Dreiwegekatalysator, konnten Lasten traditionell jedoch leichter aufnehmen.
- Diesel ist bei den Anschaffungskosten und seltenem Notstrombetrieb meist im Vorteil; Gas ist bei hohen jährlichen Betriebsstunden tendenziell bei Kraftstoff- und Wartungskosten günstiger.
- Für eine Stromfrequenz von 60 Hz läuft ein vierpoliger Generator mit 1800 rpm, für 50 Hz mit 1500 rpm, unabhängig vom verwendeten Motorkraftstoff.
Wie funktioniert ein Erdgasgenerator?
Er besteht aus einem fremdgezündeten Hubkolbenmotor, der mit einem Wechselstromgenerator gekoppelt ist. Das Gas wird über einen Regler und Mischer oder eine Saugrohreinspritzung dosiert, mit Luft gemischt, verdichtet und durch Zündkerzen gezündet; die Kurbelwelle treibt den Wechselstromgenerator mit Synchrondrehzahl an, um Strom zu erzeugen.
Viele Industriegasmotoren basieren auf Dieselmotorblöcken. Motorblock, Kurbelwelle und Lager werden gemeinsam verwendet, während Zylinderkopf, Kolben und Verdichtungsverhältnis geändert werden, ein Zündsystem die Einspritzdüsen ersetzt und der Motor eine Gasregelstrecke, eine Drosselklappe und eine Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung erhält. Da ein fremdgezündeter Motor Klopfen vermeiden muss, hat die Gasversion eines Motorblocks üblicherweise eine geringere Nennleistung als die Dieselversion mit gleichem Hubraum.
Zwei Verbrennungsverfahren dominieren:
- Fettbetrieb (stöchiometrisch): arbeitet mit dem chemisch korrekten Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Höhere Abgastemperaturen und NOx-Emissionen machen normalerweise einen Dreiwegekatalysator erforderlich, die Lastaufnahme ist traditionell jedoch gut.
- Magerbetrieb: arbeitet mit Luftüberschuss, wodurch Verbrennungstemperatur und NOx-Emissionen sinken und die Kraftstoffeffizienz typischerweise steigt. Moderne Magergasmotoren nutzen Turboaufladung und schnelle Regelungen, um die Lastaufnahme zu verbessern.
Erdgasgenerator gegenüber Dieselgenerator: Wie schneiden sie im Vergleich ab?
Die beiden Kraftstoffe eignen sich für unterschiedliche Betriebsprofile. Die Tabelle fasst die typischen Vor- und Nachteile zusammen; einzelne Modelle unterscheiden sich, prüfen Sie daher das Aggregatdatenblatt.
| Faktor | Erdgasaggregat | Dieselaggregat |
|---|---|---|
| Zündung | Fremdzündung | Selbstzündung |
| Kraftstoffversorgung | Gasversorgungsnetz, CNG oder LNG, Feldgas, Biogas | Vor Ort in einem Grundrahmen- oder Tagestank gelagert |
| Aspekte der Kraftstofflagerung | Bei Leitungsgas keine Lagerung vor Ort | Kraftstoff altert und muss geprüft und durch Filtration aufbereitet werden |
| Lastsprungaufnahme | Gut bei modernen, für den Notstrombetrieb ausgelegten Motoren, modellabhängig | Traditionell am stärksten |
| Leistungsdichte | Geringer pro Liter Hubraum | Höher |
| Anschaffungskosten pro kW | Meist höher | Meist niedriger, insbesondere wenn Tier 2 oder eine gleichwertige Stufe zulässig ist |
| Ölwechselintervall | Häufig etwa 1000 h | Häufig 250–500 h, modellabhängig |
| Emissionen | Weniger Partikel und NOx, insbesondere im Magerbetrieb | Benötigt Abgasnachbehandlung für strenge Grenzwerte außerhalb des Notstrombetriebs |
| Besonders geeignet für | Hauptstromversorgung, Dauerbetrieb, Kraft-Wärme-Kopplung (CHP), Spitzenlastabdeckung | Notstromversorgung, abgelegene Standorte, mobile Einsätze, Schifffahrt |
Ist ein Erdgas-Notstromgenerator zuverlässig genug für die Bereitschaftsversorgung?
Ja, für viele gewerbliche Standorte, allerdings muss die Kraftstoffquelle von der zuständigen Aufsichtsbehörde akzeptiert werden. Systeme nach NFPA 110 Type 10 müssen die Stromversorgung innerhalb von 10 Sekunden wiederherstellen. Aktuelle Gasaggregate großer Hersteller können dies erfüllen, wobei sich das Lastaufnahmevermögen zwischen Gasmodellen weiterhin stärker unterscheidet als zwischen Dieselmodellen.
Die wichtigere Frage ist die Sicherheit der Kraftstoffversorgung. Ein Erdgas-Notstromgenerator ist darauf angewiesen, dass die Gasleitung während des Stromausfalls unter Druck bleibt. Das Gasversorgungsnetz übersteht Stürme und Überschwemmungen oft besser als die Diesellieferlogistik, doch Erdbeben oder gezielte Abschaltungen können die Versorgung unterbrechen. Bei Krankenhäusern und anderen sicherheitsrelevanten Verbrauchern müssen sich der planende Ingenieur, der Gasversorger und die zuständige Behörde in der Regel darauf verständigen, dass Netzgas als zuverlässige Quelle gilt. Wird dies nicht akzeptiert, ist Diesel oder eine Zweistofflösung die übliche Antwort.
Wo sind Erdgasaggregate besonders sinnvoll?
Erdgasaggregate rechnen sich bei hohen Betriebsstunden und günstigem, verfügbarem Gas. Typische Anwendungen sind:
- Hauptstromversorgung an Öl- und Gasstandorten, wo Feld- oder Begleitgas, das sonst abgefackelt würde, den Motor antreibt. Gasqualität, Methanzahl und Heizwert müssen geprüft werden; bei reichhaltigem oder saurem Gas wird die Motorleistung häufig reduziert.
- Kraft-Wärme-Kopplung (CHP) in Fabriken, Gewächshäusern und Hotels mit Rückgewinnung der Wärme aus Motorkühlwasser und Abgas.
- Spitzenlastabdeckung und lastabhängige Bedarfssteuerung, bei denen die Aggregate während Hochtarifzeiten laufen.
- Biogas- und Deponiegasprojekte, üblicherweise mit Gasreinigung und einer speziell festgelegten Motorleistung.
- Gewerbliche Notstromversorgung, wenn die Behörde Leitungsgas akzeptiert und Betreiber die Pflege des Dieselvorrats vermeiden möchten.
Diesel bleibt die Standardwahl für abgelegene Bergwerke, die Baustromversorgung, Schiffe und Offshore-Anlagen sowie alle Standorte, an die Kraftstoff angeliefert werden muss.
Hubkolbenmotor oder Erdgasturbine?
Für die meisten Projekte unter einigen Megawatt ist ein Hubkolbenmotor die übliche Wahl. Ein Erdgasturbinen-Generator ist im Verhältnis zu seiner Leistung kompakt und leicht und eignet sich für große Anlagen im Dauerbetrieb sowie Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke. Turbinen im einfachen Kreisprozess verlieren jedoch bei Teillast an Wirkungsgrad und reagieren empfindlich auf die Umgebungstemperatur. Gasmotoren halten dagegen auch bei Teillast einen guten Wirkungsgrad und können in mehreren Einheiten installiert werden, die zur Bedarfsanpassung zu- und abgeschaltet werden.
Aufgrund dieses modularen Ansatzes bestehen viele Gaskraftwerke mit mehreren Megawatt aus mehreren Motor-Generator-Aggregaten mit jeweils 1 MW oder mehr statt aus einer einzigen Turbine. Käufer großer Generatoren sollten Teillastwirkungsgrad, Startzeit, Wartung und das lokale Servicenetz vergleichen, nicht nur die Typenschildleistung.
Wie hoch sind die Gesamtkosten eines Erdgasgenerators?
Die Gesamtkosten hängen stärker von den Betriebsstunden als vom Kaufpreis ab. Ein Gasaggregat hat üblicherweise höhere Anschaffungskosten pro kW als ein Dieselaggregat, zuzüglich Kosten für Gasleitung, Regler und Genehmigungen, jedoch in vielen Regionen niedrigere Kraftstoff- und Wartungskosten pro Betriebsstunde. Diesel ist insgesamt häufig günstiger, wenn das Aggregat nur für Tests und gelegentliche Stromausfälle läuft.
Die wichtigsten Kostenfaktoren sind:
- Leistungseinstufung und Größe: Ein 20 kW-Aggregat und ein 2 MW-Aggregat sind völlig unterschiedliche Produkte; mit zunehmender Größe sinkt der Preis pro kW.
- Emissionsanforderungen: In den USA dürfen Notstrom-Dieselaggregate im Allgemeinen Motoren mit Tier 2- oder Tier 3-Zertifizierung verwenden. Dieselaggregate außerhalb des Notstrombetriebs benötigen hingegen typischerweise Tier 4 Final, wodurch eine Abgasnachbehandlung hinzukommt und sich der Kostenabstand zu Gas verringert.
- Kraftstoffpreisverhältnis zwischen Leitungsgas, CNG und Diesel in Ihrem Markt.
- Jährliche Betriebsstunden, mit denen sich der Unterschied bei Kraftstoff- und Wartungskosten vervielfacht.
- Gehäuse, Steuerungen und Schaltanlage für Parallelbetrieb.
Als grober Richtwert für den Kraftstoffverbrauch verbraucht ein Dieselaggregat bei guter Auslastung typischerweise etwa 0.25 Liter pro kWh, während ein mittelgroßes Gasaggregat ungefähr 0.3 Kubikmeter Leitungsgas pro kWh benötigt. Beide Werte variieren je nach Modell, Last und Gasqualität; verwenden Sie für jede Wirtschaftlichkeitsrechnung daher die Verbrauchskurven des Datenblatts. Leitungsgas hat durchschnittlich etwa 1000 Btu pro Standardkubikfuß (etwa 37 MJ pro Kubikmeter), der tatsächliche Heizwert variiert jedoch je nach Versorgung.
Kann ein Generator mit komprimiertem Erdgas betrieben werden?
Ja. Komprimiertes Erdgas wird typischerweise bei etwa 200–250 bar (3000–3600 psi) gespeichert und über einen Druckregler auf den vom Motor benötigten niedrigen Druck entspannt. CNG-Trailer werden zur zeitweiligen oder überbrückenden Stromversorgung eingesetzt, wenn keine Gasleitung vorhanden ist. LNG kann größere Standorte mit Hauptstromversorgung versorgen, eignet sich wegen seiner Verdampfungsverluste jedoch schlecht für lange ungenutzte Notstrombereitschaft. Eine CNG-Tankinfrastruktur für Erdgas-Lkw und -Busse hilft einem stationären Aggregat selten unmittelbar; die meisten Standorte nutzen Leitungsgas.
Auswahl des Motors für ein Erdgasaggregat
Für Aggregatbauer bestimmt der Motor die Leistungseinstufung, die zulässigen Gasqualitätsgrenzen und den Wartungsplan. Prüfen Sie vor der Bestellung folgende Punkte:
- Nennleistung bei 1500 oder 1800 rpm für Hauptstromversorgung oder Dauerbetrieb unter Berücksichtigung Ihrer Höhenlage und Umgebungstemperatur.
- Mindestmethanzahl und Gasversorgungsdruck am Motoreinlass.
- Kompatibilität von Zündung, Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung und Drehzahlregler mit Ihrer Steuerung.
- Wechselintervalle für Zündkerzen und Öl sowie Ersatzteilverfügbarkeit.
Ein Beispiel aus dem mittleren Leistungsbereich ist der 120 kW-Erdgasmotor auf der WP6-Plattform, ein Sechszylindermotor für Stromerzeugungsaggregate und gasbetriebene Maschinen. Das Erdgasaggregatprojekt zeigt, wie solche Motoren an einen Aggregatbauer geliefert wurden. Bei Dieselaggregaten sind Sechszylindermotoren wie der 6BT-Aggregat- und Schiffsmotor weiterhin verbreitet. Vergleichen Sie weitere Optionen auf den Seiten für Gas- und Benzinmotoren und Dieselmotoren und lesen Sie unseren Leitfaden zur Dimensionierung eines Dieselgenerators.
MARS liefert Gas- und Dieselaggregatmotoren FOB oder CIF Shanghai; jeder Motor kann vor dem Versand einem Probelauf mit schriftlichem Bericht und Video unterzogen werden. Zur Bestätigung einer Leistungseinstufung anhand Ihrer Gasanalyse senden Sie uns Ihre Projektdaten.
Häufig gestellte Fragen
Ist ein Erdgasgenerator besser als ein Dieselgenerator?
Keiner ist für jede Aufgabe besser. Erdgas ist bei langen Betriebszeiten und verfügbarer Gasleitung meist im Vorteil, Diesel dagegen bei Notstromversorgung, abgelegenen Standorten und möglichst niedrigen Anschaffungskosten.
Wie lange kann ein Erdgasgenerator laufen?
Bei zuverlässiger Versorgung über eine Gasleitung kann er so lange laufen, wie es die Motorleistungseinstufung und der Wartungsplan erlauben, da kein Tank nachgefüllt werden muss. Für lange unbeaufsichtigte Laufzeiten ist eine Einstufung für Hauptstromversorgung oder Dauerbetrieb erforderlich.
Kann ein Dieselgenerator auf Erdgas umgerüstet werden?
Ein Dieselgenerator kann mit einem Zweistoff-Umrüstsatz ausgestattet werden, der nach dem Warmlaufen einen Teil des Diesels durch Gas ersetzt; zur Zündung benötigt er weiterhin Diesel. Eine vollständige Umrüstung auf fremdgezündeten Gasbetrieb erfordert neue Zylinderköpfe oder Kolben sowie Zündung und Steuerung und ist selten wirtschaftlich.
Welche Größe muss mein Erdgasaggregat haben?
Dimensionieren Sie es wie jedes andere Stromerzeugungsaggregat: Addieren Sie die Betriebsleistung in kW, berücksichtigen Sie die Motoranlauflasten und rechnen Sie bei einem Leistungsfaktor von 0.8 in kVA um. Prüfen Sie anschließend, ob das dynamische Lastverhalten des gewählten Gasmodells Ihren größten Lastsprung bewältigt.
Was ist ein Erdgasgenerator mit 1800 rpm?
Es handelt sich um ein vierpoliges Aggregat, das Strom mit 60 Hz erzeugt, wie in Nordamerika üblich. Langsamer laufende Aggregate mit 1800 rpm und 1500 rpm werden für Hauptstromversorgung und Dauerbetrieb bevorzugt, da sie kühler laufen und langsamer verschleißen als Aggregate mit 3600 rpm.
