Wie den meisten Interessenten eines Mini BHKW bekannt ist, liegt der Wirkungsgrad eines BHKW bei ca 80% - 90%. Der Grund dafür, ist die Nutzung der Abwärme, die bei der Erzeugung der elektrischen Energie entsteht.

Das Verhältnis von Elektrischer und Mechanischer Energie(Wärme) liegt bei ca. 1 zu 2. Das bedeutet, das bei der Erzeugung von z.B. 5KW elektrischer Energie die doppelte Menge an thermischer Energie in Form von Wärme frei wird. In diesem Beispiel 10 KW. Das sind zusammen 15KW. Der Diesel-Motor liefert also in diesem Beispiel 15KW.

Achtung: nicht verwechseln: Angegeben wird der Motor aus unserem Beispiel mit 5 KW. Das heißt, das er an der Welle 5KW in Form von Drehbewegung liefert. Diese 5KW wandelt der Generator in Strom. Die nicht angegeben 10KW sind ja eigentlich Verluste, die mit dem Kühler an die frische Luft geblasen werden. Bei einem BHKW werden genau diese Verluste aufgefangen und verwertet.

Die anfallenden Verluste bestimmen den Wirkungsgrad. Je kleiner die Verluste, desto größer der Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad ist beim BHKW deswegen so groß, weil die eigentlichen Wärmeverluste aufgefangen und genutzt werden. Wärme entsteht hauptsächlich bei dem Verbrennungsvorgang und im geringen Maß durch Reibung. Diese im Motor entstehende Wärme wird abgeführt. Das geschieht, in dem Wasser das mit Frostschutzmittel angereichert ist, durch ein System von Kanälen fließt und sich dabei aufheizt und gleichzeitig den Motor abkühlt. Man kann auch sagen, dass dem Motor die Wärme entzogen wird.

Der Plattenwärmetauscher ist eine mechanische Vorrichtung, die zwischen den Motor und der Heizungsanlage geschaltet wird. Hier wird die Wärme des einen Mediums auf die des anderen Mediums übertragen. Theoretisch könnte man die Wärme des Motors der Heizungsanlage direkt zuführen.

Die Nachteile, die sich langfristig für den Motor ergeben, rechtfertigen aber ein solches Handeln nicht. Der Motor würde ohne den Rostschutzzusatz im Frostschutzmittel von ihnen zerfressen. Der Motor braucht diesen Zusatz. Es bleibt die Alternative, dass das komplette System mit Frostschutzmittel aufgefüllt wird. Das wäre aber zum einen eine sehr teure Angelegenheit, darüber hinaus kann sich jeder vorstellen, was passiert, wenn das System undicht wird. Wenn es sich um Wasser handelt, ist der Schaden schon schlimm genug.

Der zwischen den Motor und der Heizungsanlage geschaltete Wärmetauscher hat unbedingt seine Berechtigung. Er trennt das System in 2 Systeme auf, von denen der eine das nicht ungefährliche Frostschutzmittel trägt.

Plattenwärmetauscher bestehen aus einer Anzahl dünner, profilierter Platten. Aufeinander gelegt bilden sie ein Zweikanal-System. Durch die Profilierung der Platten werden die beiden durch die Kanäle strömenden Medien in hohe Turbulenzen versetzt. Die Folge ist eine sehr effektive Wärmeübertragung. Die einzelnen Platten sind miteinander hartverlötet und besitzen keine Dichtungen. Das entstehende Plattenpaket ist beidseitig mit dickeren Anschlussplatten versehen, in denen sich die Anschlüsse befinden. Platten und Anschlüsse bestehen aus nichtrostenden Stahl.

Ein nicht zu unterschätzender Anteil von Wärme wird über das Abgas der Umgebung zugeführt. Das muss, wenn es nicht aufgefangen wird, als Verlust deklariert werden. Mit Hilfe eines Abgaswärmetauschers wird ein großer Teil dieser Energie abgeerntet. Der Abgaswärmetauscher arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie der oben beschriebene Wärmetauscher. Es wird die Wärme des einen Medium auf die eines anderen Medium übertragen. Das eine Medium ist genau wie oben das Wasser. Das andere Medium ist wie sich jeder gedacht hat, das heiße Gas aus dem Auspuff. Es kühlt sich auf dem Weg durch den Abgaswärmetauscher ab und heizt das Wasser auf.

Mit den Abgas Wärmetauscher verhält es sich etwas schwieriger. Da gilt es zu unterscheiden, ob der Abgaswärmetauscher für einen Gasmotor oder für einen Diesel-, Pflanzenölmotor gebraucht wird. Für den Diesel-, Pflanzenölmotor muss der Tauscher so konstruiert sein, dass er später gereinigt werden kann, da sonst der Ruß den Tauscher irgendwann verstopft. Das erfordert einen erhöhten Konstruktionsaufwand.

Ein Kammerwärmetauscher hat die besten Eigenschaften und den besten Wirkungsgrad. Er wird direkt an den Motor konstruiert, da wo eigentlich der Krümmer ist. Da er so speziell konstruiert ist, ist er nur etwas für die Serienproduktion. Für den Selberbauer ist er zu teuer.

Der Rohrbündeltauscher bildet eine gute Alternative. Es wird immer noch ein sehr hoher Anteil der Wärme genutzt. Der Abgasstrom wird durch ein Bündel von parallelen Rohren geführt. Wegen der vielen Rohre auf die sich der Abgasstrom aufteilt erhöht sich die berührte Oberfläche beträchtlich, und die stellt ja die Tauscherfläche dar. Da die Rohre dünnwandig sind, geben sie die Wärme schnell weiter.

Der Rohrwärmetauscher hat einen nicht ganz so guten Wirkungsgrad. Er muss wesentlich länger sein um ein einigermaßen vernünftiges Ergebnis zu erreichen. Er besteht aus zwei Rohren. Ein Rohr sollte einen Durchmesser haben, der ungefähr so groß ist wie der des Krümmers. Dieses Rohr ist von einem weiteren umgeben, sodass sich ein Hohlraum bildet. Er ist an beiden Seiten mit einem entsprechend großen Deckel derart verschlossen, dass sich zwar ein Hohlraum bildet, jedoch das innere kleinere Rohr durchflußfrei ist. Durch das innere Rohr strömt das Abgas. Am äußeren Rohr werden zwei Stutzen mit einem Gewinde angebracht. Hier wird der Kühlkreislauf angeschlossen. Damit das Wasser nicht auf dem kürzesten Weg durch das Rohr fließt, müssen konstruktive Maßnahmen ergriffen werden, die das Wasser turbulent durch den Tauscher fließen lässt.

Genauso turbulent wie das Wasser muss auch das Abgas strömen. Dies erreicht man mit einem Metallstreifen dessen Breite ein wenig kleiner ist als der Innendurchmesser des kleineren Rohres. Durch geschicktes Bearbeiten des Metallstreifens mit einem Hammer auf einem Amboss, verformt es sich zu einer Spirale. Das wird durch einseitiges Schlagen erreicht. Diese Spirale wird dann reversibel in das Rohr geschoben. Rohre und Anschlüsse aller Abgaswärmetauscher bestehen aus nichtrostenden Stahl.