Technik im Vergleich

Bauarten von Stromerzeugern: Konverter, Inverter, Zapfwelle & Co.

Kurz gesagt

Für die mobile Stromversorgung stehen fünf Bauarten bereit: robuste Konverter für einfache Verbraucher, leise Inverter für sensible Elektronik, Zapfwellen-Generatoren für die Landwirtschaft, flüsterleise Brennstoffzellen mit kleiner Leistung und Photovoltaik-Anlagen für sauberen, aber witterungsabhängigen Strom. Bei Verbrennern kommen Langsamläufer mit 1.500 U/min für den Dauerbetrieb und Schnellläufer mit 3.000 U/min für kurze Einsätze infrage.

Verschiedene Bauarten und Einsatzfelder der mobilen Stromaggregate

Geht es um die mobile Stromversorgung, Notstrom oder Ersatzstrom, stehen verschiedene Systeme bereit. Die folgende Übersicht zeigt, welche das sind und was diese jeweils auszeichnet.

Konverter-Stromerzeuger: Einfach, robust, aber nicht für alle Verbraucher geeignet

Konverter-Stromerzeuger zum Mieten bestehen aus einem Verbrennungsmotor, der Bewegungsenergie an einen Generator überträgt. Letzterer wandelt diese anschließend in elektrische Energie um. Damit Strom mit einer Frequenz von 50 Hertz verfügbar ist, muss der Motor konstant bei 50 Umdrehungen pro Minute laufen. Das sorgt bei Schwachlast für einen erhöhten Verbrauch. Bei Lastwechseln kommt es außerdem zu Drehzahl- und Spannungsschwankungen, die sensible elektrische Geräte beschädigen können. Insgesamt sind die Geräte leistungsstark und robust, aber auch vergleichsweise laut und ungeeignet für sensible Elektronik (Computer, Smartphones, Regelungen etc.).

Sie eignen sich daher zum Beispiel für Baumaschinen, Werkzeuge, Heizstrahler und andere eher einfache Geräte.

Funktionsschema

Konverter-Stromerzeuger

  1. KraftstoffBenzin, Diesel oder Gas
  2. Verbrennungsmotorüberträgt Bewegungsenergie bei konstanter Drehzahl
  3. Generatorwandelt die Bewegungsenergie in elektrische Energie um
  4. VerbraucherBaumaschinen, Werkzeuge und Heizstrahler
Der Motor läuft mit konstanter Drehzahl, damit Strom mit einer Frequenz von 50 Hertz zur Verfügung steht. Bei Lastwechseln entstehen dadurch Drehzahl- und Spannungsschwankungen.
Übrigens:

Durch moderne Regelbausteine ist es möglich, auch mit Konverter-Aggregaten sauberen Strom ohne größere Spannungsschwankungen zu erzeugen. Das erlaubt den flexiblen Einsatz – auch zur Versorgung sensibler Elektronik. Infrage kommen zum Beispiel Compound- oder AVR-Regelungen (Automatic Voltage Regulation).

Inverter-Stromerzeuger: Komplex, leise und für sensible Elektronik geeignet

Inverter-Stromerzeuger bestehen neben Motor und Generator auch aus einem Gleich- und einem Wechselrichter. Genau wie bei einem Konverter erzeugt die Einheit aus Motor und Generator erst einmal Wechselstrom. Ein Gleichrichter wandelt diesen daraufhin in Gleichstrom um, bevor ein Wechselrichter erneut Wechselstrom mit einer beliebigen Frequenz erzeugt. Letztere ist unabhängig von der Motordrehzahl dauerhaft konstant, was mehrere Vorteile mit sich bringt. Zum einen verbraucht der Stromerzeuger zum Mieten bei Schwachlast weniger Kraftstoff. Zum anderen ist er auch für sensible elektronische Geräte geeignet. Durch die gekapselte (umhüllte) Bauweise arbeitet der Inverter zum Mieten oder Kaufen zudem vergleichsweise leise. Er ist dafür nur in kleinen Leistungsbereichen verfügbar, lässt sich allerdings mit einer entsprechenden Regelung mit anderen verbinden, um größere Bedarfe zu decken.

Funktionsschema

Inverter-Stromerzeuger

  1. Motor und Generatorerzeugen zunächst Wechselstrom
  2. Gleichrichterwandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um
  3. Wechselrichtererzeugt Wechselstrom mit dauerhaft konstanter Frequenz
  4. Verbraucherauch sensible elektronische Geräte
Der zusätzliche Umweg über Gleich- und Wechselrichter macht die Frequenz unabhängig von der Motordrehzahl. Das senkt den Verbrauch bei Schwachlast und schont sensible Elektronik.

Zapfwellen-Generatoren: Stromerzeuger zum Mieten in der Landwirtschaft

Zapfwellen-Generatoren zum Mieten oder Kaufen verfügen über keinen eigenen Motor. Sie lassen sich an die Zapfwelle eines Traktors oder einer Zugmaschine anschließen und wandeln deren Drehbewegung in elektrische Energie um. Damit diese mit relativ konstanter Spannung verfügbar ist, gleicht eine Regelung die Drehzahlschwankungen aus. Zapfwellen-Generatoren kommen als Stromerzeuger in der Landwirtschaft zum Einsatz. Sie erfüllen hohe Leistungsansprüche, setzen dafür aber auch eine entsprechende Traktoren-Leistung voraus. Abhängig von der elektrischen Schutzart lassen sich die Anlagen dabei im Hauseinsatz (IP23) oder im Feld- bzw. Außeneinsatz (IP44 bis 55) betreiben.

Funktionsschema

Zapfwellen-Generator

  1. ZapfwelleDrehbewegung von Traktor oder Zugmaschine
  2. Generatorwandelt die Drehbewegung in elektrische Energie um
  3. Regelunggleicht Drehzahlschwankungen aus
  4. Verbraucherrelativ konstante Spannung im Haus- oder Feldeinsatz
Ein eigener Motor entfällt: Die Zugmaschine liefert die Drehbewegung, eine Regelung gleicht ihre Drehzahlschwankungen aus.

Brennstoffzellen-Generatoren: leise und energieeffizient mit kleiner Leistung

Mobile Brennstoffzellen-Stromerzeuger unterscheiden sich wesentlich von den zuvor beschriebenen Anlagen. Denn sie basieren auf einer elektrochemischen Reaktion. Dabei lassen einzelne Brennstoffzellen Wasserstoff und Sauerstoff unter kontrollierten Bedingungen miteinander reagieren. Der dabei entstehende Strom lässt sich daraufhin abgreifen und für verschiedene technische Einsätze nutzen. Wer nun denkt, ein Brennstoffzellen-Stromerzeuger zum Mieten benötigt zwingend reinen Wasserstoff, der irrt. Denn neben dem energiereichen Gas kommt zum Beispiel auch Methanol zum Einsatz. Dieses enthält ebenfalls Wasserstoff, der sich für die Reaktion nutzen lässt. Brennstoffzellen arbeiten ohne mechanische Teile oder herkömmliche Verbrennung. Sie sind flüsterleise, gelten als effizient und stoßen keine Abgase aus. Nachteilig ist die Tatsache, dass mobile Brennstoffzellen-Stromerzeuger zum Mieten oder Kaufen aktuell nur in sehr kleinen Leistungsbereichen erhältlich sind.

Funktionsschema

Brennstoffzellen-Generator

  1. Wasserstoff oder Methanolliefert den Wasserstoff für die Reaktion
  2. Brennstoffzellenlassen Wasserstoff und Sauerstoff kontrolliert reagieren
  3. Elektrische Energielässt sich direkt abgreifen und technisch nutzen
Statt einer Verbrennung läuft eine elektrochemische Reaktion ab. Der Generator arbeitet ohne mechanische Teile, flüsterleise und ohne Abgase.

Photovoltaik-Stromerzeuger: sauber, günstig und stark witterungsabhängig

Photovoltaik- oder Solarstromanlagen bestehen aus zur Sonne hin ausgerichteten Modulen mit zahlreichen Solarzellen. Letztere wandeln kostenfreie Strahlungsenergie in Gleichstrom um, der sich anschließend in Akkumulatoren bevorraten oder in Wechselstrom umwandeln lässt. Vorteil von Photovoltaikanlagen zur mobilen Stromerzeugung ist zweifelsohne die saubere, umweltfreundliche und verbrauchskostenfreie Betriebsweise. Die Anlage benötigen dafür aber auch viel Platz. Sie erzeugen eine vergleichsweise geringe Leistung und sind sehr stark von der Witterung abhängig. So sinkt der Ertrag massiv, wenn die Sonne von Wolken verdeckt oder im Winter überhaupt nur kurz zu sehen ist.

Funktionsschema

Photovoltaik-Stromerzeuger

  1. Strahlungsenergiekostenfrei, dafür stark witterungsabhängig
  2. Solarzellen im Modulwandeln die Strahlung in Gleichstrom um
  3. Speicher oder Wechselrichterbevorratet den Gleichstrom oder wandelt ihn in Wechselstrom um
  4. Verbrauchersauber und ohne Verbrauchskosten versorgt
Der Betrieb ist sauber und verbrauchskostenfrei, hängt aber unmittelbar von der Witterung ab: Verdecken Wolken die Sonne, sinkt der Ertrag deutlich.

Im Detail: Generatoren mit Schnellläufer- oder Langsamläufer-Motorentechnik

Neben der groben Einteilung in verschiedene Technologien lassen sich Verbrenner weiter unterscheiden. So gibt es die oben beschriebenen Konverter zum Beispiel in Schnellläufer- und Langsamläufer-Ausführung. Die folgende Tabelle zeigt, wo die Unterschiede liegen.

Bauart Langsamläufer Schnellläufer
Drehzahl 1.500 U/min 3.000 U/min
Eigenschaften Langsamläufer arbeiten mit geringerer Drehzahl. Sie sind in der Regel etwas größer, dafür aber leiser im Betrieb. Ihr größter Vorteil ist die hohe Langlebigkeit, die sich mit dem geringeren Verschleiß begründen lässt. Schnellläufer arbeiten mit einer höheren Motordrehzahl. Sie lassen sich dadurch kleiner dimensionieren und günstiger anbieten. Der höhere Verschleiß führt allerdings zu kürzeren Einsatzzeiten und einer stärker limitierten Lebensdauer.
Einsatzbereiche Dauereinsätze im 24-Stunden-Betrieb Vorübergehende Einsätze von vier bis zehn Stunden
Lebensdauer 10.000 bis 20.000 Stunden 3.000 bis 5.000 Stunden

Im Detail: Das richtige Startsystem der motorischen Stromerzeuger zum Mieten

Nicht nur die Drehzahl, auch die Start-Lösung lässt sich bei Konvertern und Invertern unterschiedlich ausführen. So verfügen einfache Geräte zum Beispiel über eine Reiß- oder Startleine, mit der sich die Aggregate manuell in Betrieb setzen lassen. Alternative dazu gibt es automatische Startsysteme, die sich wie ein Auto per Schlüsseldreh oder Knopfdruck starten lassen. Im direkten Vergleich warten beide dabei mit Vor- und Nachteilen auf, wie die folgende Tabelle zeigt.

Startsystem Manuell (Reißleine) Automatisch
Vorteile Aggregate lassen sich ohne Hilfsenergie starten und sind in der Regel günstiger. Der Bedienkomfort ist deutlich höher. Außerdem lassen sich Stromgeneratoren automatisch oder aus der Ferne in Betrieb nehmen.
Nachteile Der Komfort ist geringer und eine Fernsteuerung kommt nicht infrage. Das automatische Startsystem benötigt Wartung. Ist die Starterbatterie leer, steht der Stromerzeuger still. Hinzu kommen höhere Anschaffungskosten.

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Marc Bode

Autor: Marc Bode, Gründer & Geschäftsführer der Lindenfield GmbH

Zuletzt aktualisiert am · Redaktion Stromerzeuger-mieten24.de

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