Kühlsysteme von Generatoren | Stromerzeuger Ratgeber
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Kühlsysteme von Stromerzeugern

In unseren Ratgeberartikeln zu den elektrischen Eigenschaften von Stromerzeugern und zu weiteren, nicht elektrischen Eigenschaften, welche für die Auswahl eines passenden Aggregats relevant sind, haben wir bereits einige Unterscheidungsmerkmale verschiedener Generatorentypen thematisiert.
Im Folgenden gehen wir detailliert auf die verschiedenen Kühlsysteme ein, welche bei Stromerzeugern zum Einsatz kommen.

Stromerzeuger, welche mit Verbrennungsmotoren angetrieben werden, erzeugen eine nicht unerhebliche Menge an Abwärme.
Diese entsteht durch den exothermen Verbrennungsprozess des Kraftstoffs, durch die Reibung der sich innerhalb des Aggregats drehenden Bauteile, sowie durch den im Generator entstehenden Stromfluss, welcher beim Durchfließen ohmscher Widerstände ebenfalls thermische Verluste erzeugt.

Da die im Betrieb entstehende Wärmeleistung einige Kilowatt betragen kann, sind je nach Bauart und Leistungsklasse des Generators konstruktive Maßnahmen notwendig, um die Wärme abzuleiten und ein das Aggregat schädigendes Temperaturniveau zu vermeiden.
Dabei werden die physikalischen Prozesse der Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Konvektion genutzt, um die abzuleitende thermische Energie an die Umwelt abzugeben.

Kühlung von Stromerzeugern

Günstige und robuste Luftkühlung für Generatoren mit geringer Leistung

Um die Wärmeenergie von Generatoren mit geringer, bis mittlerer Leistung abzuführen, wird meist auf eine Luftkühlung zurückgegriffen.
Luft besitzt im Gegensatz zu anderen Übertragungsmedien wie beispielsweise Wasser zwar eine relativ geringe Wärmekapazität (also an relativ zur Temperatur aufnehmbarer, thermischer Energiemenge), ist jedoch in seiner Funktion als Kühlmedium kostengünstig und einfach anwendbar.

Durch die Nutzung von beispielsweise Kühlrippen am Aggregat kann die Oberfläche des Aggregats, welche Wärme an die umgebende Luft abgibt, erhöht und somit die geringe Wärmekapazität von Luft kompensiert werden. Falls eine solche direkte Luftkühlung nicht ausreicht, wird das System oftmals um einen im Stromerzeuger verbauten Ventilator ergänzt. Dieser sorgt dafür, dass der Austausch von durch Abwärme erhitzter Luft an der Oberfläche des Aggregats beschleunigt wird und somit mehr Wärmeenergie abgeführt werden kann.

 

Leistungsfähige Flüssigkeitskühlung für Generatoren mit hoher Leistung

Da auch eine solche aktive Luftkühlung für Stromerzeuger mit hoher Leistung oftmals nicht ausreicht, um eine ausreichende Kühlleistung zu gewährleisten, wird in diesen Fällen meist auf eine Flüssigkeitskühlung (meist mit Wasser, bzw. mit einer Mischung aus Wasser und einem Kühlmittel) zurückgegriffen.

Wasser, bzw. Kühlmittel zeichnet sich dabei vor allem durch eine im Vergleich zu Luft deutlich höhere Wärmekapazität aus. Um diese zu nutzen, werden z.B. im Motorblock Kanäle integriert, welche von der Kühlflüssigkeit durchflossen werden und dabei thermische Energie aufnehmen. Die aufgeheizte Flüssigkeit wird anschließend durch einen Kühlkörper mit möglichst großer Oberfläche geleitet, in welchem die aufgenommene thermische Energie der Flüssigkeit wieder an die Umgebungsluft abgegeben wird.

Der Vorteil einer solchen Flüssigkeitskühlung ist vor Allem die gegenüber einer Luftkühlung deutlich erhöhte Kühlleistung. Ein ebenfalls positiver Nebeneffekt einer Flüssigkeitskühlung ist zudem ein meist reduzierter Geräuschpegel, da die durchfließende Flüssigkeit schallabsorbierend wirkt.
Als Nachteile dieser Technologie stehen den Vorteilen in erster Linie die erhöhte Bauteilkomplexität und die damit verbundenen Mehrkosten sowie Schadensanfälligkeit gegenüber. Neben Kühlkanälen, -leitungen und einem Kühlkörper ist eine Pumpe für einen ausreichenden Transport der Flüssigkeit durch das Aggregat notwendig, sodass die Anschaffungskosten eines entsprechenden Stromerzeugers höher ausfallen als bei einem Aggregat, welches lediglich über Kühlrippen verfügt.

 

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