Wie funktioniert ein Stormgenerator? Wie wird der Strom erzeugt?

Hast du ein grundlegendes Verständnis davon, wie ein Stromgenerator funktioniert? Den meisten Menschen ist das nicht bewusst, aber es ist ein interessanter Prozess.

In diesem Artikel gehen wir darauf ein, wie ein Stromgenerator Strom erzeugt und welche verschiedenen Komponenten er enthält. Außerdem gehen wir darauf ein, welche Unterschiede es zwischen den verschiedenen Arten von Generatoren gibt.

Lies weiter, wenn du mehr über dieses Thema erfahren möchtest.

Was ist ein Stromgenerator und was macht er?

Ein Stromgenerator ist eine Maschine, die elektrischen Strom erzeugt. Er wandelt mechanische oder thermische Energie in elektrische Energie um. Der erzeugte Strom kann zum Betrieb von Lampen, Haushaltsgeräten und anderen elektronischen Geräten verwendet werden.

Der moderne Generator funktioniert nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion, das von Michael Faraday 1831-32 entdeckt wurde. Faraday entdeckte, dass der oben beschriebene Fluss elektrischer Ladungen induziert werden kann, indem ein elektrischer Leiter, z. B. ein Draht, der elektrische Ladungen enthält, in einem Magnetfeld bewegt wird.

Durch diese Bewegung entsteht ein Spannungsunterschied zwischen den beiden Enden des Drahtes oder elektrischen Leiters, der wiederum die elektrischen Ladungen zum Fließen bringt und so elektrischen Strom erzeugt.

Die verschiedenen Komponenten eines Stromgenerators

Die Hauptbestandteile eines elektrischen Generators lassen sich grob wie folgt einteilen:

•    Motor
•    Lichtmaschine
•    Kraftstoffsystem
•    Spannungsregler
•    Kühlung und Abgassystem
•    Schmierungssystem
•    Batterieladegerät
•    Bedienfeld
•    Hauptbaugruppe / Rahmen

Im Folgenden findest du eine Beschreibung der Bestandteile eines Generators.

Motor

Der Motor ist die Quelle der mechanischen Energie, die dem Generator zugeführt wird. Die Größe des Motors steht in direktem Verhältnis zu der maximalen Leistung, die der Generator liefern kann.

Hier gilt es diese wesentlichen Dinge zu beachten:

Art des verwendeten Kraftstoffs

Stromerzeugungsmotoren können mit verschiedenen Kraftstoffen betrieben werden, z. B. mit Diesel, Benzin, Propan (in verflüssigter oder gasförmiger Form) oder Erdgas.

Kleinere Motoren werden in der Regel mit Benzin betrieben, während größere Motoren mit Diesel, Flüssigpropan, Propangas oder Erdgas betrieben werden. Bestimmte Motoren können auch mit Diesel und Gas betrieben werden.

Motoren mit hängenden Ventilen (OHV-Motoren)

Im Vergleich zu Motoren ohne OHV-Ventile – OHV-Motoren unterscheiden sich von anderen Motoren dadurch, dass sich die Einlass- und Auslassventile des Motors im Zylinderkopf befinden und nicht am Motorblock montiert sind.

OHV-Motoren haben mehrere Vorteile gegenüber anderen Motoren, wie z. B.:

• Kompakte Bauweise
• Einfacherer Betriebsmechanismus
• Langlebigkeit
• Benutzerfreundlichkeit im Betrieb
• Geringe Geräuschentwicklung während des Betriebs
• Niedrige Emissionswerte

Allerdings sind OHV-Motoren auch teurer als andere Motoren.

Gusseisenhülse im Motorzylinder

Die Gusseisenhülse ist eine Auskleidung im Zylinder des Motors. Sie verringert den Verschleiß und sorgt für eine lange Lebensdauer des Motors.

Die meisten OHV-Motoren sind mit einer derartigen Hülle ausgestattet, aber es ist wichtig, den Motor eines Generators auf dieses Merkmal zu überprüfen.

Die Hülse ist nicht teuer, aber es spielt eine wichtige Rolle für die Langlebigkeit des Motors, vor allem, wenn du deinen Stromerzeuger häufig oder über einen langen Zeitraum hinweg benutzen musst.

Lichtmaschine

Die Lichtmaschine, auch “Generator” genannt, ist der Teil des Generators, der die elektrische Leistung aus der mechanischen Leistung des Motors erzeugt.

Er besteht aus feststehenden und beweglichen Teilen, die in einem Gehäuse untergebracht sind. Die Komponenten arbeiten zusammen, um eine relative Bewegung zwischen dem magnetischen und dem elektrischen Feld zu erzeugen, was wiederum Strom erzeugt.

Kraftstoffsystem

Der Kraftstofftank hat in der Regel ein ausreichendes Fassungsvermögen, um den Generator im Durchschnitt 6 bis 8 Stunden in Betrieb zu halten. Bei kleinen Stromaggregaten ist der Kraftstofftank ein Teil des Untergestells des Generators oder wird oben auf dem Generatorrahmen montiert.

Bei kommerziellen Anwendungen kann es notwendig sein, einen externen Kraftstofftank zu errichten und zu installieren.

Zudem bedarf es bei größeren Generatoren einer Genehmigung. Klicke auf den folgenden Link, um weitere Informationen zu Genehmigungspflichten bei Stromgeneratoren zu erhalten.

Spannungsregler

Wie der Name schon sagt, regelt dieses Bauteil die Ausgangsspannung des Generators. Hier spielt v.a. die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom eine Rolle.

Mehr zur Inverter-Technologie.

Kühlung

Durch den Dauerbetrieb des Generators erhitzen sich die verschiedenen Komponenten. Um die dabei entstehende Wärme abzuführen, ist ein Kühl- und Belüftungssystem unerlässlich.

Manchmal wird Wasser als Kühlmittel für Generatoren verwendet, aber das ist meist auf bestimmte Situationen beschränkt, wie z. B. kleine Generatoren in der Stadt oder sehr große Anlagen mit einer Leistung von 2250 kW und mehr.

Wasserstoff wird manchmal als Kühlmittel für die Statorwicklungen großer Generatoren verwendet, da er die Wärme effizienter absorbiert als andere Kühlmittel.

Wasserstoff entzieht dem Generator Wärme und leitet sie über einen Wärmetauscher in einen zweiten Kühlkreislauf, der entmineralisiertes Wasser als Kühlmittel enthält.

Aus diesem Grund haben sehr große Generatoren und kleine Kraftwerke oft große Kühltürme neben sich. Bei allen anderen üblichen Anwendungen, sowohl in Privathaushalten als auch in der Industrie, wird ein Standardkühler und -lüfter am Generator montiert und dient als primäres Kühlsystem.

Abgassystem

Die Abgase eines Generators sind wie die eines Diesel- oder Benzinmotors und enthalten hochgiftige Chemikalien, die ordnungsgemäß “entsorgt” werden müssen.

Dieser Punkt kann nicht oft genug betont werden, denn Kohlenmonoxidvergiftungen sind nach wie vor ein fatales Problem, wenn dieser Punkt nicht berücksichtigt wird.

Denke immer daran: Generatoren nie im Innenraum zu betreiben!

Schmiersystem

Da der Generator über bewegliche Teile im Motor verfügt, muss er geschmiert werden, um eine lange Lebensdauer und einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten.

Der Motor des Generators wird mit Öl geschmiert, das in einer Pumpe gelagert wird. Du solltest den Stand des Schmieröls alle 8 Betriebsstunden des Generators überprüfen. Überprüfe außerdem, ob Schmiermittel austritt, und wechsle das Schmieröl alle 500 Betriebsstunden des Generators.

Batterieladegerät

Die Startfunktion eines Generators ist batteriebetrieben. Das Batterieladegerät hält die Batterie des Generators geladen, indem es sie mit einer präzisen “Erhaltungsspannung” versorgt.

Wenn die Erhaltungsspannung sehr niedrig ist, bleibt die Batterie unterladen. Wenn die Erhaltungsspannung sehr hoch ist, verkürzt sich die Lebensdauer der Batterie. Batterieladegeräte sind in der Regel aus rostfreiem Stahl gefertigt, um Korrosion zu verhindern.

Sie sind außerdem vollautomatisch und müssen nicht eingestellt oder verändert werden. Das Batterieladegerät hat einen isolierten Gleichspannungsausgang, der die normale Funktion des Generators nicht beeinträchtigt.

Bedienfeld

Das Bedienfeld ist die Benutzerschnittstelle des Generators und enthält Steckdosen und Bedienelemente. Die verschiedenen Hersteller bieten unterschiedliche Funktionen in den Bedienfeldern ihrer Geräte an.

Gehäuse

Alle Generatoren, ob tragbar oder stationär, haben ein maßgeschneidertes Gehäuse, das eine strukturelle Basis bildet. Der Rahmen ermöglicht es außerdem, den Generator aus Sicherheitsgründen zu erden.

Wie erzeugt ein Stromgenerator Strom?

Das Herzstück eines Stromgenerators ist die Lichtmaschine, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.

Die Lichtmaschine besteht aus einem Rotor (dem rotierenden Teil) und einem Stator (dem feststehenden Teil). Der Rotor ist mit dem Motor verbunden, während der Stator die Wicklungen enthält, die den elektrischen Strom erzeugen.

Wenn sich der Motor dreht, treibt er den Rotor an. Diese Bewegung induziert einen Strom in den Statorwicklungen, der einen Wechselstrom (AC) erzeugt.

Dieser Wechselstrom muss in Gleichstrom (DC) umgewandelt werden, bevor er für den Betrieb elektrischer Geräte genutzt werden kann. Dies geschieht durch einen Spannungsregler, der dafür sorgt, dass die Ausgangsspannung des Generators konstant bleibt.

Der erzeugte Wechselstrom wird außerdem durch ein Kühlsystem geleitet, das die vom Generator erzeugte Wärme ableitet. Die Abgase des Generators sind giftig und sollten daher korrekt abgeleitet werden.

Der Generator wird außerdem mit Öl geschmiert, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten.

Schließlich wird der erzeugte Wechselstrom durch ein Batterieladegerät geleitet, das die Batterie des Generators auflädt.

Die Unterschiede zwischen den verschiedenen Arten von Generatoren

Auf dem Markt gibt es verschiedene Arten von Stromgeneratoren. Diese unterscheiden sich v.a. in der Art und Weise, wie sie Strom erzeugen, sowie in der Art von Strom und der verfügbaren Leistung.

Konverter – Generatoren

Konverter sind die „klassischen“ Stromgeneratoren, an die wohl die meisten Menschen bei dem Begriff denken.

Sie werden mit Benzin bzw. Diesel betrieben, können eine hohe Leistung erzielen und erzeugen Gleichstrom.

Häufig zu finden ist diese Art von Stromgenerator auf Baustellen, Partys oder auch zur Notfallversorgung im Haus.

Da sie standardmäßig keinen Wechselstrom abgeben können sind sie nämlich ungeeignet für sensible Haushaltsgeräte wie Handys oder Laptops. Zudem sind sie relativ laut.

Benzinbetriebene Konverter sind relativ günstig in der Anschaffung und auch etwas leiser als ihre dieselbetriebenen Verwandten. Allerdings sind die Betriebskosten höher und sie können nicht so viel Leistung erzeugen wie Diesel-Konverter.

Ein Diesel Generator ist teurer in der Anschaffung, dafür günstiger in der Verwendung und leiser. Diese Art findet man daher besonders häufig auf Baustellen.

Zusammenfassung:

• Benzin Stromaggregate sind günstig in der Anschaffung, aber teurer im Betrieb und ziemlich laut. Sie eignen sich gut für Partys oder eine kurzweilige Notversorgung.
• Diesel Stromaggregate sind teurer in der Anschaffung, günstiger im Betrieb und leiser. Zudem können sie eine hohe Leistung erzeugen. Sie eignen sich gut für Baustellen oder die Stromversorgung über einen längeren Zeitraum.
• Beide Varianten sind nicht für empfindliche Elektrogeräte geeignet, die auf Wechselstrom angewiesen sind. Zudem sind sie i.d.R. schwer und nicht besonders mobil.

Inverter Generatoren

Die Inverter Technologie, auch „Wechselrichter“, ermöglicht es einem Stromgenerator Wechselstrom zu erzeugen. Sie sind somit ideal für das Laden von Handys oder Laptops geeignet.

Weiterer Pluspunkt: Sie sind deutlich kompakter & leiser als die herkömmlichen Konverter Stromerzeuger.

Allerdings sind diese Geräte auch deutlich teurer. Sie sind daher für die Anwendung in der Freizeit nicht unbedingt zu empfehlen.

Viele Käufer bevorzugen diese Notstromaggregate aber besonders aus den Gründen der Lautstärke und der Flexibilität.

Zusammenfassung:

• Inverter Stromaggregate erzeugen Wechselstrom und sind gut für Haushaltsgeräte geeignet.
• Sie sind leise & kompakt, daher ideal bei einem längeren Stromausfall.
• Im Vergleich zu einem Stromgenerator ohne Inverter-Technologie sind sie deutlich teurer.

Gas-Stromgenerator

Diese Art von Stromerzeugern wird, wie es der Name bereits verrät, mit Gas betrieben.

Sie sind ideal für das Camping bzw. den Betrieb auf einem Campingplatz geeignet, da sie naturgemäß gut mit gasbetriebenen Geräten harmonieren.

Zudem ist die Stromerzeugung deutlich umweltfreundlicher und vergleichsweise günstig.

Leider gibt es auch hier einen Haken: Ein Gas-Stromaggregat ist ziemlich teuer.

Zusammenfassung:

• Ein Gas Stromgenerator ist teuer, aber umweltfreundlich und günstig im Betrieb.
• Ideal für Camper
• Perfekt für die Kombination mit weiteren gasbetriebenen Geräten.

Solar-Stromgenerator

Der umweltfreundlichste Stromerzeuger unter den Stromgeneratoren ist das solarbetriebene Gerät.

Sie sind völlig unabhängig von fossilen Brennstoffen und erzeugen Strom aus erneuerbarer Energie.

Das macht sie nicht nur klimaneutral, sondern auch sehr leise.

Solarstromgeneratoren werden immer beliebter, vor allem bei Menschen, die viel campen oder in abgelegenen Gegenden leben.

Sie haben jedoch einen großen Nachteil: Die Anfangsinvestitionen sind sehr hoch. Zudem bist Du natürlich auf ausreichend Sonneneinstrahlung angewiesen.

Zusammenfassung:

• Solarstromgeneratoren sind umweltfreundlich und leise.
• Sie sind ideal für Menschen, die viel zelten oder in abgelegenen Gegenden leben.
• Die Anfangsinvestition ist sehr hoch.
• Das Wetter / die Sonne muss mitspielen

Zusammenfassung

Stromgeneratoren gibt es in allen Formen und Größen, aber sie haben alle ein gemeinsames Ziel: Strom zu erzeugen.

Wie dies geschieht, hängt von der Art des Generators ab, aber in der Regel wird eine Drahtspule durch ein Magnetfeld gedreht oder eine Lichtmaschine verwendet, um mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.