Speichermeiden 10.10.2008, 19:37 Uhr

Aufbruchstimmung bei Brennstoffzellen  

VDI nachrichten, Stuttgart, 10. 10. 08, mg – Brennstoffzellengeräte sind für vielfältige Anwendungen interessant. Sie können alle Leistungsklassen von einigen Watt bis in den Megawatt-Bereich abdecken, wie das Stuttgarter Fachforum f-cell Ende September zeigte. Als Blockheizkraftwerk versorgen die Zellen sogar große Industrieanlagen. Für Aufbruchstimmung sorgt ein Förderprogramm, mit dem die Bundesregierung die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie forciert.

Stationäre, erdgasbetriebene Brennstoffzellen versorgen Gewerbebetriebe, Bürobauten und Wohnhäuser mit Strom und Wärme. Und das zunehmend – dank des hohen Wirkungsgrads und verstärkter Initiativen seitens des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), der Gerätehersteller und Energieversorger. So verkündete der Energieversorger EnBW auf dem Brennstoffzellen-Fachforum „f-cell“, vom 29. bis 30. September in Stuttgart, bis 2012 weitere 222 Brennstoffzellenheizgeräte in Baden-Württemberg installieren zu wollen.

Während der Stuttgarter Veranstaltung informierten sich rund 600 Teilnehmer über den weltweiten Stand der Brennstoffzellen-Forschung und über die Marktchancen dieser Technologie, vor allem im stationären Bereich.

Die Weichen für das EnBW-Engagement stellte Bundesbauminister Wolfgang Tiefensee mit dem 86 Mio. € schweren Förderprojekt „Callux“, welches die Ausstattung von insgesamt 800 Ein- und Mehrfamilienhäuser vorsieht. Überhaupt, das vergrößerte Engagement der Bundesregierung, dem Nationalen Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) mehr Leben einzuhauchen, sorgte in Stuttgart für eine neue Aufbruchstimmung. Das Regierungsprogramm beinhaltet einen Förderbetrag von ca 1,4 Mrd. €, verteilt auf zehn Jahre.

In der Schwabenmetropole wurde die erst im vergangenen Februar gegründete Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW) vorgestellt, die sich laut Geschäftsführer Klaus Bonhoff ausschließlich mit der jetzt startenden, bundesweiten Umsetzung des NIP-Innovationsprogramms befasst.

Die f-cell machte deutlich, dass Brennstoffzellengeräte für vielfältige Anwendungen interessant sind. Sie können als Blockheizkraftwerk sogar große Industrieanlagen versorgen. Alle Leistungsklassen von einigen Watt bis in den Megawatt-Bereich lassen sich abdecken. Im Vergleich zu Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK) haben sie einen bis zu 50 % höheren, elektrischen Wirkungsgrad und emittieren nur Wasser, geringe Mengen an Kohlendioxid, keine Stickoxide.

Herkömmliche KWK-Anlagen arbeiten nach dem Prinzip: Ein Brennstoff wird durch Verbrennung in Wärme umgewandelt, die einen Generator antreibt, so dass mechanische Energie entsteht. Also Strom, aber auch Abwärme, die für die Raumheizung und Warmwasserbereitung nutzbar ist. Strom und Wärme entstehen in der Brennstoffzelle nicht durch Verbrennung des Brennstoffs, sondern direkt durch eine Reihe physikalisch-chemischer Vorgänge. Als Verwertungsmaterial für die Zellentechnik eignen sich Erd-, Bio-, Gruben- und Klärgas sowie auch Methanol und Wasserstoff.

Erdgas wird als ein Trumpf im Ärmel angesehen, denn viele Kommunen haben ihr Einzugsgebiet bezogen auf diesen Energieträger mit einer weitreichenden Infrastruktur erschlossen, was den etablierten Versorgungsunternehmen gute Startbedingungen verschafft. Darüber hinaus gilt der Vorteil, im Erdgas, das überwiegend aus Methan besteht, kommen auf ein Kohlenstoffatom vier Wasserstoffatome, was im Gegensatz zu anderen kohlenwasserstoffreichen Brennstoffen den höchsten Wasserstoffanteil bedeutet.

Der für den Energiegewinnungsprozess benötigte Wasserstoff wird in der Brennstoffzelle oder in einem vorgeschalteten Reformer hergestellt. Die Experten in Stuttgart waren sich allerdings darin einig, dass Erdgas nur die Brücke auf dem Weg zur Wasserstoffwirtschaft ist. Es verhilft dieser zur Marktreife. Spätestens 2025 soll dieses Ziel erreicht sein, dann könne mit Strom aus erneuerbaren Energien Wasser in Wasser- und Sauerstoff gespalten werden, dann ließen sich die bestehenden Erdgasleitungsnetze zum Transport von Wasserstoff verwenden.

Als ein weiteres As im Ärmel wird der Energieerzeugungsort angesehen. Gemeint ist, mit der stationären Brennstoffzelle wird die Energie dort erzeugt, wo sie gebraucht wird, somit gibt es keine Leitungsverluste. Zudem böte sich an, Stromüberschüsse ins Netz einzuspeisen.

In Stuttgart gingen die Experten auch auf relevante Brennstoffzellensysteme, deren Einsatzbereiche und Marktchancen ein. Der Schweizer Hersteller Sulzer Hexis beispielsweise konzentriert seine Forschung und Entwicklung auf ein erdgasbetriebenes Brennwertgerät mit einer Festoxid-Brennstoffzelle. Konkurrent Vaillant setzt auf ein Heizgerät mit Membran-Brennstoffzelle, das die Grundversorgung eines mehrstöckigen Gebäudes sichern kann.

Das finnische Unternehmen Wärtsilä verwendet eine Festoxid-Brennstoffzelle als Kleinkraftwerk und will diese Technik demnächst auf den Markt bringen. Siemens plant ein solches Angebot für Gewerbebetriebe und Wohnblocks für das kommende Jahr. Die Stadt Ahlen entschied sich für eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle, die Strom und Wärme aus Klärgas erzeugt.

Solch eine Systemtechnik, geliefert von MTU in Friedrichshafen, gibt es auch im Rhön-Klinikum in Bad Neustadt. Sie liefert 250 kW elektrische und 170 kW thermische Energie. Die 400 °C heiße Abluft wird in Hochdruck-Wasserdampf umgewandelt, der zum Klimatisieren und zum Sterilisieren im medizinischen Bereich dient. Die Kosten für Abluftbehandlung, Instandhaltung und Schallschutz sind niedriger als bei herkömmlichen Kraftwerken, so eine MTU-Studie. Beim Reifenhersteller Michelin in Karlsruhe erzeugt eine MTU-Brennstoffzelle elektrischen Strom und Prozessdampf für die Vulkanisation von Lkw-Reifen.

Mit der möglichen Netzeinspeisung von überschüssigem Strom befasst sich das EU-Projekt „Dispower“, an dem sich zehn Länder beteiligen. Nachgegangen wird der Frage: Wie lassen sich dezentrale Systeme zur Energieerzeugung in das vorhandene Stromnetz einbinden? Ausgangspunkt ist das Szenario: Erneuerbare Energien, Brennstoffzellen und kleine Kraftwerke sorgen für eine Dezentralisierung der Energieversorgung. Viele, über das ganze Land verteilte Anlagen werden bei einem höheren Strombedarf im Netz zu sogenannten virtuellen Kraftwerken zusammengeschaltet. Es gibt Wasserstoffvorräte, die bei Bedarf für die Stromerzeugung und Einspeisung in das virtuelle Netz gedacht sind.

GERD ZIMMERMANN

Von Gerd Zimmermann
Von Gerd Zimmermann

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