Heiztechnik 12.10.2001, 17:31 Uhr

Brennstoffzellen-Heizgerät: Jetzt bald Realität

Das Brennstoffzellen-Heizgerät macht ernst. Mit deutlichem Vorsprung vor den Wettbe- werbern startet Sulzer Hexis die Vorserienproduktion. Diesen Monat verlassen die ersten Anlagen vom Typ „HXS 1000 Premiere“ die Fertigungshalle in Winterthur. Bis Ende 2003 sollen insgesamt 600 Systeme im Markt installiert werden.

Während Wettbewerber Feldtests für ihre Brennstoffzellen-Heizgeräte vorbereiten, andere noch ihre Strategie überprüfen, geht Sulzer Hexis in die Offensive. Dazu wurde im schweizerischen Winterthur eine Vorserienfertigung aufgebaut. „Im Oktober verlassen die ersten Anlagen vom Typ HXS 1000 Premiere unsere Halle. Bis Ende 2003 wollen wir insgesamt 600 Systeme im Markt installieren“, berichtet Dr. Harald Raak, Leiter Marketing und Vertrieb. „Das System ist voll einsatzfähig.“

Relativ unbeachtet von der Öffentlichkeit haben die Produkte offenbar die notwendige Marktreife erlangt. Die 1997 gestarteten internationalen Feldtests – mit Beteiligung des Energieversorgers EWE in Oldenburg und der Thyssengas in Duisburg – laufen planmäßig bis Ende dieses Jahres weiter. Über 80 000 Netto-Betriebsstunden hätten gezeigt, dass die meisten Probleme in der Anlagenperipherie steckten, erläutert Raak. So bereiteten z.B. Inverter und Lüfter Probleme, oder die Elektronik bekam bei einer bestimmten Temperatur Schwierigkeiten. „Diese konnten weitgehend beseitigt werden“, versichert der Vertriebsleiter. Die Brennstoffzellenstapel (Stacks) arbeiteten Redox-stabil, d.h. sie vertragen Sauerstoff beim Hochheizen und Abkühlen der Anlage.

Zuverlässigkeit und Langzeithaltbarkeit werden kontinuierlich verbessert. Zwar konnte die Zielgröße von 40 000 Betriebsstunden bis zum Wechsel eines Stacks noch nicht erreicht werden, räumt Raak ein, man sei aber optimistisch, dies in einigen Jahren zu schaffen. Die aktuellen Fertigungskosten seien im Vergleich zum Feldtestsystem bereits um mehr als 50 % reduziert. Die Anlagengröße werde hauptsächlich durch die integrierte Therme und den Pufferspeicher bestimmt. So beinhaltet das Gerät neben der Brennstoffzelle mit einer Leistung von 1 kWel und 2,5 kWth auch eine Gas-Brennwerttherme mit wahlweise 12 kWth, 16 kWth oder 22 kWth zur Deckung des Wärmebedarfs eines Haushaltes. Zusätzlich ist ein 200-l-Pufferspeicher zur Versorgung des Heizkreislaufes enthalten.

Da Wettbewerber in dem kleinen Leistungsbereich von nur 1 kWel bis 5 kWel überwiegend auf die Niedertemperatur-Brennstoffzelle PEM (Polymerelektrolyt-Membran) setzen, galt Sulzer Hexis mit ihrer Hochtemperatur-Brennstoffzelle vom Typ SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) lange Zeit als Exot. Doch sieht sich das Unternehmen in Ihrem Weg bestätigt. „PEM-Anlagen benötigen eine sehr viel aufwendigere Gas-Aufbereitung zur Erzeugung hochreinen Wasserstoffs“, erläutert Raak. „Eine größere Anzahl Bauteile bedeutet aber auch mehr Störquellen und höhere Kosten. Unser SOFC-System reformiert den Brennstoff auf der Zelle, wir benötigen daher keinen separaten Reformer.“ Außerdem seien keine Kompressoren erforderlich, der übliche Druck der Erdgas-Anschlussleitung (20 mbar) reiche aus. Zudem eigne sich die Hochtemperaturtechnik grundsätzlich auch für den Einsatz anderer Brennstoffe wie Flüssiggas, Biogas oder gar Heizöl.

Im idealen Anwendungsfall wird die Anlage das ganze Jahr über im Dauerbetrieb gefahren. Da sich die SOFC-Technologie grundsätzlich nicht für einen getakteten Betrieb eignet, hat Sulzer Hexis ihr System so ausgelegt, dass die Zelle von ihrem Spitzenwert 1 kWel bis auf 50 Wel modulierend herunter gefahren werden kann. „Es sind aber auch ohne Probleme zwei bis drei Abschaltungen möglich, z.B. wenn der Besitzer in Urlaub fahren will“, betont Raak. Die Anlage wird in der Regel wärmegeführt gesteuert. Ein integrierter Energiemanager registriert, zu welchen Zeiten Strom- bzw. Wärmebedarf besteht. In der Zwischenzeit wird die Anlage optimiert gefahren. „So vermeiden wir, dass die Wärmespeicher an ihre Kapazitätsgrenze gelangen und die Anlage abgestellt werden muss.“ Die „HXS 1000 Premiere“ verfüge schon jetzt über einen elektrischen Wirkungsgrad von fast 30 % bei einem Gesamtwirkungsgrad von rund 85 %. Weitere Steigerungen des elektrischen Wirkungsgrades seien zu erwarten.

Der Erfolg ist fest eingeplant. Wie Raak erläutert, hat Konzern-Mutter Sulzer bislang schon rund 80 Mio. CHF investiert. Besonders für die Markteinführungsphase werden noch erhebliche Finanzmittel notwendig sein. Doch bis zum Jahr 2006 soll der „Break-even“ bei einer Stückzahl von 10 000 Einheiten pro Jahr erreicht sein. Der Preis für ein komplettes System zur Strom- und Wärmeerzeugung soll bis dahin auf 7 500 CHF sinken.

Bis 2010 hofft Sulzer Hexis die Umsatzschwelle von 1 Mrd. CHF zu erreichen. Dazu soll auch der europäische, amerikanische und asiatische Markt erschlossen werden. Raak schätzt den Markt für Gasheizungs- bzw. Warmwassergeräte auf 3 Mio. Stück in Europa und 3,5 Mio. Stück in den USA. Davon will man einen Marktanteil von 4 % erzielen, Gelingt dies, erreicht Sulzer Hexis zum Ende dieses Jahrzehnts einen Absatz von 260 000 Geräten pro Jahr. Davon entfallen rund 120 000 Systeme auf Europa und 140 000 auf die USA. Hinzu sollen noch Geräte im asiatischen Raum kommen. Allgemein sollen Brennstoffzellen deutlich an Popularität gewinnen. Allein für Europa wird der Markt für Brennstoffzellen-Heizgeräte mit kleinen Leistungen (1 kWel bis 5 kWel) auf rund 250 000 Geräte in 2010 geschätzt. Sulzer Hexis käme bei dem für Europa prognostizierten Absatz von 120 000 Systemen auf einen Marktanteil von knapp unter 50 %.

Für die Markteinführungsphase ist laut Raak vorgesehen, die Anlagen an Energieversorger als Vertriebspartner zu verkaufen. Feste Vereinbarungen gibt es dazu u.a. bereits mit EWE/Oldenburg, EnBW/Karlsruhe und EWR/Worms. Endkunden können in dieser Phase noch kein Gerät kaufen. Die Versorger bleiben gleichzeitig Eigentümer und Betreiber der Anlage, können den Hausbesitzern im Rahmen des Contracting ein maßgeschneidertes Energie-Dienstleistungspaket anbieten. „Planung, Installation, Betrieb und Wartung des Systems koordiniert der Energieversorger. Installation und Wartung wird in Zusammenarbeit mit speziell geschulten Installateuren erfolgen. ROBERT DONNERBAUER

 

Von Robert Donnerbauer
Von Robert Donnerbauer

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