Energie 18.08.2006, 19:23 Uhr

Brennstoffzellenkraftwerke nähern sich der Wirtschaftlichkeit  

VDI nachrichten, South Windsor, 18. 8. 06, mg – In den 90er Jahren hat das US-amerikanische Unternehmen UTC Power mit seinem Brennstoffzellenkraftwerk PC 25 Erfolgsgeschichte geschrieben. Jetzt wird die Anlage unter der Bezeichnung PureCell 200 wieder angeboten. Derzeit arbeite man intensiv an der neuen Generation mit doppelter Leistung und einem kommerziell attraktiven Preis, heißt es bei UTC Power. Prototypen sollen in zwei bis drei Jahren verfügbar sein.

Es tut sich wieder was bei Brennstoffzellenkraftwerken im mittleren Leistungsbereich. Lange Jahre dominierte das Unternehmen UTC Power (South Windsor, Connecticut/USA) mit seiner PC25 (200 kW elektrische Leistung) das Geschehen. Die Tochter der United Technologies Corporation (mit Pratt & Whitney, Sikorsky, Otis, Carrier, Hamilton Sundstrand und UTC Fire & Security,) kündigte 2002 einen Systemwechsel von der PAFC- zur PEM-Technolgie an.

Doch dann habe man sich anders entschieden, erklärt Jan van Dokkum, Präsident von UTC Power: „Als ich im Oktober 2002 die Leitung von UTC Power übernahm, habe ich mir den Entwicklungsstand und die Potenziale aller Technologien angeschaut. Bei Haltbarkeit, Kosten, Entwicklungsfortschritt und Time-to-Market haben PEM, MCFC und SOFC für den kommerziellen Kraftwerkseinsatz nicht die notwendige Produktreife gezeigt.“

Mit der PEM-Version seien in der Praxis nur Laufzeiten bis 15 000 Stunden, im Labor bis 25 000 Stunden realisierbar gewesen, erklärt van Dokkum. „Dies reicht für stationäre Kraftwerksanwendungen nicht aus. Warum sollten wir eine erfolgreiche, effiziente Technik dafür aufgeben? Unsere PureCell hat im Markt einen ausgezeichneten Ruf, was die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit betrifft. Der Stack hält 40 000 Stunden.“ Seit Frühjahr 2005 biete man die PC25 – jetzt unter dem Namen PureCell 200 – wieder an. Rund 25 Stück habe man seitdem bereits verkauft. Seit 1991 seien damit von diesem Typ nun schon über 260 Kraftwerke an Kunden geliefert worden.

In zwei bis drei Jahren sollen erste Prototypen der nächsten Generation, der PureCell 400, soweit sein, kündigt van Dokkum an. „Ziel ist es, die Energiedichte zu verdoppeln, d. h. sie wird es auf 400 kW elektrische Leistung bringen, ohne dass die Baugröße im selben Verhältnis zunimmt. Gleichzeitig wird die Haltbarkeit ebenfalls verdoppelt – auf rund 80 000 Stunden.“ Auch bei den Systemkosten sei man auf einem guten Weg, sie sollen mehr als halbiert werden.

„Mit den bisherigen Anlagen liegen wir bei knapp 4500 $/kW. Unser Ziel ist, unter die Schwelle von 2000 $/kW zu kommen. Damit wären wir absolut wettbewerbsfähig“, unterstreicht van Dokkum. Voraussetzung für diese deutliche Kostenreduktion sei eine Produktionssteigerung von derzeit 15 bis 20 Anlagen auf 1000 bis 2000 Anlagen pro Jahr. „Unsere Marktstudien haben gezeigt, dass die PureCell 400 mit der Leistungsklasse 400 kW, fast ohne Lärm- und Schadstoffemissionen, mit ihrem sehr guten Wirkungsgrad von bis zu 85 % (bei Kraft-Wärme-Kopplung) und Systemkosten unter 2000 $/kW genau die Marktbedürfnisse trifft.“

Das PureCell-400-System werde weltweit eingeführt. Universell ausgelegt, könne es mit allen vorkommenden Erdgas- und Biogasarten betrieben werden. In einem zweiten Schritt werde eine Version für den Betrieb mit Wasserstoff folgen. Als dritter Schritt solle in etwa drei bis vier Jahren auch eine Ausführung für Bioethanol folgen. „Wir erkennen mehr und mehr Akzeptanz für den Energieträger Bioethanol, besonders in den USA und Europa“, so van Dokkum.

Anders als im Kraftwerksbereich setzt UTC Power für mobile Anwendungen auf sein patentiertes, proprietäres PEM-Brennstoffzellensystem namens PureMotion – mit 80 kW elektrische Leistung für Pkw und 120 kW für Busse. Die benötigte Lebensdauer liege im Automobilbereich bei nur 5000 bis 6000 Betriebsstunden. Dies entspreche einer Laufleistung der Pkw von weit über 200 000 km. Dafür seien die Be- triebsanforderungen, wie häufige Start-Stopps, extreme Umgebungstemperaturen und der Kostendruck (van Dokkum redet hier von einer Zielgröße von unter 50 $/kW) wesentlich größer.

„Ich sehe bei den mobilen Anwendungen unsere PEM-Technologie eindeutig im Vorteil gegenüber Wettbewerbslösungen“, betont van Dokkum. Dies betreffe besonders den Wasserhaushalt in den Zellen, was sich positiv auf Effizienz, Haltbarkeit, Start-Stopp-Verhalten und Winterbetrieb auswirke. 32 mit PureMotion 80 ausgestattete Pkw seien auf Straßen in den USA, Japan und Korea im Praxistest. Zudem seien vier Brennstoffzellen-Hybrid-Busse mit PureMotion 120 in Kalifornien im Einsatz – bis zu 16 Stunden und 300 km täglich. „Das Gesamtsystem aus wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellen und Hybridantrieb ist nicht nur emissionsfrei, sondern auch dreimal effizienter als herkömmliche Antriebe“, bekräftigt van Dokkum. Im Mai 2007 soll ein weiterer Bus in Brüssel zum Einsatz kommen.

UTC Power zeigt sich vielseitig. Seit 1966 sei man einziger Lieferant von AFC-Brennstoffzellen für Raumfahrtmissionen der Nasa. „Jedes Space Shuttle ist mit drei Brennstoffzellen von uns ausgerüstet“, so van Dokkum. Neu entwickelt werde nun eine mit Ethanol und Sauerstoff betriebene PEM-Brennstoffzelle mit 300 kW Leistung für U-Boote. „Hier haben wir im Juli einen Auftrag von der spanischen Schiffswerft Navantia erhalten. Sie soll ab etwa 2012 in der S-80 U-Bootklasse der spanischen Marine zum Einsatz kommen.“ ROBERT DONNERBAUER

Ein Beitrag von:

  • Robert Donnerbauer

    Freier Journalist und Fotograf. Themengebiete: Energie (Gebäude, Industrie, Verkehr), Heiztechnik, Brennstoffzellen, Kraft-Wärme-Kopplung,  Verkehr (alternative Antriebe, Nutzfahrzeuge).

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