Energie 09.02.2001, 17:28 Uhr

Ein Kraftwerk in Containergröße

Ohne Lärm und bewegliche Teile, aber mit hohem Wirkungsgrad soll eine Karbonat-Brennstoffzelle den Blockheizkraftwerken Konkurrenz machen. Sie eignet sich für kleine Industriebetriebe und gewerbliche Großbauten.

Die Brennstoffzelle ist zum Mikrochip der Energietechnik geworden“, meint Dr. Rolf A. Hanssen, Leiter des Geschäftsbereichs Dieselantriebe von DaimlerChrysler. Wenn der Manager diese Form der Stromerzeugung favorisiert, dann denkt er an „Off-Highway-Anwendungen“ – also an die Energieversorgung von Schiffen, Baumaschinen und Industrieanwendungen, stationäre Stromversorgungen und militärische Schwerfahrzeuge. Dafür, vor allem aber für industrielle und gewerbliche Projekte, entwickelte die Konzerntochter MTU Friedrichshafen, deren Vorsitzender Geschäftsführer ebenfalls Rolf A.Hanssen ist, eine neuartige Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit der Markenbezeichnung „Hot Module“.
Herzstück ist ein Stapel von rund 350 Karbonat-Brennstoffzellen (Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC), die ohne bewegliche Teile, ohne Verbrennung und mit wenig Aufwand an Peripherie und Rohrleitungen dezentral geräuschlos Strom und Prozesswärme in Form von heißem Wasserdampf erzeugen. „Unsere Anlage arbeitet dabei doppelt so effizient wie eine moderne Gasturbine“, meint der MTU-Chef.
Was die Anlage besonders interessant macht, ist die Vielseitigkeit der Brennstoffe – fast jeder gasförmige Kohlenwasserstoff lässt sich nutzen. Primär ist die Zelle auf Erdgas ausgelegt, aber auch industrielle Restgase und Biogas sind nutzbar. Ein weiterer Clou, der dem Wirkungsgrad und der Ökobilanz zugute kommt, ist der Verzicht auf einen Reformer, der üblicherweise aus dem Brennstoff Erdgas oder Methanol erst den Wasserstoff gewinnt.
In dem Stahlkessel, dem zentralen Element des „Hot Module“, herrscht eine Arbeitstemperatur von 650 °C, und das Brenngas kann quasi intern reformiert werden: Wenn Erdgas und Wasser in der Brennstoffzelle zusammenkommen, spaltet sich in der Hitze und mit Hilfe eines Katalysators Wasserstoff ab, der Brennstoff für die Zelle.
Das Hot Module erreicht einen hohen elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 52 %. Wird aus dem heißen Wasserdampf, der als „Abfallprodukt“ aus der Reaktion in der Brennstoffzelle entsteht, in einer nachgeschalteten Turbine zusätzlich Strom gewonnen, kann der elektrische Wirkungsgrad auf 65 % gesteigert werden. Der Gesamt-Brennstoff-Nutzungsgrad für die Erzeugung von Strom und Prozesswärme kommt auf beträchtliche 80 %.
Auch die Emissionswerte seien konkurrenzlos, heißt es bei MTU. Schwefeldioxid und Stickoxide seien kaum nachweisbar – ein großer Vorteil gegenüber Gasturbinen, die wegen ihrer hohen Temperaturen hohe Stickoxid-Emissionen verursachen. Durch den fast doppelt so hohen Wirkungsgrad liegt die CO2-Emission nur etwa bei der Hälfte. Die Brennstoffzellenblöcke bestehen aus Zellen mit etwa 1 kW Leistung, die sich zu Aggregaten verschiedener Leistung zusammenfassen lassen. Am effektivsten arbeiten Hot Modules zwischen 300 kW und 3 MW. Die gesamte Einheit ist etwa 9 m lang und 2,5 m breit und mit jedem Überseecontainer oder Tieflader zu transportieren.
Die Arbeitsgemeinschaft aus MTU, Ruhrgas AG, RWE Power AG und der dänischen Energi E2 sowie der amerikanischen Fuel Cell Energy Inc., Connecticut, testet bereits die erste 250-kW-Pilotanlage bei der Universität Bielefeld. Eine weitere Anlage wird derzeit in Bad Neustadt an der Saale in Betrieb genommen. Bis Ende 2002 sollen zehn Module ihre Betriebsreife beweisen und 2005 der erste serienreife Prototyp gebaut werden. „Zum Ende der Dekade wollen wir mit Hot Modules einen Umsatz von weit mehr als 300 Mio. Euro schaffen“, hofft MTU-Geschäftsführer Rolf A.Hanssen. MARTIN BOECKH

Ein Beitrag von:

  • Martin Boeckh

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