Aber nicht nur unterwegs werden uns Brennstoffzellen mit Energie versorgen. Sie sind zukünftig auch im Heizungskeller von Ein- und Mehrfamilienhäusern zu finden. Dort erzeugen sie äußerst effizient Strom und Wärme. Bereits 1992 setzten Forscher des ISE eine Brennstoffzelle als Kleinstblockheizkraftwerk für ein Wohngebäude ein. Solar erzeugter Wasserstoff diente als Energiespeicher für Strom und Wärme. Die erforderliche Infrastruktur lässt sich aber heute auch einfacher realisieren. Als Energieträger wird Erdgas genutzt, das entweder direkt verwendet oder durch Reformierung in Wasserstoff umgewandelt wird. Knapp die Hälfte aller Wohnungen in Deutschland ist an das Erdgasnetz angeschlossen.
Als stationäre Systeme eignen sich Brennstoffzellen-Heizgeräte mit PEM- oder SOFC-Technik. PEM-Brennstoffzellen arbeiten bei Temperaturen von 70 bis 90 Grad Celsius. Die Aufbereitung des Brenngases leistet ein Reformer, der aus Erdgas ein wasserstoffreiches Prozessgas erzeugt. Brennstoffzellen mit SOFC-Technik können Erdgas direkt nutzen. Beide Systeme sind so konzipiert, dass sie den Grundbedarf an Strom und Wärme im Haushalt decken. Etwa 2010 – so die Hersteller – sollen Brennstoffzellen-Heizgeräte in Serie gehen.
Erste Brennstoffzellen-Heizungen im Test
Derzeit testen Energieversorgungsunternehmen und verschiedene Heizgerätehersteller wie etwa BAXI Innotech, BBT Thermotechnik, Hexis, Vaillant oder Viessmann Brennstoffzellen-Systeme unter realen Bedingungen. Einige Beispiele: Die EWE AG in Oldenburg hat circa 200 Anlagen bei ihren Kunden installiert. 31 Brennstoffzellen-Systeme sind im Projekt Virtual Fuel Cell Power Plant (VFCPP) zu einem virtuellen Kraftwerk zusammengeschaltet. An dem Projekt arbeiten neben Technikunternehmen auch die Energieversorger E.ON Ruhrgas, EWE und die niederländische Gasunie mit.
Brennstoffzellen lassen sich auch für die Kraft-Wärme-Kopplung genutzen. Das macht sie interessant für Block-Heizkraftwerke. Diese kompakten Anlagen versorgen Krankenhäuser, Wohnblocks oder Schwimmbäder mit Strom und Wärme. Das Unternehmen CFC Solutions der Togum-Holdinghat bereits 17 Hochtemperatur-Brennstoffzellen in MCFC-Technologie in Europa installiert. Die Systeme erzeugen zeitgleich 245 Kilowatt Strom und 180 Kilowatt Wärme.
Pilotanlage läuft mit Biogas
Eine Besonderheit der Hochtemperatur-Brennstoffzellen ist, dass sie auch mit einer ganzen Reihe von biogenen Treibstoffen wie zum Beispiel Biogas oder Sunfuel hervorragend laufen. Forscher des IKTS haben gemeinsam mit Kollegen bereits ein komplettes, kleines SOFC-Blockheizkraftwerk mit aktueller Technologie bestückt. Die Anlage, die in diesen Wochen in Betrieb genommen wird, hat eine Leistung von 1,5 kW. Sie dient vorrangig dem Test neuer Gasfiltertechniken für Biogas, kann aber natürlich auch mit reinem Erdgas betrieben werden. „Das größere Nachfolgesystem werden wir noch in diesem Jahr vor Ort auf einer Kläranlage installieren und mit echtem Biogas aus Klärschlamm und nachwachsenden Rohstoffen unter Realbedingungen betreiben“, erläutert Dr. Stelter vom IKTS.
Langlebigkeit ist Trumpf
Damit sich Brennstoffzellen künftig am Markt durchsetzen können, müssen sie nicht nur kostengünstig sein, sondern auch über eine lange Lebensdauer verfügen. Das wichtigste Bauteil ist dabei der so genannte Stack, quasi der Motor des Brennstoffzellensystems. Hier ist dem IKTS ein Durchbruch bei der Alterungsrate gelungen, der das Ziel von 40 000 Stunden Lebensdauer in greifbare Nähe rücken lässt. Die keramischen Stacks dieses Typs finden sich in mobilen Stromgeneratoren für Campingfahrzeuge, Boote, LKW oder PKW, aber auch in stationären Anwendungen zur Strom-, Wärme- und Kältegewinnung. Vor zwei Jahren übernahm die Staxera GmbH – ein Joint Venture von Webasto und H.C. Starck – die Vermarktung der Stacks. Partnerschaften mit dem Heizungshersteller Vaillant und dem Automobilzulieferer Webasto ermöglichen einen europaweiten Vertrieb. „Keramische Hochtemperatur-Brennstoffzellen werden schon bald ein Massenmarkt sein“, prognostiziert Prof. Alexander Michaelis, Leiter des IKTS.
Stand: 12.10.2007
