Klein, aber fein
Energieversorger puschen Brennstoffzellenheizgeräte

In allen Leistungsklassen sorgen Brennstoffzellen derzeit für Aufmerksamkeit. Als Mikro-Kraftwerk mit wenigen Watt (W) Leistung versorgen sie z.B. Camcorder, Laptops oder Handys mit Strom. Als Mini-Kraftwerk mit 1 bis 5 Kilowatt (kW) produzieren sie in Ein- oder Mehrfamilienhäusern Strom und Wärme. Mit rund 100 kW können sie dem Elektromotor im Pkw den notwendigen Antrieb verleihen. Als Kleinkraftwerk mit z.B. 250 kW bieten sie eine Alternative zu Blockheizkraftwerken und ebnen den Trend zur Dezentralisierung der Stromversorgung.

HB HANNOVER. So hat Smart Fuel Cell im Frühjahr mit der Kleinserienfertigung von portablen Direkt-Methanol- Brennstoffzellen (DMFC) begonnen. Rund 1 000 Stück dieser Mikro-Kraftwerke mit 25 W sollen in diesem Jahr produziert und in der Praxis getestet werden. Reformer sind nicht notwendig. Das in austauschbaren Patronen gelieferte Methanol soll Profi-Kameras, Baustellen-Ampeln sowie Anwendungen in der Umwelttechnik oder im Freizeitbereich drei- bis fünfmal länger mit Strom versorgen als herkömmliche Akkus oder Batterien.

Neben miniaturisierten Zellen für Laptops sind auch leistungsstärkere Aggregate bis 100 W in der Entwicklung. Die Forscher der Fraunhofer-Initiative Mikro-Brennstoffzelle entwickeln eine neue Generation flacher Brennstoffzellen. "Das enorme Marktwachstum für portable elektronische Geräte und damit einhergehend die wachsenden Leistungsanforderungen an deren Energieversorgung machen die Entwicklung neuer Konzepte und Lösungen immer dringlicher", heißt es beim Fraunhofer für Solare Energiesysteme-Institut ISE. Auf der Hannover Messe will man erstmals ein Notebook mit gehäuseintegriertem Brennstoffzellensystem zeigen. Die Vorteile gegenüber Akkus: hohe Energiedichte, lange Lebensdauer, weder Memory-Effekte noch Selbstentladung. Dank neuer Verbindungs-, Werkstoff- und Produktionstechniken seien bald kostengünstige Herstellungsverfahren wie Heißpressen oder Spritzguss möglich.

Energieversorger und Hersteller werden die Hannover Messe nutzen, um einem breiten Publikum die Fortschritte bei Brennstoffzellenheizgeräten zu demonstrieren. So gingen bereits Vorserienmodelle von Sulzer Hexis und Feldtestgeräte von Vaillant in Betrieb. Weitere Feldtests sind von RWE Fuel Cells, European Fuel Cell oder Buderus geplant. Während die Hersteller den Markt für diese Mini-Kraftwerke (mit 1 bis 5 kW elektrischer Leistung) in Europa auf rund 250 000 Geräte bis zum Jahr 2010 schätzen, erwartet die Unternehmensberatung Frost & Sullivan sogar einen Absatz von 300 000 Stück pro Jahr.

Die Szenarien der Energieversorger sehen vor, ihren Kunden die Anlagen in den Keller zu stellen, sie zu finanzieren, zu warten und zentral zu steuern. Bei den Mini-Anlagen hat sich überwiegend die PEM-Brennstoffzelle durchgesetzt. Eine Ausnahme bildet Sulzer Hexis, die auf SOFC-Technik bauen. Derzeit sind alle Anlagen für den Anschluss an das Erdgas-Netz vorgesehen. PEM-Anlagen benötigen deshalb einen Reformer, der den Entwicklern meist mehr Kopfzerbrechen bereitet als die eigentliche Zelle. Die SOFC kann zwar direkt mit Erdgas betrieben werden, das Material muss dafür höhere Temperaturen vertragen.

Werner Brinker, Vorstandsvorsitzender des Energieversorgers EWE, rechnet für 2005 mit serienreifen Mini-Anlagen. "Wir unterstützen die Hersteller von Brennstoffzellengeräten, um möglichst schnell die Serienreife zu realisieren." Gemeinsam mit MVV Energie, VNG und Ruhrgas hat EWE dazu die "Initiative Brennstoffzelle" gegründet. In Mehrfamilienhäusern in Gelsenkirchen und Essen produzieren Vaillant-Geräte mit aus Erdgas erzeugtem Wasserstoff Strom und Wärme. "Wer die Chance hat, eine Brennstoffzelle in Funktion zu sehen, wer erlebt, wie leise und sauber Strom und Wärme in unseren Häusern zukünftig erzeugt werden können, der zweifelt nicht mehr daran, dass sich dieses Konzept der Energieumwandlung als Ergänzung zu den konventionellen und voll regenerativen Techniken durchsetzen wird", schwärmt Michel Brosset, Chief Operating Officer der Vaillant-Hepworth-Gruppe.

Auch Anlagen mittlerer Leistung (200 bis 300 kW) geben verstärkt Gas. So schreiten im RWE-Brennstoffzellen-Pavillon die Arbeiten für ein neues Brennstoffzellenkraftwerk voran. Der MCFC-Prototyp "Hot Module" von Daimler-Chrysler-Tochter MTU Friedrichshafen wird derzeit in Betrieb genommen. Im Raum nebenan läuft bereits eine SOFC-Anlage von Siemens Westinghouse ihren Dienst, die noch in diesem Jahr durch ein modernes Brennstoffzellenkraftwerk mit integrierter Mikroturbine ersetzt werden soll. Weltweit wurden bereits über 235 PAFC-Anlagen von UTC Fuel Cells hergestellt. "Das weltweit einzige kommerziell verfügbare Brennstoffzellensystem", lobt Guy Hatch, Direktor Residential Business bei UTC Fuel Cells. Ende Februar ist in Hannover "e|cell" gestartet, ein Brennstoffzellenprojekt der Stadtwerke Hannover und Eon Kraftwerke. Dabei ist vorgesehen, im Laufe des nächsten Jahres die erste standardisierte SOFC-Brennstoffzellenanlage von Siemens Westinghouse im Kraftwerk Herrenhausen zu installieren.

Mobile Anwendungen stehen alldem nicht nach. Aktuelle Fahrzeug-Modelle beweisen, dass die Technik das reine Forschungsstadium verlässt. So konnte der HydroGen 1 von Opel beim "Michelin Challenge Bibendum" überzeugen. "Wir haben die klare Absicht, mit der Brennstoffzelle in die Großserie zu gehen", sagt Erhard Schubert, Direktor des GM/Opel-Entwicklungszentrums für alternative Antriebe GAPC. Das jetzt im HydroGen 3 auf Basis des Zafira verwirklichte Konzept sei schon sehr gut für Flottentests geeignet. Die PEM-Brennstoffzelleneinheit liefert eine kontinuierliche Leistung von 102 kW. Während einige Hersteller wie Toyota oder Honda eigene Entwicklungen vorantreiben, setzen z.B. Hyundai und Nissan auf Zellen von UTC Fuel Cells. Ford, Daimler-Chrysler und Ballard arbeiten seit Jahren im Rahmen der "Fuel Cell Alliance" eng zusammen. Die Brennstoffzelle an Bord des aktuellen Focus FCV (Fuel Cell Vehicle) leistet 80 kW und findet unter den Vordersitzen Platz. Die Vermarktung in Großserie ist ab 2010 geplant.

Auch die Ölwirtschaft will die technologischen Entwicklungen nutzen. So arbeiten z.B. das Öl-Wärme-Institut und die RWTH Aachen an den Einsatzmöglichkeiten von Heizöl als Brennstoff für Brennstoffzellen. So könnten auch Millionen von Heizölkunden von dem technologischen Fortschritt profitieren. Aral hat bereits im vorigen Jahr einen Kooperationsvertrag mit der Sulzer Hexis AG unterzeichnet. Auf der Hannover Messe soll über den aktuellen Entwicklungsstand heizölbetriebener Brennstoffzellentechnik und geplante Feldtests informiert werden.

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