Übersicht: Brennstoffzellen als BHKW

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Übersicht: Brennstoffzelle als Blockheizkraftwerk

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Brennstoffzellen sind hocheffiziente elektrochemische Energiewandler, die Wasserstoff und Sauerstoff in einer kalten Verbrennung zu Wasser umsetzen. Dabei entstehen Strom und Wärme. Hohe elektrische Wirkungsgrade und niedrige Schadstoffemissionen machen Brennstoffzellen zu einer interessanten Alternative für die Stromproduktion und die Kraft-Wärme-Kopplung. Sechs unterschiedliche Brennstoffzellen-Typen, die sich hinsichtlich ihrer Betriebstemperaturen und ihrer Anforderungen an das Brenngas unterscheiden, sowie der modulare Aufbau der Brennstoffzellen eröffnen ein breites Anwendungsspektrum von der portablen Stromversorgung über KFZ-Antriebe und Hausenergie-Versorgungssysteme bis hin zu Kraftwerken im Megawatt-Bereich.

Vergleich der Wirkungsgrade verschiedener Brennstoffzellen-Typen und anderen Energiewandler

In den vorliegender Beitrag wird vor allen der Entwicklungsstand und die Einsatzmöglichkeiten von Brennstoffzellen BHKW in der Nahwärmeversorgung näher betrachtet.

Dabei werden verschiedene Brennstoffzellen die sich im Test-, Pilot- oder Demonstrationsbetrieb befinden, näher untersucht. Da die Brennstoffzellen technisch oft noch nicht voll ausgereift sind und die Herstellungskosten noch so hoch, werden die meisten Anwendungen nicht auf wettbewerbsfähigkeit untersucht, sondern auf Fortschritte und der zeitlicher Horizont bis zur Serienproduktion beleuchtet.

Modell-Brennstoffzelle

Brennstoffzellentechnologie

Bei nähere Betrachtung der Brennstoffzellen-BHKW Entwicklung stellt man fest, dass einige Entwickler die Systemtechnik unterschätzt haben. Denn in den letzten Jahren ist der Eindruck entstanden die Brennstoffzelle stehen kurz vor dem Durchbruch. Leider ist dem nicht so, viele Systeme besonders die interesantenten Hochtemperatur Brennstoffzellen brauchen noch einige Zeit für die Entwicklung und vor allen Dingen noch viele Pilotanlagen in denen die Systemtechnik erforscht und verbesserte werden kann. Damit sind jedoch hohe Kosten und hoher Zeitbedarf verbunden. Denn Anlagen die Später einmal 60000 bis 80000 Betriebsstunden halten müssen kann man nicht in einer Heizperiode komplet messen. Dies muss kontinuierlich über mehrere Heizperioden geschehen.

Brennstoffzellen sind keine Erneuerbare Energie, diesen Trugschluss machen viele nicht Fachleute. Erst die Verwendung von Biogas und Klärgas oder Methanol aus Erneuerbare Energie in Brennstoffzellen ist nachhaltig für den Klimaschutz. Dazu muss man jedoch noch einen langen Weg gehen. Aber das Ziel einmal einen nennenswerten Anteil aus Erneuerbaren Energien mit Brennnstoffzellen-BHKW in Nahwärmenetze zu versorgen ist für die Umwelt und den Klimaschutz absolut notwendig.

Bis zu diesen Zeitpunkt sind noch viele Nahwärmenetze und auch Biogasanlagen umzusetzen und zu bauen. Diese können mit heutigen verbesserten Motoren ausgestattet werden. Und wenn diese Motoren ihr Geld verdient haben, kommt die Zeit der Brennstoffzellen-BHKW die diese Motoren dann nach und nach ersetzen um den zukünftigen Wärmeservice zu übernehmen.

Verschiedene Brennstoffzellentypen

• Alkalische Brenstoffzelle (AFC)
• Polymer-Membran-Brennstoffzelle (PEM)
• Direkt-Methanol-Brennstoffzelle (DMFC)
• Phosphorsaure Brennstoffzelle (PAFC)
• Karbonatschmelzen Brennstoffzelle (MCFC)
• Oxidkeramische Brennstoffzelle (SOFC)