Die Energieversorgung für große Gebäude oder kleine Siedlungen könnte künftig auch so aussehen: Ein Blockheizkraftwerk (BHKW), bestehend aus bis zu 20 miteinander verschalteten Hochtemperatur-Polymerelektrolytmembran(HT-PEM)-Brennstoffzellenmodulen, erzeugt Wärme und Strom aus Wasserstoff, der zuvor mittels Elektrolyse aus (sonst nicht nutzbarem) Windstrom hergestellt und gespeichert wurde und damit bedarfsbezogen abrufbar ist.
In das KWK-System ist zudem eine Reformereinheit integriert, die auch aus Erdgas den zum Betrieb der Brennstoffzellen erforderlichen Wasserstoff herstellen kann. Dies erhöht einerseits die Versorgungssicherheit und ermöglicht andererseits zeitabhängig den jeweils günstigsten Energieträger für die Wärme- und Stromerzeugung des Systems zu wählen. An der Realisierung des Konzepts arbeitet seit Mitte 2013 ein Konsortium internationaler Industrieunternehmen und Forschungsinstitutionen, in dem das Oel-Waerme-Institut (OWI) für die Auslegung des BHKWs und die Demonstration der Machbarkeit zuständig ist.
Kleine Module sind kostengünstiger
Der modulare BHKW-Design aus einzelnen Brennstoffzelleneinheiten mit einer elektrischen Leistung von jeweils 5 kW kann auf bis zu 100 kW hochskaliert werden und bietet eine hohe Flexibilität für die Energieversorgung in unterschiedlichen Größenordnungen. Kleine Module sind in größeren Mengen zu günstigeren Kosten herstellbar. Im intelligent gesteuerten Betrieb erhöht sich zusätzlich die Gesamteffizienz des KWK-Systems.
Lebensdauer und Wirkungsgrad müssen erhöht werden
Eingesetzt werden Hochtemperatur-Brennstoffzellen, deren Materialien im Laufe des Projekts (Projektende ist Mai 2016) so optimiert werden, dass eine Lebensdauer des Systems von mehr als 40.000 Stunden und eine Verbesserung des Wirkungsgrads von mehr als 20 % im Vergleich zu aktuell erhältlichen HT-PEM-Systemen realisierbar ist. Der elektrische Wirkungsgrad des KWK-Systems soll bei mehr als 45 % liegen. Bei allen Entwicklungsschritten gehen die Projektpartner streng kostenoptimiert vor, um mit Blick auf die Marktchancen des Systems auch konkurrenzfähige Herstellungs- und Betriebskosten zu erzielen. ■
Das Projekt mit dem Namen CISTEM wird durch das Fuel Cells & Hydrogen Joint Undertaking mit Mitteln der Europäischen Union (Grant Agreement Nummer 325262) gefördert. Weitere Informationen: CISTEM-Projektsteckbrief auf www.owi-aachen.de
