Die Brennstoffzelle
Viele benötigen Strom und Wärme zugleich - hier findet sich eine Domäne der Blockheizkraftwerke (BHKW).
Bislang wurden beispielsweise Gasmotoren eingesetzt, die mit Erdgas betrieben werden. Das Prinzip einer klassischen Anlage: Ein Motor oder eine Turbine treiben einen Generator an, der den elektrischen Strom liefert. Zugleich wird das heiße Abgas über einen Wärmetauscher zu Heizzwecken verwendet. Das ist nicht nur wirtschaftlich, als Kraft-Wärme-Kopplung holt es auch besonders viel aus den eingesetzten Primärenergiequellen Heizöl oder Erdgas heraus.
Brennstoffzellen werden in Zukunft diese Anlagen nach und nach ersetzen. Sie sind im Wirkungsgrad den motorgetriebenen Blockheizkraftwerken überlegen und emittieren nur Wasser und Kohlendioxid und keine weiteren Schadstoffe. Sie setzen also das Erdgas effizienter in Strom und Wärme um. Erste Pilotanlagen im Leistungsbereich von rund 200 Kilowatt (elektrisch) sind bereits im Einsatz oder im Bau.
Brennstoffzellen
Brennstoffzellengeräte sind für vielfältige stationäre Anwendungen interessant. Sie versorgen Ein- oder Mehrfamilienhäuser, Gewerbebetriebe und Hotels mit Strom und Wärme und können als Blockheizkraftwerk ganze Gebäudekomplexe mit Hunderten von Haushalten versorgen. Alle Leistungsklassen von einigen Watt bis in den Megawattbereich lassen sich abdecken.
Brennstoffzellenanlagen erzeugen parallel Strom und Wärme. Sie sind die kleinste Form der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK).
Von KWK spricht man immer dann, wenn bei einer Stromproduktion auch die Abwärme mitgenutzt wird.
Der Vorteil der Wärme- und Stromerzeugung mit Brennstoffzellen liegt auf der Hand:
Die Energie wird sehr günstig dort erzeugt, wo sie gebraucht wird, Leitungsverluste entfallen. Überschüsse an Strom können ins Netz eingespeist werden.
Wo wurden Brennstoffzellen bislang eingesetzt?
Kliniken Fabriken, aber auch Bürohäuser und Industrieanlagen, auch energieintensive Einrichtungen wie Schwimmbäder können mit Brennstoffzellen effektiv und umweltschonend versorgt werden.
Quelle: initiative-brennstoffzelle
Die Sulzer Hexis AG entwickelt, produziert und vertreibt
Brennstoffzellen-Heizgeräte für Einfamilienhäuser.
Ende 2001 wurde ein dreijähriger international angelegter Feldtest erfolgreich beendet. Die Phase der Produktion und Inbetriebnahme einer Vorserie von CE-zertifizierten Brennstoffzellen-Heizgeräten hat im Dezember 2001 begonnen. Das Brennstoffzellen-Heizgerät „HXS 1000 Premiere“ basiert auf der Hochtemperatur-Brennstoffzelle (SOFC). Das Gerät, das mit Erdgas betrieben wird, erzeugt maximal 1 kW elektrische und 2,5 kW thermische Leistung. Bei Bedarf schaltet ein Zusatzheizgerät mit maximal 22 kW thermischer Leistung automatisch zu. Damit deckt das System den gesamten Wärmebedarf sowie den Stromgrundbedarf eines typischen mitteleuropäischen Einfamilienhauses (Netz-Parallelbetrieb).
Funktionsweise
Brennstoffzellen wandeln die in chemischer Form im (allgemein gasförmigen) Brennstoff gespeicherte Energie direkt in Strom und Wärme um.
Die Funktionsweise lässt sich mit einer Batterie vergleichen. Eine Brennstoffzelle besteht aus Elektroden (Kathode und Anode), die durch einen Elektrolyten voneinander getrennt sind. An der Anode findet die Oxidation des Brennstoffes statt. Die dabei frei werdenden Elektronen fließen über einen äußeren Stromkreis zur Kathode. Dabei können sie elektrische Arbeit verrichten. An der Kathode erfolgt die Elektronenaufnahme durch das Oxidationsmittel, das dabei selbst reduziert wird.
Der Unterschied zur Funktionsweise einer Batterie besteht darin, dass Brennstoffzellen so lange Strom und Wärme produzieren, wie ihnen Brennstoff zugeführt wird.
Nutzen
Keine andere bekannte Technologie bietet zur gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Wärme in der Summe so viele günstige Eigenschaften wie die Brennstoffzelle:
- hoher elektrischer Wirkungsgrad
- breites Leistungsspektrum
- niedrige Schadstoffemissionen
- niedrige Betriebskosten
- breite Wahl an Brennstoffen möglich
- geräuscharm
HXS 1000 - Schnitt
Quelle: Sulzer Hexis