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Kenndaten verschiedener Entwicklungslinien von Brennstoffzellen-Heizgeräten.
© European Fuel Cell GmbH, Sulzer Hexis AG
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Markt in Sicht?

Hausenergiesysteme mit Brennstoffzellen sind hausintern mit dem Heizungs- und Warmwassersystem des zu versorgenden Objektes und extern mit zwei Netzen verbunden (Strom/Gas). So müssen vielfältige, teilweise unterschiedliche Anforderungen (von Technik und Akteuren) berücksichtigt werden, dies gilt für die Auslegung, die Systemintegration, die Installation und den Anlagenbetrieb.

Die Wirtschaftlichkeit der Brennstoffzellen- Heizgeräte wird von den Technikkosten und von den Erlösen aus der Wärme- und Strombereitstellung bestimmt. Die Vergütung der Wärme wird durch die Referenztechnologie bestimmt (z. B. Gasbrennwert). So kommt dem Stromerlös eine wichtige, den vermiedenen Strombezugskosten eine entscheidende Bedeutung zu. Nach den derzeitigen gesetzlichen Rahmenbedingungen (KWK-Bonus und Ökosteuerbefreiung) wird sich der Betrieb solcher Anlagen zunächst für private Gebäude lohnen, wo der erzeugte Strom überwiegend im Gebäude selber genutzt werden kann und zu vermiedenen Stromkosten gemäß den üblichen Tarifkundenpreisen führt.

Die Betreibermodelle „Contracting“ und „virtuelles Kraftwerk“ profitieren von günstigen Gaspreisen für Großkunden, sie lohnen sich jedoch erst, wenn für Brennstoffzellen-Strom attraktive Erlöse auf dem Spotmarkt für Strom oder Regelenergie erzielt werden können.

Heiße Alternative

Das Schweizer Unternehmen Sulzer Hexis entwickelt „kleine“ Brennstoffzellen-Heizgeräte mit einer Leistung von 1 kWel (vgl. Abb 3). Als derzeit einziger Hersteller setzt Sulzer Hexis auf Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC) und das schon seit Anfang der 1990er Jahre. 2001 endete ein dreijähriger internationaler Feldtest. Anschließend wurde eine Vorserienproduktion von CE-zertifizierten Brennstoffzellen-Heizgeräten gestartet, die vor allem in Einfamilienhäusern und
öffentlichen Gebäuden eingesetzt werden. Sulzer Hexis setzt hier auf die Mitwirkung von regionalen und überregionalen Gas- und Energieversorgern. Mit den Erfahrungen aus den Praxistests wurde inzwischen die nächste Generation von Geräten entwickelt – das „seriennahe“ Produkt. Es ist kleiner, modularer und leichter als die erste Gerätegeneration und nutzt einen kostengünstigeren
Reforming-Prozess (catalytic partial oxidation).

Virtuelles Kraftwerk

Hinter der öffentlichen Stromversorgung in Europa stehen wenige große Kraftwerke, deren Leistungsvermögen jeweils in vielen Megawatt oder eher Gigawatt beziffert wird. Das könnte sich in Zukunft ändern: Es werden mehr und mehr dezentrale Anlagen auf Basis von erneuerbaren Energien, kleinen KWK-Anlagen oder größeren Notstromaggregaten hinzukommen. Sie könnten zu so genannten virtuellen Kraftwerken vernetzt werden. Dabei werden auch Brennstoffzellen eine Rolle spielen: Strom kann so am Ort des Verbrauchs erzeugt und zusammen mit der anfallenden Wärme genutzt werden. Transportverluste reduzieren sich auf diese Weise und Kraftwerkswärme muss nicht mehr an die Umgebung „verheizt“ werden. Kleine, vor Ort installierte Brennstoffzellen-Heizkraftwerke könnten auch helfen, die Lastschwankungen im Stromnetz zu reduzieren oder gar auszugleichen (=> Regelenergie).

Voraussetzung hierfür ist ein zuverlässiger Datenaustausch der kleinen Kraftwerke untereinander und mit einer Leitzentrale. Dabei müssen die Heizgeräte zuallererst ihre eigentlichen „Hausaufgaben“ erledigen: Sie liefern Strom und Wärme für das angeschlossene Gebäude. Überschüssiger Strom kann an das Stromnetz abgegeben werden. Bei hohem Strombedarf im Netz kann die Leitstelle die vielen, dezentralen Anlagen zu einer Überschussproduktion veranlassen.

In dem von Vaillant koordinierten europäischen Projekt „Virtual Fuel Cell Power Plant“ wird die Funktionsweise und Praxistauglichkeit eines solchen virtuellen Kraftwerks in kleinem Maßstab erprobt. Das virtuelle Brennstoffzellen-Kraftwerk besteht aus insgesamt 31 miteinander vernetzten 4,6 kWel Brennstoffzellen-Heizgeräten, die an verschiedenen Standorten in Deutschland, den Niederlanden, Spanien und in Portugal installiert sind. Die Anlagen stehen in Mehrfamilienhäusern, kleinen Gewerbebetrieben oder öffentlichen Einrichtungen. Anfang 2004 startete die Phase 2 des Projekts mit 23 Anlagen der weiter entwickelten, dritten Feldtestgeneration von Vaillant (vgl. Abb 3).

Weitere Infos zum EU-Projekt Virtual Fuel Cell Power Plant unter: www.cogen.org/projects/vfcpp.htm

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