© Illustration Timo Müller

Strom? Erzeugen wir selbst!

Das Mikro-Kraft-Wärme-Kopp­lungs­system (KWK) BlueGEN BG-15 von Solid­power erzeugt mit Brenn­stoff­zellen Strom und Wärme aus Erdgas. Und das aufgrund des einzig­artig hohen elek­tri­schen Wirkungs­grades beein­dru­ckend günstig.


Das Gerät ist etwas größer als eine Wasch­ma­schine, aber mit seinen anthrazit und schwarz beschich­teten Ober­flä­chen und der blau leuch­tenden LED-Anzeige deut­lich schi­cker. Wie so häufig sind es aber nicht die Äußer­lich­keiten, auf die es ankommt: Das Brenn­stoff­zellen-Gerät BlueGEN BG-15 liefert im Dauer­be­trieb rund 13.000 Kilo­watt­stunden emissions­armen Strom im Jahr. Und weil bei der Umwand­lung von Erdgas in Strom auch Abwärme entsteht, erzeugt das Power­kraftwerk nebenbei noch bis zu 250 Liter Warm­wasser pro Tag.

Kühl weiter­ent­wi­ckelt

Sauberer Strom ist ein zentrales Zukunfts­thema und das Inter­esse an grüner Energie wächst. Daher gewinnt die dezen­trale Strom­ver­sor­gung mithilfe von Kraft-Wärme-Kopp­lungs­­­sys­temen an Bedeu­tung. Für Frank Dahl­manns, Produkt-Manager der Solid­power GmbH in Heins­berg, gehört die Fest­oxi­d­­­brenn­stoff­zellen-Tech­no­logie mit zu den aussichts­reichsten Kandi­daten unter den künf­tigen Stromerzeugungs­modellen: „Mit der erdgas­betriebenen BlueGEN-Familie ist es erst­mals gelungen, das Wirkungsgrad­verhältnis deut­lich zu verschieben: Aufgrund des hohen elek­tri­schen Wirkungs­grads von mehr als 55 Prozent können die Geräte – anders als moto­risch betrie­bene Mikro-­KWKs – im Dauer­betrieb durch­laufen und ausrei­chend Strom für Wohn- bis hin zu mitt­leren Gewerbe­gebäuden produ­zieren.“

Dazu wandeln Festoxid­brennstoffzellen (SOFC) Erdgas zunächst in wasserstoff­reiches Prozessgas um, aus dem durch eine elektro­chemische Reak­tion – die Brennstoffzellen­reaktion – Strom produ­ziert wird. Die robuste Ausle­gung des Brennstoff­zellenstapels im BlueGEN BG-15 ermög­licht es, die Leis­tung zu modu­lieren.

Der BlueGEN macht aus Erdgas ganz emis­si­onsarm Strom für Haus­halt, E-Mobil und Netz. Seine Abwärme erzeugt Warm­wasser. Und die Wartung erfolgt ganz einfach über Online­mo­ni­to­ring.

„Nutzer können“, so Dahl­manns, „ihr persön­li­ches Last­profil über eine Handy-App und eine Web-App an die Anlage über­tragen und somit steuern. Je nach Anfor­de­rung können sie den BlueGEN BG-15 mit 500 bis 1.500 Watt betreiben.“ So lässt sie sich, beispiels­weise während eines Urlaubs, herun­ter­re­geln und – etwa bei Anschluss eines Elek­tro­autos – wieder erhöhen, um die Ladung der Batterie sicher­zu­stellen.

Auch die Absen­kung der Abgas­tem­pe­ratur auf unter 120 Grad ist eine wich­tige Weiter­ent­wick­lung des Geräts. Die Redu­zie­rung der Abgas­tem­pe­ratur ermög­licht das Verbauen herkömm­li­cher Kunststoffabgas­systeme, wie in der Gasbrenner­technik üblich. Dies verein­facht die Instal­la­tion des BlueGEN BG-15. Dahl­manns: „Das ist ein wich­tiger Aspekt bei der Vermark­tung des Geräts, denn die Heizungs­in­stal­la­teure sind für uns wich­tige Multi­pli­ka­toren. Sie sind es, die letzt­lich unser Produkt dem Endkunden empfehlen.“

Der BlueGEN BG-15 kann aufgrund seines hohen elek­tri­schen Wirkungs­grades genug Strom für Wohn- und mitt­lere Büro­ge­bäude erzeugen. (Foto: SOLID­power)

Clever mitge­mischt

Sowohl bei der Kühlung der Abgas­tem­pe­ratur als auch bei der Zufuhr des Prozess­­gases spielen Venti­la­toren von ebm-papst eine wich­tige Rolle. Dahl­manns: „Wir setzen seit Beginn der Entwick­lung der BlueGEN-Tech­no­logie NRG118-EC-Radi­al­ge­bläse ein. Sie sind leis­tungs­fähig und robust, Eigen­schaften, die für den Dauer­be­trieb uner­läss­lich sind.“

Einer der Radi­al­ven­ti­la­toren stellt sicher, dass die Abgas­temperatur unter 120 Grad bleibt. Der andere liefert die Reak­ti­ons­luft für den elek­tro­che­mi­schen Umwandlungs­prozess im Brennstoff­zellenstapel und kühlt ihn gleich­zeitig. Das mitge­lie­ferte Regel­ventil mit Step­per­motor steuert dabei die Reak­ti­ons­luft- und Kühl­luft­menge mithilfe eines 3/2-Wege­ven­tils.

In Zukunft Gas geben

Mit der Weiter­ent­wick­lung der BlueGEN-Tech­no­logie zum modu­lier­baren Strom­aggregat für den Dauer­be­trieb hat Solid­power einige Heraus­for­de­rungen an ein zukunfts­fä­higes Energieversorgungs­modell bewäl­tigt. Jetzt gilt es, die Voraus­set­zungen dafür zu schaffen, dass der BlueGEN BG-15 – unab­hängig von staat­li­chen Förde­rungen – auch preis­lich attrak­tiver wird. Dahl­manns: „Dazu arbeiten wir weiter an der Lebens­dauer der Geräte und natür­lich daran, die Brenn­stoff­zellen-Tech­no­logie grund­sätz­lich als grüne Tech­no­logie zu ­etablieren.“

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