mtu-Brennstoffzelle auf dem Weg zur Serienfertigung

• Bis Ende 2002 zehn Feldversuchsanlagen installiert
• Rekordergebnisse beim Wirkungsgrad erzielt
• Großes Interesse an der Technologie und hohes Marktpotenzial
• Technologie eröffnet neue Perspektiven der Energieerzeugung

Friedrichshafen - Die Brennstoffzellen-Technologie nähert sich im Bereich dezentraler Energieerzeugung der Marktreife. Größe und Gewicht der Anlagen spielen hier nicht die zentrale Rolle wie im Automobilbau. Ein Pionier für stationäre Brennstoffzellen ist die MTU Friedrichshafen mit ihrem "HotModule".

Das HotModule, eine Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Anlage, befindet sich voll im Zeitplan auf dem Weg zur Serienfertigung. Wie das Unternehmen berichtet, wurden bis heute zehn Feldversuchsanlagen installiert. 2003 sollen weitere sieben Anlagen für Kunden in Europa, Asien und den USA ausgeliefert werden. Der Hochlauf einer Serienfertigung für das HotModule ist für 2006 geplant.

Rekordergebnisse beim Wirkungsgrad erzielt

Über zwei Jahre lang war eine erste HotModule Feldversuchsanlage in Kundenhand an der Universität Bielefeld in Betrieb. Es speiste seine elektrische Energie in das Netz der Stadtwerke ein und versorgte die Universität mit Wärme und Dampf. Im Dauerbetrieb konnten wichtige Erkenntnisse gewonnen werden, die zur weiteren Optimierung der Technologie beigetragen haben. Während ihrer Gesamt-Laufzeit von 16.000 Betriebsstunden erzielte die Anlage Rekordwerte: Sie lief länger als jede andere Karbonat-Brennstoffzelle zuvor und erreichte einen elektrischen Wirkungsgrad von 47 Prozent, ein Wert, der in der 250-Kilowatt-Klasse von keiner konventionellen Technologie erreicht wird. Zum Vergleich: Moderne Gasmotoren der gleichen Größenklasse arbeiten mit einem mechanischen Wirkungsgrad von maximal 41 Prozent, die Umwandlung der mechanischen Energie in Strom noch nicht mit eingerechnet.

Die weltweit erste Hochtemperatur-Brennstoffzelle im klinischen Bereich wurde 2001 im Rhön-Klinikum in Bad Neustadt/Saale in Betrieb genommen und liefert Strom und Wärme für einen Teil der Klinik. Neben der elektrischen Energie nutzt der medizinische Bereich des Rhön-Klinikums den Hochdruck-Wasserdampf, der mit der heißen Abluft erzeugt wird, zum Klimatisieren und Sterilisieren.

Neben dem HotModule im Rhön-Klinikum wurden 2001 zwei weitere Anlagen in Betrieb genommen. Sie wurden von Fuel Cell Energy Inc. (Danbury, Connecticut), einem amerikanischen Kooperationspartner, an dem mtu als größter Gesellschafter sieben Prozent der Anteile hält und der das HotModule in Lizenz fertigt, ausgeliefert und gingen in die USA. Bedient wurden hierbei die Anwendungsfelder Automobilindustrie und Energieversorgung. Neben der Lizenzfertigung arbeiten mtu und FCE auch auf dem Gebiet der Zellfertigung zusammen. Von FCE stammen die Zellen des HotModules, zentrale Komponenten der Anlage.

Großes Interesse an der Technologie und hohes Marktpotenzial

Die Resultate der ersten HotModule Feldversuchsanlagen haben ein starkes Interesse geweckt. So wurden im Jahr 2002 insgesamt fünf Anlagen an Kunden ausgeliefert. "Dies ist ein weiterer bedeutender Schritt in Richtung Serienreife des HotModules", sagt Michael Bode, Leiter Neue Technologien der MTU Friedrichshafen. Die Anlagen wurden, bzw. werden bei DeTeImmobilien in München, IPF in Magdeburg, RWE in Essen, IZAR im spanischen Cartagena und EnBW in Karlsruhe installiert. Alle fünf Anlagen werden in Kraft-Wärme-Kopplung betrieben und erzeugen rund 250 kW elektrische sowie ca. 170 kW thermische Energie. Die Wärmeenergie wird für unterschiedliche Zwecke verwendet, so etwa für die Reifenherstellung, für klinische Zwecke und zur Klimatisierung von Gebäudekomplexen.

Die MTU Friedrichshafen, ein Unternehmen der DaimlerChrysler AG, betreibt die Entwicklung, Erprobung und Serienreifmachung der Karbonat- (MCFC-) Brennstoffzelle seit über zwölf Jahren. Für das Unternehmen ist diese Technologie eine strategische Ergänzung zum aktuellen Produktprogramm. Auf Basis ihrer Diesel- und Gasmotoren stellt mtu im Hauptgeschäft Antriebssysteme für die dezentrale Energieversorgung, Schiffe, Bahnen, sowie für Schwerfahrzeuge und industrielle Anwendungen her. In diesen Bereichen ist das Unternehmen zum Teil Marktführer. "Die Entscheidung, eine eigene Brennstoffzelle zu entwickeln, ist langfristig angelegt," sagt Dr. Rolf A. Hanssen, Vorsitzender der Geschäftsführung der MTU Friedrichshafen und Leiter DaimlerChrysler Off-Highway. "Sie dient dazu, die gute Marktposition, die die mtu in ihren Märkten hat, in Zukunft auf diejenigen Märkte auszudehnen, die sich mit dieser Technologie auftun."

Die Märkte für stationäre Brennstoffzellen ergeben sich aus den Möglichkeiten, die diese Technologie innerhalb der bestehenden Infrastruktur eröffnet. Der Brennstoff ist im wesentlichen Erdgas, wenngleich auch andere Gase verwendet werden können. Im Vergleich zu herkömmlichen Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen hat das HotModule einen wesentlich höheren Wirkungsgrad und ist erheblich sauberer. Es erreicht derzeit eine elektrische Netzleistung von 230 Kilowatt bei einer Zellblock-Leistung von 270 Kilowatt. Hinzu kommen 170 kW thermische Energie. Insgesamt erzielt das HotModule damit einen Nutzungsgrad von über 90 Prozent. Die Schadstoff-Mengen, die die Anlage emittiert, sind so gering, dass man entsprechend der TA Luft von ‚Abluft' anstatt von ‚Abgas' redet. Die Abluft besteht hauptsächlich aus heißer Luft und Wasserdampf. Stick- und Schwefeloxide stößt die Anlage in nicht nachweisbaren Konzentrationen aus. Auch Kohlendioxid wird deutlich weniger ausgestoßen als bei herkömmlichen Kraftwerken.

Technologie eröffnet neue Perspektiven der Energieerzeugung

Eine andere technische Eigenschaft des HotModules ist geeignet, mit dieser Brennstoffzelle über die bekannten Märkte auch vollkommen neue zu erschließen: Im Gegensatz zu anderen Brennstoffzellen kann das HotModule neben Erdgas auch mit Methanol, Biogas, Klärgas, Deponiegas und industriellen Restgasen betrieben werden. "Damit eröffnen sich uns völlig neue Perspektiven," sagt Dr. Rolf A. Hanssen. "Heute gehen viele dieser Gase in Industrie und Landwirtschaft völlig ungenutzt verloren oder werden bestenfalls thermisch genutzt. Das HotModule bietet eine hocheffiziente Möglichkeit, diese Gase zur Stromproduktion zu nutzen."