HotModule: Große stationäre Brennstoffzellen kurz vor der Marktreife

Die HotModule-Brennstoffzellen des deutschen Herstellers MTU CFC Solutions stehen kurz vor der Marktreife: 2006 soll die Serienproduktion der Anlagen beginnen, die mit einer elektrischen Leistung von 250 Kilowatt zu den größten stationären Brennstoffzellensystemen in der Entwicklung gehören. In mehreren Testanlagen erprobt die DaimlerChrysler-Tochter seit einigen Jahren die Leistungsfähigkeit und Praxistauglichkeit der Systeme.

Die HotModule-Brennstoffzellen sind Schmelzkarbonatbrennstoffzellen (MCFC). Sie arbeiten mit einer Elektrolytschmelze aus flüssigen Alkalikarbonaten. Alkalikarbonate sind Verbindungen aus Alkalimetall-Ionen wie Lithium oder Kalium und CO3-Ionen. Die Arbeitstemperatur der Zelle liegt bei 650 Grad Celsius. So kann Erdgas, Biogas oder Klärgas ohne externe Reformierung als Brenngas verwendet werden. Das Gas muss lediglich in einer vorgeschalteten Gasaufbereitungsanlage aufgearbeitet werden. Das zentrale Brennstoffzellen-Modul besteht aus einer Stahlröhre, in der die Brennstoffzellen-Stacks, Be- und Entlüftungssysteme sowie die Zuführung des Brenngases untergebracht sind.

Der elektrische Wirkungsgrad des Zellenblocks liegt bei 55 Prozent. Am Netz ergibt dies einen Wirkungsgrad von etwa 47 Prozent. Wegen der hohen Betriebstemperatur kann jedoch auch die Abwärme genutzt werden: Bei deren konsequenter Weiternutzung lässt sich ein Gesamtwirkungsgrad von bis zu 90 Prozent erreichen. Wird mit der Abwärme eine Dampfturbine betrieben, lässt sich der elektrische Wirkungsgrad bis auf Werte von etwa 65 Prozent steigern.

Mit den hohen Temperaturen der Abluft liegt ein Einsatz in Anlagen nahe, in denen Prozessdampf benötigt wird, beispielsweise zur Sterilisation in Kliniken oder für industrielle Fertigungsprozesse: So läuft beispielsweise beim Reifenhersteller Michelin seit mehr als einem Jahr eine solche Anlage, die neben Strom Prozessdampf für die Vulkanisation von Lkw-Reifen herstellt. Im Rhönklinikum in Neustadt/Saale ist bereits seit 2001 ein HotModule im Einsatz, das Dampf für die Klimatisierung und die Sterilisierung liefert.

„Mit der Serienproduktion soll im Jahr 2006 begonnen werden“, bestätigt Daniel Reinhardt, Sprecher der MTU. Ab 2007 rechnet Reinhardt mit Stückzahlen von etwa 100 Einheiten pro Jahr. Diese Serienproduktion soll mit einer Automatisierung der Fertigung einhergehen: Die Stacks werden dann nicht mehr in Handarbeit, sondern maschinell zusammengesetzt.

Im Anschaffungspreis wird das HotModule der Konkurrenz herkömmlicher Gasmotoren noch nicht standhalten können, räumt Reinhardt ein. Dennoch könnten sich die Anlagen langfristig amortisieren: Wegen ihres höheren Wirkungsgrades seien die für die Wirtschaftlichkeit einer Anlage viel relevanteren Betriebskosten deutlich geringer. Anwendungsgebiet soll die dezentrale Stromversorgung in energieintensiven Bereichen sein, beispielsweise in Kliniken, Brauereien und anderen Industriebetrieben. Bislang sind nur Testanlagen des HotModules in Betrieb, die mit Erdgas betrieben werden. Künftig seien jedoch auch Anlagen denkbar, die ihre Energie aus Bio-, Klär- oder Synthesegas beziehen.