Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues 20-kW-System mit Hochtemperatur-Brennstoffzellen

06.09.2012
Blockheizkraftwerk der nächsten Generation im Dauertest

Jülicher Forscher haben ein neues Demonstrationssystem für Blockheizkraftwerke mit oxidkeramischen Brennstoffzellen (engl. Solid Oxide Fuel Cell; SOFC) in Betrieb genommen. Solche Anlagen können dezentral Strom und Wärme für Wohnhäuser und Industriegebäude produzieren – mit einem deutlich höheren Gesamtwirkungsgrad als große Kraftwerke.


Design der 20-kW-Anlage: Alle Teile im Hochtemperaturbereich sind nach dem in Jülich entwickelten, integrierten Konzept ohne Rohre mit Flachdichtungen kompakt verbunden. Quelle: Forschungszentrum Jülich


Das neue Jülicher 20-kW-Demonstrationssystem für Blockheizkraftwerke mit oxidkeramischen Brennstoffzellen (engl. Solid Oxide Fuel Cell, SOFC). Quelle: Forschungszentrum Jülich

Das neue Jülicher 20-kW-System bietet die Möglichkeit, neben Erdgas auch regenerativ erzeugten Wasserstoff umzusetzen. Es ist ohne Rohrverbindungen im Hochtemperaturbereich aufgebaut und bringt weltweit erstmalig Zellstapel mit einer Einzelleistung von 5 kW zum Einsatz, mit denen sich gut auch größere Anlagenleistungen realisieren lassen.

Die zentrale Stromerzeugung in großen Kraftwerken ist mit deutlichen Verlusten verbunden, weil die Abwärme oft ungenutzt bleibt. In einem Blockheizkraftwerk (BHKW), das den Strom vor Ort produziert, lässt sich die freigesetzte Wärme dagegen zum Heizen verwenden. So kann die eingesetzte Energie fast vollständig genutzt werden. Konventionelle Anlagen dieser Art erzeugen den Strom mit Hilfe von Gasmotoren. Noch effizienter ist es aber, den Strom auf elektrochemischem Weg zu gewinnen – mit Brennstoffzellen, wie sie am Forschungszentrum Jülich entwickelt werden. Die Technologie bietet außerdem eine interessante Option für die Energieversorgung der Zukunft. Mit ihr lässt sich nicht nur Erdgas, sondern auch Wasserstoff verstromen, der großtechnisch aus überschüssigem regenerativem Strom erzeugt und anschließend gespeichert wurde.

„Das neue Demonstrationssystem ist ein wichtiger Schritt hin zum Einsatz von oxidkeramischen Brennstoffzellen in der dezentralen Energieversorgung“, erklärt Arbeitsgruppenleiter Prof. Ludger Blum vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Elektrochemische Verfahrenstechnik. „Beim ersten Test hatten wir gleich einen elektrischen Nettowirkungsgrad von 43 Prozent, rund 10 Prozentpunkte besser als ein Gasmotor-Blockheizkraftwerk vergleichbarer Leistung. Und durch relativ einfache Maßnahmen lässt sich dieser Wert noch auf über 50 Prozent steigern.“

Langfristig ist ein Wirkungsgrad von rund 60 Prozent angepeilt. Die Anlage soll sich zunächst bei konstanter Leistung in mehreren Tausend Stunden Dauerbetrieb bewähren. Danach folgen dynamische Tests mit Lastwechseln, für die das System wiederholt abgekühlt und wieder aufgeheizt wird. Als weitere Schritte sind Verbesserungen der Robustheit und Langzeitstabilität geplant.

Die Brennstoffzellen-Module folgen dem in Jülich entwickelten, integrierten Konzept, alle Teile im Hochtemperaturbereich kompakt zu verbinden. Sie bestehen aus dem Hochleistungsstahl Crofer® 22 APU, der vom Forschungszentrum Jülich eigens für diesen Einsatzzweck entwickelt wurde und inzwischen von ThyssenKrupp VDM hergestellt wird. „Der Aufbau bietet mehrere Vorteile“, erläutert Ludger Blum. „Die Module haben eine minimierte Oberfläche und lassen sich gut isolieren. Sie besitzen eine gemeinsame Anschlusstechnik für alle Komponenten, lassen sich von der Größe her gut anpassen und bestehen aus relativ ähnlichen Teilen, was den Aufwand und damit auch die Kosten für die Herstellung verringert.“

Die hohe Betriebstemperatur von oxidkeramischen Brennstoffzellen ermöglicht es, vergleichsweise kostengünstige Elektrodenwerkstoffe einzusetzen und hohe Wirkungsgrade zu erzielen – erfordert aber relativ lange Aufheiz- und Abkühlungsphasen. „Durch den Einsatz neuartiger Hochleistungskathoden arbeitet das Jülicher Demonstrationssystem schon bei einer vergleichsweise niedrigen Betriebstemperatur von etwa 700 Grad Celsius, die es allein durch die Prozesswärme hält“, berichtet Dr. Norbert H. Menzler vom Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren. Die Module sind mit einem Reformer ausgestattet und für die Verwertung von Erdgas ausgelegt, können aber auch direkt mit Wasserstoff betrieben werden.

Weitere Informationen:

Forschung am Institut für Energie- und Klimaforschung,
Bereich Elektrochemische Verfahrenstechnik
http://www.fz-juelich.de/iek/iek-3/DE/Forschung/forschung_node.html;
jsessionid=92FF3C06489B1075780F2798D4658990

Ansprechpartner:
Prof. Ludger Blum, Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Elektrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3)
Tel. 02461 61-6709
l.blum@fz-juelich.de
Dr. Norbert H. Menzler, Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IEK-1)
Tel. 02461 61-3059
n.h.menzler@fz-juelich.de

Pressekontakt:
Tobias Schlößer
Tel. 02461 61-4771
t.schloesser@fz-juelich.de

Tobias Schlößer | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Agrophotovoltaik goes global: von Chile bis Vietnam
20.06.2018 | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

nachricht ISFH Vorreiter bei der Kalibrierung von Strahlungssensoren
20.06.2018 | Institut für Solarenergieforschung GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Im Focus: Revolution der Rohre

Forscher*innen des Instituts für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg lassen Rohrleitungen, Schläuchen oder Behältern in Zukunft regelrecht Ohren wachsen. Sie entwickelten ein innovatives akustisches Messverfahren, um Ablagerungen in Rohren frühzeitig zu erkennen.

Rückstände in Abflussleitungen führen meist zu unerfreulichen Folgen. Ein besonderes Gefährdungspotential birgt der Biofilm – eine Schleimschicht, in der...

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Breitbandservices von DNS:NET erweitert

20.06.2018 | Unternehmensmeldung

Mit Parasiten infizierte Stichlinge beeinflussen Verhalten gesunder Artgenossen

20.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics