Folder Innovation Brennstoffzelle

I n n o v a t i o n
Brennstoffzelle
Weitere Informationen zur Brennstoffzelle erhalten Sie bei den
Partnern dieses Innovationsprojekts:
Energie AG:
im Internet unter www.energieag.at
oder über die kostenlose Hotline
des Energie AG-Serviceteams
0800 81 8000
erdgas oö.:
im Internet unter www.erdgasooe.at
oder über die kostenlose Hotline
der erdgas oö. 0800 800 808
Impressum: Eigentümer, Herausgeber, Verleger: Energie AG Oberösterreich, Postfach 298,
Böhmerwaldstraße 3, A-4021 Linz, Tel: 0800/81 8000, Fax 0800/81 8001,
E-Mail: [email protected] Internet: www.energieag.at. Redaktion: Walter Czetsch,
Siegfried Bauer, Heinrich Wilk, Energie AG. Erdgas Oberösterreich GmbH & Co KG, Neubauzeile 99, A-4030 Linz, Tel.: +43 (0)5 9011-0, Fax: +43 (0)5 9011-9132, Internet:
www.erdgasooe.at. Redaktion: Johannes Kraus, erdgas oö.; Gestaltung: Como Werbeagentur, Robert-Stolz-Straße 7, 4020 Linz, www.como.at, Druck: Friedrich VDV, Foto: Sulzer
Hexis, Vaillant, Tonystone, erdgas oö., Hannes Markovski, Stand: März 2004
1. BrennstoffzellenAnlagen
für Haushalte und Gewerbe
in Österreich
Traditionell übernehmen Energie AG
Oberösterreich und erdgas oö. bei
der Entwicklung neuer Energietechniken eine Vorreiterrolle.
So auch bei den jüngsten
Innovationsprojekten:
Die beiden Unternehmen führen
die ersten österreichischen Praxistests mit einer NiedertemperaturBrennstoffzelle im Gewerbebereich und einer HochtemperaturBrennstoffzelle im Haushalt durch.
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Das Phänomen
der Brennstoffzelle
Der Brennstoffzellen-Effekt ist keine
Erfindung unserer Tage. Bereits
1839 wurde er von Sir William
Grove entdeckt. Heute wird diese Technologie erfolgreich in der
Raumfahrt eingesetzt.
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Die Perspektiven
Energieversorgung der Zukunft
In der derzeitigen Entwicklungsphase steht die Brennstoffzellen-Technik erst am Beginn der praktischen
Einsatzmöglichkeiten. Trotzdem wird
ihr schon heute von internationalen
Fachleuten eine wichtige Position in
der Energieversorgung von morgen
zugesichert.
Brennstoffzellen-Anlagen
arbeiten umweltschonend und
könnten einen Beitrag zum
Abbau der CO2-Belastung
erbringen.
Sie sind dezentral, vielfältig
einsetzbar und sehr effizient.
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Das Prinzip
Aus Erdgas wird
Strom und Wärme
Funktionsschema
einer Brennstoffzelle
Funktionsschema einer Brennstoffzelle
Luft
Wasser von Brennstoffzelle
Wasser
Erdgas
Brennstoffzellen werden heute
in unterschiedlichen Typen und
Bauarten angeboten. Übereinstimmend ist das Prinzip, auf dem sie
beruhen:
Gasaufbereitung
Brenner
Prozessgas
Zellstapel
Gleichstrom
Inverter
Wechselstrom
Restgas
Abwärme aus
Brennstoffzelle
Wärme
BrennerRestwärme
Abgas
Abluft
Aus Wasserstoff und Sauerstoff produzieren sie auf elektrochemischem
Wege Strom und Wärme. Reaktionsprodukt ist reines Wasser.
Brennstoffzelle mit externer Gasreformierung
Der für den Vorgang erforderliche
Wasserstoff wird bei den oberösterreichischen Pilotprojekten aus
Erdgas gewonnen.
Erdgas wird in der Gasaufbereitung mittels Wasserdampfzufuhr zu einem Gas mit hohem Wasserstoffanteil
umgewandelt, das im Zellstapel unter kontrollierter Luftzufuhr Gleichstrom und Wärme erzeugt.
Den nötigen Sauerstoff liefert die
Umgebungsluft.
Der im Zellstapel entstehende Gleichstrom wird zu
Wechselstrom umgeformt und steht dann für den Nutzer im Haushalt zur Verfügung.
Solange man einer Brennstoffzelle
Wasserstoff und Sauerstoff zuführt,
produziert sie Strom und Wärme.
Das aus dem Verbrennungsprozess stammende Abgas
und die Abluft des Zellstapels werden zur Wärmeerzeugung genutzt.
Diese Wärme fließt in das Heizsystem des Hauses. Das
beim Brennstoffzellenbetrieb entstehende Wasser wird
wieder der Gasaufbereitung zugeführt.
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SOFC-Hochtemperatur-Brennstoffzelle
PEM-Niedertemperatur-Brennstoffzelle
Funktion am Beispiel Sulzer Hexis für Einfamilienhäuser
Funktion am Beispiel Vaillant für den Gewerbebereich
Stromsammler
Die Brennstoffzelle: Funktion
Kathode
elektrischer Strom
wird durch Elektroden erzeugt.
Sauerstoff
wird zugeführt
ERGEBNIS:
� Elektrische Energie
für die Stromversorgung
� Wärme
für die Heizung
Stromsammler
� Wasserdampf
bzw. Kondensat
Luft
CO, H2
Nachverbrennung
Anode
Elektrolyt
Wasserstoff
wird z.B. aus Erdgas hergestellt
Brennstoffzelle mit interner Gasreformierung
Elektrolyt-Membran
lässt nur Protonen durch
Kathode/Minuspol
verbindet Protonen,
Elektronen und Sauerstoff
Anode/Pluspol
trennt Protonen von Elektronen
I
A Wärmedämmung
A
B SOFC- Brennstoffzellenstack*
E
B
F
C Wärmetauscher
Brennstoffzellen
Heizgerät
1
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D Pufferspeicher
C
1. DDC-Regler und
F Zusatzheizgerät
G
I Abgasrohr
D
H Aktivkohlebehälter
H
Kommunikationsschnittstelle
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2. Wechselrichter
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5
3. Reformer
G Wechselrichter
4. PEM-Brennstoffzellenstapel
E Steuerung
5. Membranbefeuchtung
* Stack = Zellstapel
(eigentlicher Kern der Brennstoffzelle)
SOFC: Solid-Oxide Fuel Cells
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PEM: Proton Exchange Membrane
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Die Position
der Brennstoffzelle in der Praxis
Brennstoffzellen können in der
Antriebstechnik von Fahrzeugen,
aber auch als stationäre Energieversorgung von Gebäuden oder
zur mobilen Energieversorgung
von Handheld-Geräten eingesetzt
werden.
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Antrieb für Fahrzeugmotoren
Im Kfz-Bereich liefern Brennstoffzellen die erforderliche Energie für
Elektromotoren. Zur Zeit werden
sie für den Betrieb von Bussen im
innerstädtischen Nahverkehr und
auch von Pkw getestet.
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Dezentrale Energieversorgung
Im stationären Bereich kommen
Brennstoffzellen für die Strom- und
Wärmeversorgung von Gebäuden
zum Einsatz.
Dabei entspricht diese Technik
einer Kraft-Wärme-Kopplung, so
dass die Wärme einem konventionellen Heizsystem oder einer
Warmwasserbereitung zugeführt
werden kann.
Für den Betrieb einer Brennstoffzelle hat sich ein kontinuierlicher
Dauerbetrieb für die Grundlastabdeckung als ideal erwiesen.
Die Abdeckung von Bedarfsspitzen in der Wärmeversorgung
erfolgt über einen Erdgaskessel.
Zur Abdeckung des zusätzlichen
Strombedarfs ist ein Anschluss an
das Stromnetz weiterhin erforderlich.
Schon in 10 bis 15 Jahren könnte
ein Teil der privaten Haushalte mit
einer Brennstoffzelle ausgerüstet
sein.
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Die Partner
Im Mai 2001 gründeten die Energie AG und die OÖ. Ferngas AG /
erdgas oö. die Arbeitsgemeinschaft:
Technologiezentrum Salzkammergut, Attnang-Puchheim
Brennstoffzelle Sulzer Hexis
„ARGE Brennstoffzelle“.
Die Ziele der ARGE sind die Errichtung von Pilotanlagen, das Sammeln von Erfahrungen im Betrieb
von Brennstoffzellen bzw. das
Initiieren von praxisorientierten Weiterentwicklungen.
Die Erfahrungen, die wir aus den
Innovationsprojekten in Zusammenarbeit mit Sulzer-Hexis und Vaillant
sammeln können, werden ausgewertet. Kunden unserer Unternehmen profitieren bei der Energieberatung also stets von neuesten
Erkenntnissen.
„Wirt im Feld“, Dietachdorf
Brennstoffzelle Vaillant
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Die Projekte
Praxistests in Oberösterreich
Die Hochtemperatur-SOFC-Brennstoffzellen und
die Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzelle werden als
die aussichtsreichsten Technologien angesehen.
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Im Technologiezentrum Salzkammergut in Attnang-Puchheim
wurde die erste österreichische
Brennstoffzellen-Anlage für den
Haushaltsbereich installiert. Die
Pilotanlage hat eine Leistung
von 1 kWel und 2,5 kWtherm (bzw.
bis zu 22 kW therm mit integriertem Zusatz-Brennwertkessel).
Damit ist sie imstande, jährlich
ca. 8.000 kWh Strom und
20.000 kWh Wärme zu erzeugen. Als Energiequelle wird Erdgas genutzt.
Die ARGE Brennstoffzelle begleitet den Pilotversuch durch
Messungen, Aufzeichnungen,
Auswertungen und Dokumentationen. Ziel des Versuches
ist es, Erfahrungen über den
Betrieb von HochtemperaturBrennstoffzellen zu sammeln,
um so zur Verbesserung der
Technologie beizutragen. Startschuss für das Pilotprojekt war
Ende 2001. Im Jahr 2004 soll
der umfangreiche Probebetrieb
abgeschlossen werden.
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Im Landgastof „Wirt im Feld“
wurde die erste oberösterreichische Brennstoffzellen-Anlage
für die gewerbliche Nutzung
installiert. Die Pilotanlage hat
eine Leistung von 4,6 kW el
und 11 kW therm . Sie ist damit
im Stande, jährlich ca. 28.000
kWh Strom und 70.000 kWh
Wärme zu erzeugen. Als Energiequelle wird ebenfalls Erdgas
genutzt.
Durch Messungen, Aufzeichnungen, Auswertungen und
Dokumentationen begleitet die
ARGE Brennstoffzelle den Pilotversuch. Aufgrund der Erfahrungen mit dem Betrieb von
Niedertemperatur-PEM-Brennstoffzellen wird ein Beitrag zur
Verbesserung der Technologie
geleistet. Im März 2004 erfolgt
die Inbetriebnahme und bis
2006 soll der umfangreiche
Probebetrieb abgeschlossen
sein.
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