So sorgen Brennstoffzellen-Kraftwerke für mehr Nachhaltigkeit

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Veolia Water Technologies Deutschland GmbH

Durch die dezentrale Energieerzeugung vor Ort und die hohe elektrische Effizienz lässt sich durch Brennstoffzellen-Kraftwerke im Vergleich zu zentralen, konventionellen Kraftwerken, bei denen viel Energie beim Transport verloren geht, rund 25 % der eingesetzten Primärenergie einsparen. Ohne die Potenziale für die Nutzung der Prozesswärme mit einzurechnen, lässt sich aufgrund der sehr guten energetischen Verwertung nach Angaben von FCES bereits heute die Kilowattstunde Strom für rund 13,5 Cent produzieren.

Während die neue Technologie in Deutschland erst seit der Energiewende verstärkt in den Fokus rückt, wird sie in anderen Ländern bereits seit vielen Jahren erfolgreich eingesetzt. So nutzt zum Beispiel ein Lebensmittelproduzent aus den USA bereits seit über sieben Jahren die FCES-Technologie zur Strom- und industriellen Dampferzeugung. Im Rahmen einer sekundären Wärmerückgewinnung wird dabei zusätzlich die Zuluft für eine Anlage zur thermischen Oxidation vorgewärmt. Zudem wird die Restwärme noch als ein integraler Teil eines ammoniakhaltigen Kühlsystems genutzt.

Mehr als nur Energie

Darüber hinaus lässt sich bei Bedarf mit den Brennstoffzellen vor der Verstromung zusätzlich hochreiner Wasserstoff für die Produktion gewinnen. Dafür wird die Brennstoffzelle so konfiguriert, dass ein Teil des vor der Stromgewinnung aus den eingesetzten Gasen abgespaltenen Wasserstoffs aus dem System „abgezweigt“ wird. Der Wasserstoff wird in einer internen Reformierung vom Kohlenstoff (Methan = CH4) getrennt. Nur etwa 70 % des so entstandenen Wasserstoffs reagieren an der Anodenseite, die restlichen 30 % werden in einer katalytischen Nachverbrennung zur Vorheizung des Gases genutzt oder im Anodenabluftstrom separiert und anschließend komprimiert.

So kann produktionsnah hochreiner Wasserstoff für industrielle Prozesse in Raffinerien oder für die Herstellung von Düngemitteln (Ammoniak-Synthese), Kunststoffen, Kunstharzen oder Lösungsmitteln gewonnen werden. Dank der innovativen Zellstruktur können im Prozess auch technische Gase, wie beispielsweise CO₂ hoch rein abgespalten werden. Das CO₂ wird an der Anodenseite konzentriert und anschließend im Anodenabluftstrom gekühlt, verflüssigt und komprimiert. Zur Komprimierung werden Standard-Kühlgeräte verwendet. Weitreichende Garantieleistungen sollen das Technologierisiko für den Betreiber eliminieren. So bietet das Unternehmen in ihren Serviceverträgen eine garantierte Energieproduktion und übernimmt jede geplante und auch ungeplante Wartung.

* Der Autor arbeitet als freier Redakteur für Fuelcell Energy Solutions, Dresden.

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