Brennstoffzelle versorgt Fabrikhalle und Büros

Um natürliche Ressourcen effektiv zu nutzen, hat sich die Führung der Esslinger Festo AG entschieden, am Standort St. Ingbert-Rohrbach alternative Energietechnik zu testen: Dort liefert eine Brennstoffzelle Strom, Wärme und Kälte für eine 29 000 m² große Produktionshalle – effizient und umweltfreundlich. „Als innovatives Unternehmen wollen wir auch im Umweltschutz Maßstäbe setzen“, erläutert Dr. Ekkehard Gericke, Vorstand Order Fulfilment Management bei Festo. „Und in diesem Zusammenhang integrieren wir moderne Technologien wie zum Beispiel die Brennstoffzelle in unser Energiekonzept.“

In St. Ingbert-Rohrbach kommt nach Auskunft der Esslinger weltweit zum ersten Mal eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC – Molten Carbonate Fuel Cell) in der Automatisierungsindustrie zum Einsatz. Zunächst geht es dem Hersteller, der Münchner MTU CFC Solutions GmbH, wie auch dem Betreiber darum, in diesem Projekt „wertvolle Betriebserfahrung“ zu sammeln. Im Sommer 2005 nahm Festo das System in Betrieb. Seither liefert es über die kontrollierte Knallgasreaktion sowohl Strom als auch Wärme.

Dass sich Entscheider frühzeitig mit den zukünftigen Möglichkeiten der Energieversorgung befassen, mit Sparmaßnahmen ebenso wie mit Alternativen zu Öl und Gas, ist genau das, was Experten empfehlen. Hohe Energiepreise seien leider kein Schnupfen, der von selbst vergeht, sondern ein Faktum, auf das sich die Wirtschaft langfristig einstellen muss. Rund 3 % seines Umsatzes gibt der deutsche Maschinenbau für Energie aus, schätzt Professor Dr. Peter Hennicke, Präsident des Wuppertal Instituts für Klima, Umwelt und Energie. Auf den ersten Blick scheint das nicht viel zu sein, doch angesichts ähnlicher Zahlen bei der Umsatzrendite wird deutlich, wie schnell steigende Energiepreise zu roten Zahlen führen können.

Wie das Energieversorgungs-Szenario bis zum Jahr 2030 aussehen könnte, haben 670 Experten in der ersten europaweiten Energie-Delphi-Studie im Jahr 2005 zu Papier gebracht. Darin räumt das Gremium der Steigerung der Energieeffizienz durchgängig die höchste Priorität ein. Industrie-, Handels- oder Dienstleistungsunternehmen – das ist die wohl wichtigste Botschaft der Studie – kämen nicht mehr umhin, ihre Energieversorgung sowie die Kosten langfristig zu planen und Schritt für Schritt die Verbrauchsminimierung herbeizuführen.

„Es gibt keinen Spielraum mehr, sich bequem zurückzulehnen und die Augen vor der Zukunft zu verschließen“, mahnt Hennicke. Auch sei es falsch, vom Staat die Lösung aller Energieprobleme zu erwarten. Vielmehr rät er Unternehmern und verantwortungsbewussten Managern, jetzt in ihrem Vertretungsbereich eine Energiewende einzuleiten.

Ansatzpunkte dafür finden sich unter anderem bei der Energieeffizienz von Heizungs-, Kühlungs- und Lüftungsanlagen. Das Wuppertal Institut hat 70 technische Optionen ermittelt, mit denen über alle Sektoren, den Verkehr ausgenommen, bis 2015 etwa 16 % des Stroms und 27 % der Heizenergie vermieden werden könnten. Als Beispiele seien der Einsatz von energieeffizienten Elektromotoren, Pumpen und Druckluftsystemen genannt, sowie energiesparende Leuchten und Lichtbänder, die von Helligkeitssensoren gesteuert werden. Hinzu kommen zahlreiche Möglichkeiten, der Abluft und dem Abwasser Wärme zu entziehen und diese wieder nutzbringend einzusetzen.

Eine mittelständische Brauerei beispielsweise betrieb bis vor einigen Jahren ein eigenes Kohlekraftwerk und errechnete für das gesamte Unternehmen einen Energieeffizienzgrad von unter 20 %. Dann wurde das Kraftwerk stillgelegt, und ein gasbetriebenes Blockheizkraftwerk mit einem hohen Wirkungsgrad erzeugt nun Strom und Wärme. Im Winter wird die Prozessabwärme zum Heizen genutzt und sogar als Fernwärme an Nachbarn verkauft. Auch wird Abwärme in Absorptionskältemaschinen in Kälte umgewandelt. Heute liegt der Energiewirkungsgrad bei über 80 %. Ein Grossist für Bücher und Presseerzeugnisse wiederum setzt für sein neues Logistikzentrum ein geothermisches Heizsystem ein. Gegenüber einer konventionellen Heizung spart er fast 80 % der Heizkosten. Beide Beispiele zeugen davon, dass der Energiemix in den kommenden Jahrzehnten neu zusammengestellt werden kann, auch wenn es nicht ohne Öl und Gas geht.

Auf ein Gesamtkonzept setzen auch die Festo-Verantwortlichen in ihrem Energie-Projekt: Es besteht aus einer Kombination von Brennstoffzelle, Druckluftkompressoren mit Abwärmenutzung, Motor-Blockheizkraftwerk sowie Adsorptions- und Kompressionskältemaschine. Rund 225 kW elektrische und etwa 180 kW thermische Leistung erbringt die Brennstoffzelle. Der elektrische Wirkungsgrad erreicht knapp 50 %, womit das Hot-Module Wettbewerbstechnologien gleicher Größe nach Angaben der Esslinger deutlich übertrifft. Und weil die Brennstoffzelle die Energie dezentral dort bereitstellt, wo sie benötigt wird, entfallen Verluste durch den Transport. Neben Strom produziert die Hochtemperatur-Brennstoffzelle 400 °C heiße Abwärme, die Produktionsstätten und Büroräume heizt. Mit einer Adsorptionskältemaschine lässt sich aber auch Kälte zur Klimatisierung erzeugen.

„Mit dem flexiblen Energiesystem können wir auf die Anforderungen der Produktion und des Energiemarktes reagieren, die sich schnell ändern “, erläutert Bernd Bruy, Leiter Facility Management Deutschland bei Festo. Dabei passt sich die Fahrweise der Anlage automatisch dem aktuellen Energiebedarf an.

Auch andere Techniken für die Brennstoffzellennutzung sind in Vorbereitung: Die Remscheider Vaillant GmbH beispielsweise forscht seit 1998 an der stationären Brennstoffzelle und betreibt derzeit 30 Testanlagen. In Kooperation mit dem Stockdorfer Automobilzulieferer Webasto AG soll zukünftig ein neues Brennstoffzellen-Heizgerät entstehen, das auf dem Prinzip der Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) basiert.

Große Marktchancen auf dem Feld der Energietechnik leiten die Veranstalter der Fachmesse Energy daraus ab, dass in Deutschland in nächster Zeit viele Kraftwerke altersbedingt abgeschaltet werden müssen. Der Energiebedarf aber wird sich selbst durch Sparmaßnahmen beim Energieverbrauch nicht sofort senken lassen. Diskussionen über den sinnvollen Einsatz neuer Technologien sowie über Chancen und Probleme der Energiebereitstellung werden im Rahmen des World Energy Dialogue auf der Messe geführt. op

Die HotModule-Brennstoffzellensysteme haben nach Auskunft des Herstellers ihre Praxistauglichkeit bewiesen. 15 Anlagen mit je 250 kW elektrischer Leistung wurden erfolgreich getestet. Im Jahr 2006 will die Münchner MTU CFC Solutions GmbH die Serienfertigung der Brennstoffzellenstapel beginnen. Mit stark steigenden Stückzahlen dürfe in den kommenden Jahren gerechnet werden.

HotModule sind so genannte Schmelzkarbonatbrennstoffzellen(MCFC). Sie lassen sich mit Erdgas, Biogas oder Klärgas betreiben, das lediglich in einer vorgeschalteten Gasaufbereitungsanlage aufbereitet wird. Der elektrische Wirkungsgrad des Zellenblocks liegt bei 55 %. Am Netz ergibt dies einen Wirkungsgrad von etwa 47 %. Wegen der hohen Betriebstemperatur von 650 °C kann auch die Abwärme genutzt werden.

Die neue Fachmesse Pipeline Technology bietet Informationen für Planung, Bau, Betrieb und Automation von Rohrleitungs- und Kanalnetzen. Neben Produkten und Dienstleistungen für den Bau der Rohrleitungen stellen hier Anbieter von Pumpen, Ventilen, weiteren Komponenten oder Wartungsservice und Contracting aus. Dabei deckt die Fachmesse nicht nur den Transport und die Verteilung von Öl, Gas, Wasser, Abwasser und Fernwärme ab. Es sind auch Lösungen vertreten, mit denen sich industrielle Produktionsmaterialien wie Schüttgut, Granulate, Pulver, Feinstäube, aber auch Reststoffe verteilen lassen.

Fachmesse Pipeline Technology, Halle 6

Unter den regenerativen Energien hat sich die Windenergie mit verbesserten Technologien und wachsenden Märkten zum wichtigsten Industriezweig entwickelt und wird als Alternative für Öl, Gas und Kohle nach Ansicht von Experten zu einer „Mainstream Industry“. Sie muss sich allerdings auch mit konventionellen Technologien zur Energiegewinnung kombinieren und in bestehende Versorgungsstrategien integrieren lassen. Im Umfeld der Fachmesse Energy ist die Husumwind Hannover der Treffpunkt zum Thema Windenergie. Mit Ausstellern wie Vestas, Enercon und Suzlon bildet sie laut Veranstalter auch im Jahr 2006 den Großteil des Windenergie-Weltmarktes ab.

Fachmesse Energy, Hallen 11-13