Die Entwicklung stationärer Brennstoffzellen, die Kleinverbraucher effizient in Kraft-Wärme-Kopplung mit Strom und Wärme versorgen, tritt in eine entscheidende Phase. Mit Baxi Innotech und Hexis haben die ersten Hersteller die Markteinführung von Brennstoffzellenheizgeräten für 2013 angekündigt. Vaillant geht derweil mit einem neuen Wandgerät in den Praxistest. Und Ceramic Fuel Cells hat ihre Produktion in Deutschland ausgeweitet.
War es nach zunächst euphorischen Markterwartungen in den vergangenen Jahren doch relativ ruhig geworden um Brennstoffzellenheizgeräte (BZH) mit bis zu 1 kW elektrischer und rund 2 kW thermischer Leistung, so scheint es nun endlich ernst zu werden. Die Hersteller Baxi Innotech und Hexis haben die Markteinführung ihrer BZH „Gamma“ bzw. „Galileo“ für 2013 angekündigt. Und auch Vaillant geht derzeit mit einem neuen, seriennahen Gerät in den Praxistest. „Wir haben im vergangenen Jahr große Fortschritte gemacht“, erläutert Andreas Ballhausen. Der Vertriebsleiter Energiedienstleistungen des Energieversorgers EWE betont als Sprecher der im Jahr 2001 gegründeten Initiative Brennstoffzelle (IBZ) die Entwicklungsfortschritte. Besonders die Systemstabilität habe man gut im Griff. Mittlerweile seien allein über 160 Anlagen innerhalb des Projekts Callux des NIP (Nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie) im Einsatz. Wichtig für die angekündigten Markteinführungen seien zu Beginn aber die passenden Förderrahmenbedingungen. „Wir benötigen ein Marktanreizprogramm für die BZH“, erklärt Ballhausen. Das Thema Energieeffizienz gewinne an Bedeutung. Und bei der Modernisierung im Gebäudebestand ließen sich mit BZH bei Tausch des Gasheizkessels ohne aufwändige Eingriffe in das Gebäude über 30 % CO2 einsparen.
Um das in Deutschland geltende Ziel von 25 % Stromerzeugungsbeitrag aus Kraft-Wärme-Kopplung bis 2020 zu erreichen, müssten in naher Zukunft weitere 10 000 MW bis 12 000 MW installiert werden. Darauf verweist Guido Gummert, Geschäftsführer von Baxi Innotech (BDR Thermea Group). Der Trend gehe klar zu kleineren Systemen, da hier sowohl Investitionsbedarf als auch Abschreibungszeit geringer sind, als bei großen Anlagen. Und Brennstoffzellen-Systeme böten die effizienteste aller bekannten Technologien innerhalb der Kraft-Wärme-Kopplung. Die Umweltbilanz von BZH lasse sich durch Einsatz von Bio-Erdgas sogar noch weiter optimieren. Zudem könnten die Geräte vernetzt werden und so leistungsstarke virtuelle Kraftwerke bilden.
„Wir starten mit einer technischen Markteinführung im Herbst 2013“, erklärt Gummert. Schon 150 Aggregate habe das Unternehmen im Feld (nicht nur im Rahmen von Callux). Baxi Innotech ist spezialisiert auf die Entwicklung von Brennstoffzellenheizgeräten. Hervorgegangen ist das Unternehmen aus der HGC Hamburg Gas Consult, einer Tochter der später zum E.on-Konzern gehörenden Hein Gas Hamburger Gaswerke. Gegründet wurde es schließlich 1999 als European Fuel Cell (EFC). Im August 2002 übernahm dann die Baxi Group die EFC. Seit November 2009 gehört die Baxi Group, und mit ihr auch die heutige Baxi Innotech, zur neuen Formation der BDR Thermea Group.
„Wir sind einen ganzen Schritt dichter am Kunden als noch im vergangenen Jahr“, erläutert Gummert. Die PEM von Ballard habe sich bewährt. Aktuelle Aufgabe sei, die Distanz zwischen Technologie und Fachhandwerk weiter zu verkürzen. Zudem arbeite man daran, das Gerät noch kostengünstiger zu machen, die Fertigungsprozesse zu optimieren, die Qualitätssicherung aufzubauen und die Zulieferer einzubinden.
„Wir sehen uns zwei Jahre vor der Markteinführung“, konstatiert auch Volker Nerlich, Leiter Marketing und Vertrieb bei Hexis. Mehr als 80 ihrer BZH bewähren sich im täglichen Einsatz. Der Vertrieb soll mit den Frühjahrsmessen in 2013 starten. Die Vermarktung erfolge gemeinsam mit den Heiztechnikunternehmen Stiebel Eltron und Hoval. Die Anlagen sollen dann im Herbst zur Auslieferung kommen, damit sie pünktlich zu Beginn der Heizperiode 2013/14 ihren Betrieb aufnehmen können.
Start in der Heizperiode 2013/2014 geplant
Auch bei Hexis kann man auf langjährige Erfahrungen mit der BZH-Technologie verweisen. Der Sulzer-Konzern beschäftigte sich bereits seit Ende der 80er Jahre mit dem Thema Brennstoffzelle. 1997 wurden die Aktivitäten in der Sulzer Hexis konzentriert. In dem Jahr startete man auch schon einen internationalen Feldtest. Nachdem sich der Sulzer-Konzern Ende 2005 jedoch von seiner Tochter getrennt hat, führte man unterstützt von einer Schweizer Stiftung unter dem Namen Hexis die Arbeit fort.
Nicht nur die Hersteller auch die Technologien stehen im Wettbewerb. So setzt Baxi Innotech bei der Wahl des Elektrolyten auf PEM (Polymer-Elektrolyt-Membran) und Hexis auf SOFC (Festoxid-Brennstoffzellen). Vaillant hatte zunächst zwar auch auf PEM gesetzt, seit drei Jahren konzentriert man sich jedoch auf SOFC. Bereits 1998 hat Vaillant die Entwicklungsaktivitäten aufgenommen. Drei Jahre später präsentierte das Unternehmen den ersten Prototyp eines BZH. Zum Einsatz kamen PEM von Plug Power. Mit einer elektrischen Leistung von 4,6 kW war es primär für die Energieversorgung in Mehrfamilienhäusern oder im Kleingewerbe gedacht. Die im Jahr 2002 gestarteten Feldtests wurden 2005 erweitert und europaweit mit insgesamt 60 Anlagen durchgeführt. In 2006 wurden die Entwicklungsaktivitäten dann auf kleinere Leistungen und Einsatz von SOFC ausgeweitet. Dazu traf man zunächst ein Kooperationsabkommen mit Automobilzulieferer Webasto. Nach zwei Jahren paralleler Entwicklungsarbeit wurde eine Priorität gesetzt. Seit 2008 konzentriert sich Vaillant nun ganz auf die SOFC mit 1 kW elektrischer Leistung. Seit 2009 erprobt Vaillant mehrere Prototypen des SOFC-Geräts im Labor. Dabei arbeitet man aktuell u.a. mit Staxera (SOFC) und dem Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS (Systemsimulation, Komponentenentwicklung und Tests) zusammen, berichtet Joachim Berg, Leiter der Entwicklung Kraft-Wärme-Kopplung bei Vaillant. Aktuell startet die Installation der ersten von insgesamt 150 Callux-Anlagen.
Unabhängig von Callux setzt auch das australische Unternehmen Ceramic Fuel Cells auf SOFC. Es hatte im Oktober 2009 in Heinsberg (Rheinland) eine Produktionsstätte für die Serienfertigung von Brennstoffzellenstapeln (Stacks) eröffnet. Inzwischen wurde die Produktion der Anlagen komplett von Melbourne nach Heinsberg verlagert. „Wir produzieren also nicht nur die Stacks in Deutschland sondern seit Januar diesen Jahres auch die BlueGen Systeme“, berichtet Frank Obernitz, Geschäftsführer des deutschen Tochterunternehmens Ceramic Fuel Cells.
Die Leistung des BlueGen reicht bis zu 2 kW elektrisch und rund 1 kW thermisch, bei einem elektrischen Wirkungsgrad von 56 %. Bei optimierter Betriebsweise, d.h. 1,5 kW elektrisch und knapp 0,7 kW thermisch, konnte der elektrische Wirkungsgrad auf 60 % gesteigert werden. Der Systemwirkungsgrad erreicht durch die Kraft-Wärme-Kopplung bis zu 85 %. Über einen Warmwasserspeicher kann das Gerät in vorhandene Heizsysteme integriert werden. Durch das niedrige Wärme-zu-Strom-Verhältnis qualifiziere es sich als „regelbares, dezentrales Grundlastkraftwerk“.
Das Auftragsbuch zählt bereits über 400 Anlagen. In den energiepolitischen Diskussionen vermisst Obernitz „Rückenwind“ für die Hersteller von stationären Brennstoffzellensystemen für die Energieversorgung. „Die Politik ist aus unserer Sicht noch nicht ausreichend über die Chancen der dezentralen Gasverstromung mit Brennstoffzellen als Teil eines nachhaltigen Energiesystems aufmerksam geworden.“
Robert Donnerbauer Fachjournalist, Frankenberg
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