Wie funktioniert unser SOFC-Brennstoffzellensystem?
Unsere Formel für eine effiziente Stromerzeugung
Vorne Energieträger rein, hinten Strom und Wärme raus. Klingt eigentlich einfach. Hinter dem elektro-chemischen Prozess in einer Brennstoffzelle verbirgt sich jedoch mehr. Die Brennstoffzelle erzeugt effizient Energie. Und unsere Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) kann heute schon mit den Energieträgern Erdgas oder Biomethan betrieben werden, die im Reformer der Brennstoffzelle in Wasserstoff umgewandelt werden. Wichtig zu wissen: Beim Betrieb mit Erdgas oder Biomethan wird der CO2-Ausstoß um ca. zwei Drittel reduziert gegenüber Strom aus Kohle. Mehrere SOFC-Systeme mit einer Leistung von jeweils 100 kW können zukünftig zu einem dezentralen Energieversorgungssystem im Megawatt-Bereich verbunden werden. Im Vergleich zu einem Kohlekraftwerk stoßen SOFC-Systeme mehr als 4.000 Tonnen CO2 pro Megawatt Leistung aus. Und noch wichtiger: Künftig kann unser SOFC-System auch mit Wasserstoff betrieben werden. Der Vorteil: Mit Wasserstoff als Brennstoff werden keine CO2-Emissionen ausgestoßen. Denn außer Strom und Wärme entsteht lediglich: Wasser!
Bis zu 90 % Gesamtwirkungsgrad
Der Output des SOFC-Systems überzeugt: Allein der Wirkungsgrad der Stromerzeugung liegt zum Beginning of Life bei rund 60 Prozent. Wird bei der SOFC zusätzlich die entstehende Wärme genutzt, erreicht das SOFC-System sogar einen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 90 Prozent.
Was passiert in der Brennstoffzelle?
Um zu erklären, wie aus Erdgas, Biomethan oder Wasserstoff Strom und Wärme entstehen, lohnt sich ein Blick ins Innerste der Brennstoffzelle. Dort finden zwischen Kathode und Anode (Elektroden) Reaktionsprozesse statt, die chemische in elektrische Energie umwandeln.
Die Moleküle des Brenngases Wasserstoff sowie des Sauerstoffs werden in der Festoxid-Brennstoffzelle in ihre Elemente aufgespalten und reagieren anschließend miteinander. So entsteht zum einen Gleichstrom, der in einem Inverter in Wechselstrom umgewandelt wird. Zum anderen entstehen Wärme und Wasser. Die Wärme lässt sich über einen optionalen Wärmetauscher als Heizenergie an das Heizungssystem übergeben und erwärmt beispielsweise das Brauchwasser.
Die elektrochemische Reaktion findet bei Temperaturen zwischen 500 und 700 Grad Celsius statt. Das Besondere daran: Bei dieser Form der Energieerzeugung entstehen kaum Stickoxide und Feinstaub. Beim Einsatz von reinem Wasserstoff als Brennstoff nicht einmal CO2. Damit hat ein Brennstoffzellensystem anderen Kraftwerken in Sachen Nachhaltigkeit einiges voraus.
Wie ist das Bosch Brennstoffzellensystem aufgebaut?
Die kleinste Einheit eines Festoxid-Brennstoffzellensystems (SOFC) ist die Zelle selbst. Mehrere hundert Zellen werden zu einem sogenannten Brennstoffzellen-Stack gestapelt. Unser Partner für die Entwicklung der Brennstoffzellen- und Stacktechnologie ist Ceres. Das Besondere an der Ceres SteelCell®: Die Brennstoffzellen sind metallgestützt und keramikbeschichtet.
Der SOFC-Stack ist das Herz des Systems: Dort entsteht aus chemischer die elektrische Energie. Die Hotbox beinhaltet mehrere Stacks. Mit einem Luft- und Gasversorgungssystem, einer elektronischen Steuereinheit und einem Abluftsystem kommt die Hotbox in einer SOFC-Unit zusammen. Wir bringen die SOFC-Technologie als Plug-&-Play-System auf den Markt. Gemeinsam mit allen relevanten Nebensystemen wie Wärmeübertrager, Entschwefelungseinheit, Edge Controller und Grid Module, kombinieren wir mehrere SOFC-Units in ein standardisiertes, vorgefertigtes Gesamtsystem mit 100 kW Leistung. Je nach Anforderung und Energiebedarf können mehrere dieser Systeme zukünftig zu einem dezentralen Energieversorgungssystem im Megawatt-Bereich skaliert werden.
Erfahren Sie mehr über die Anwendungsfelder des Bosch Brennstoffzellensystems.
Das Bosch SOFC-System befindet sich in der Pilotierungsphase. Alle hier genannten fachlichen Angaben sind technologische Entwicklungsziele und beziehen sich auf den Beginning of Life.
