Warme Wohnungen
mit kalter Verbrennung

Blockheizkraftwerk mit Absorptionswärmepumpe

In Nürnberg wurden erstmals eine Einheit aus einer Phosphorsäure-Brennstoffzelle (PAFC) und einer Absorptionswärmepumpe zur Versorgung einer Siedlung mit 763 Wohnungen mit Strom und Wärme konzipiert. Durch diese innovative Kombination konnte die Wärmeauskopplung gesteigert werden und der Gesamtnutzungsgrad erreichte mehr als 90 %. 

Projektpartner

Projektleitung: 

• N-ERGIE Aktiengesellschaft / Studiengesellschaft Brennstoffzellen e.V., Zusammenschluss von 20 kommunalen, regionalen und überregionalen Energieversorgungsunternehmen

Wissenschaftliche Begleitung:

• Lehrstuhl für Energiewirtschaft und Anwendungstechnik der TU München 

Weitere Partner und Sponsoren:

• Alstom Energie GmbH
• Austria Ferngas GmbH
• Erdgas Südbayern GmbH
• Ruhrgas AG
• Saarberg Fernwärme GmbH

Projektbeschreibung

Die PAFC besitzt im Nennbetrieb einen Brennstoffausnutzungsgrad von über 80 %. Da die standardmäßige Einbindung in ein bestehendes Heizsystem jedoch mit erheblichen energetischen Einbußen verbunden gewesen wäre, wurde als "thermischer Adapter" zwischen Brennstoffzelle und Heiznetz eine Absorptionswärmepumpe zur Kühlung des Heizungsrücklaufs eingefügt. Damit konnte die Wärmeauskopplung von knapp 100 kW auf über 150 kW gesteigert werden. Gleichzeitig wird eine elektrische Leistung von etwa 200 kW ins Stromnetz eingespeist. Die Brennstoffzelle ist als Kraft-Wärme-Kopplungseinheit für den verbrauchernahen Einsatz ideal geeignet: Sie arbeitet sehr leise und ohne Vibrationen, ist modular einsetzbar und erzeugt im Vergleich zu herkömmlichen BHKW wesentlich weniger Schadstoffe. Die PAFC arbeitet in Nürnberg im energetisch günstigen Grundlastbetrieb; das schwankende Verbraucherverhalten wird von dem parallel betriebenen Kessel abgefahren. Der Gesamtnutzungsgrad lag bei über 90 %, der elektrische Nutzungsgrad bei 37 %. 

Ausblick

Brennstoffzellen sind zukünftig aufgrund ihrer hohen Stromkennzahl eine ernst zu nehmende Konkurrenz für konventionelle BHKW. Auch wenn heute eingesetzte Anlagen sich teilweise noch im Entwicklungsstadium befinden, haben einige bereits ihre Alltagstauglichkeit in der Praxis unter Beweis gestellt. Die Kombination mit einer Absorptionswärmepumpe verbessert die Effizienz und erweitert das Einsatzspektrum dieses Brennstoffzellen-Typs deutlich. So sind Anwendungen zur kombinierten Kraft-Wärme-Kälte-Erzeugung oder eine fallspezifische Effizienzoptimierung für eine lokale Heizwärmeversorgung möglich.

Bild 1: Brennstoffzellen-Container

Technische Details

Hersteller

elektrische Leistung

Gesamtwirkungsgrad

Brennstoff

Betriebstemperatur

Wärmeleistungsbedarf der Wohnanlage

Installierte Heizleistung:

Vorlauf-/Rücklauftemperatur:

Fa. ONSI (USA)

200 kW

85 %

Erdgas

205 °C

215 / 1.800 kW

(mittlerer min. und
max. Bedarf pro Monat)

5.400 kW

70-100 °C / 45-55 °C

Kontakt:

Hr. G. M. Meier,
Studiengesellschaft
Brennstoffzellen e. V.

E-Mail: meier.guenter.max@nefkom.net

Projektstatus:

abgeschlossen