FZ Jülich forscht an neuem 20-kW-System mit Hochtemperatur-Brennstoffzellen

Jülich – Die Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich (FZ Jülich) haben ein neues Demonstrationssystem für Blockheizkraftwerke mit oxidkeramischen Brennstoffzellen (engl. Solid Oxide Fuel Cell; SOFC) in Betrieb genommen. Solche Anlagen können dezentral Strom und Wärme für Wohnhäuser und Industriegebäude produzieren – mit einem deutlich höheren Gesamtwirkungsgrad als große Kraftwerke. Das neue Jülicher 20-kW-System bietet die Möglichkeit, neben Erdgas auch regenerativ erzeugten Wasserstoff umzusetzen. Es ist ohne Rohrverbindungen im Hochtemperaturbereich aufgebaut und bringt weltweit erstmalig Zellstapel mit einer Einzelleistung von 5 kW zum Einsatz, mit denen sich auch größere Anlagenleistungen realisieren lassen.

Ziel für elektrischem Wirkungsgrad bei 60 Prozent
"Das neue Demonstrationssystem ist ein wichtiger Schritt hin zum Einsatz von oxidkeramischen Brennstoffzellen in der dezentralen Energieversorgung“, erklärt Arbeitsgruppenleiter Prof. Ludger Blum vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Elektrochemische Verfahrenstechnik. „Beim ersten Test hatten wir gleich einen elektrischen Nettowirkungsgrad von 43 Prozent, rund 10 Prozentpunkte besser als ein Gasmotor-Blockheizkraftwerk vergleichbarer Leistung. Und durch relativ einfache Maßnahmen lässt sich dieser Wert noch auf über 50 Prozent steigern."
Langfristig ist ein Wirkungsgrad von rund 60 Prozent angepeilt. Die Anlage soll sich zunächst bei konstanter Leistung in mehreren Tausend Stunden Dauerbetrieb bewähren. Danach folgen dynamische Tests mit Lastwechseln, für die das System wiederholt abgekühlt und wieder aufgeheizt wird. Als weitere Schritte sind Verbesserungen der Robustheit und Langzeitstabilität geplant.