Bei Buderus hatte man sich bis Ende 2005 gemeinsam mit RWE Fuel Cells und IdaTech schon mit der Entwicklung von Brennstoffzellenheizgeräten beschäftigt.
Nun ist Bosch Thermotechnik eine Kooperation mit dem Technologieunternehmen Aisin Seiki eingegangen. Dessen Brennstoffzellentechnologie (SOFC) kommt in den Energiezentralen Buderus Logapower FC10 und in der Junkers CeraPower FC zum Einsatz.
Beide sind modular aufgebaut und bestehen aus der Brennstoffzelleneinheit, einem Gasbrennwertgerät, einem Warmwasserspeicher und einem Pufferspeicher, der die Abwärme aus der Stromerzeugung zwischenspeichert. Geeignet seien sie sowohl für Neubauten als auch für die Modernisierung. Das Gesamtsystem benötigt 0,7 m² Aufstellfläche.
Beide Systeme arbeiten mit einer Leistung der Brennstoffzellen von 0,7 kWel und 0,7 kWth. Der elektrische Wirkungsgrad liegt nach Unternehmensangaben bei 45 Prozent und der Gesamtwirkungsgrad bei 90 Prozent. Sowohl die Logapower FC10 als auch die CeraPower FC werden entsprechend den individuellen Anforderungen in Neubau und Modernisierung als Systempakete mit 14 kW oder 24 kW Heizleistung des integrierten Gasbrennwertgeräts angeboten.
Bei einer bedarfsoptimierten Auslegung und Dimensionierung des Gesamtsystems für Ein- und Zweifamilienhäuser werden Laufzeiten von bis zu 8.000 Stunden pro Jahr angestrebt, was einer jährlichen Stromproduktion von gut 5.000 kWh entspricht. Der Stromverbrauch eines Durchschnittshaushalts mit vier Personen liege vergleichsweise im Mittel bei etwa 4.000 kWh.
Die Brennstoffzelle zur Strom- und Wärmeerzeugung im Ein- und Mehrfamilienhausbereich hat Zukunft, zu diesem Ergebnis kommt denn auch ein gemeinsames Forum von Junkers und dem BDB (Bund Deutscher Baumeister, Architekten und Ingenieure) zu neuen Ansätzen für energieeffizientes Planen und Bauen.
Innovative Technologien seien Treiber einer nachhaltigen und effizienten Energiewende, lautet ein Fazit. "Stromerzeugende Heizungen wie ein Brennstoffzellen-Heizgerät lassen sich hervorragend in zukunftsfähige Systeme einbinden", so Andreas Rembold, bei Junkers für Innovationen verantwortlich. "Die Brennstoffzellen-Technologie passt zum Trend der modernen Energieerzeugung."
Aktuell nehmen Junkers und Buderus an dem europäischen Demonstrationsprojekt ene.field teil. Insgesamt 70 Anlagen von Bosch Thermotechnik würden dabei in Deutschland, Österreich, der Schweiz, Luxemburg, Großbritannien, den Niederlanden und Frankreich installiert und so die Markteinführung vorbereitet. Eine Serienfertigung sei für das Jahr 2016 geplant.
Bereits 1998 hatte Vaillant die Entwicklungsaktivitäten zum Thema BZH aufgenommen. Drei Jahre später präsentierte das Unternehmen einen ersten Prototyp auf Basis von PEM. Bei einer elektrischen Leistung von 4,6 kW waren die gemeinsam mit dem damaligen Kooperationspartner Plug Power entwickelten Anlagen primär für die Energieversorgung in Mehrfamilienhäusern oder im Kleingewerbe gedacht.
In 2006 wurden die Entwicklungsaktivitäten dann auf das Segment der Einfamilienhäuser und Einsatz von SOFC ausgeweitet. Nach zwei Jahren paralleler Entwicklungsarbeit wurde eine Priorität gesetzt. Seit 2008 konzentriert sich Vaillant auf die SOFC mit 1 kW elektrischer Leistung – als die "für uns zukunftsträchtigste Technologie", erklärt Alexander Dauensteiner, Leiter Produktmanagement Innovation bei Vaillant. Partner sind dabei Staxera (die heutige Sunfire) und das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS).
2011 präsentierte man schließlich eine Lösung als wandhängendes Gerät. Seit März 2013 wird die inzwischen fünfte Generation in einer Kleinserie (Vorserienproduktion) im Remscheider Stammwerk gefertigt.
Die neue Gerätegeneration ist laut Vaillant um 25 Prozent leichter und kompakter als die vorherige. Zudem konnten der elektrische Wirkungsgrad auf 31 Prozent erhöht und die Herstellkosten um mehr als die Hälfte reduziert werden. Als Ziele für die in rund drei Jahren geplanten Seriengeräte nennt Dauensteiner einen elektrischen Wirkungsgrad von 40 Prozent sowie Systemkosten (also inklusive eines externen Brennwertkessels und eines Wärmespeichers) von deutlich unter 20.000 Euro.
Bei Vaillant besteht das komplette Vorseriensystem für die Strom- und Wärmeversorgung neben dem Brennstoffzellenmodul aus einem Wärmeauskopplungsmodul, Systemregler mit Touchscreen, Gasbrennwertgerät ecoTec plus inklusive eines Anschlusssets, Multifunktionsspeicher allStor VPS/3 mit integrierter Trinkwasserstation, Messtechnik-Grundausstattung inklusive der Online-Schnittstelle Callux-Box, Service und Wartung für drei Jahre durch Vaillant (anschließend Tausch gegen ein Serienprodukt). Die Leistung der Brennstoffzellen liegt bei etwa 1 kWel und 1,4 kWth (modulierend).
"Die Vaillant Brennstoffzellenheizung ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur dezentralen Energieversorgung und ein Beitrag zur Energiewende in Europa", bekräftigt Dr. Marc Andree Groos, Geschäftsführer Vaillant Deutschland. So werde man sich ergänzend zu den Feldtests im Rahmen von Callux auch an dem Demonstrationsprojekt ene.field beteiligen. Innerhalb des Vertriebskonzept VIP (Vaillant Innovationsprojekt) können sich dabei interessierte Hausbesitzer über eine Telefon-Hotline zur Teilnahme direkt bei Vaillant anmelden, um zu den ersten Anlagenbesitzern zu gehören.
So ist die Zahl der Brennstoffzellenheizgeräte im Rahmen des Projektes ene.field aktuell noch auf rund 140 Geräte begrenzt. Bei dem Innovationsprojekt erhalten Kunden für drei Jahre eine Brennstoffzellenheizung inklusive Installation und allen notwendigen Servicearbeiten zu einem Festpreis. Nach drei Jahren wird das Brennstoffzellenheizgerät gegen eine ebenfalls in den Kosten enthaltene und dann verfügbare Serienlösung getauscht. Die Gesamtkosten sind für die Teilnehmer aufgrund der Einbettung in das Projekt ene.field laut Vaillant "besonders attraktiv und vergleichbar zu derzeit verfügbaren Blockheizkraftwerken für den privaten Einsatz".
Elcore hat seine Anlage auf PEM-Basis, die Elcore 2400, mit einer Leistung von 0,3 kWel und 0,6 kWth auf den Grundlastbedarf an Strom und Wärme im Einfamilienhaus ausgelegt.
Nach Unternehmensangaben kann das Gerät nahezu das ganze Jahr über rund um die Uhr betrieben werden. Nahezu 100 Prozent der vom Gerät erzeugten Energie könnten im Haus selbst verbraucht werden (Eigenverbrauch). Die Elcore 2400 zeichne sich durch einen geringen Platzbedarf und Wandmontage aus. Voraussetzungen für den Betrieb seien ein Erdgas-Anschluss und ein handelsüblicher Wärmespeicher. Ein Heizkessel sei bewusst nicht integriert. Bei Heizungssanierung oder Neubau könne der Fachhandwerker dem Hausbesitzer so ein individuell für das Objekt passendes Energiekonzept zusammenstellen.
Elcore ist Teil einer Unternehmensgruppe mit der Muttergesellschaft Elcomax mit Sitz in München. Die Unternehmensgruppe konzentriert sich auf erdgasbetriebene KWK-Systeme für Einfamilienhäuser und größere Objekte. Operativer Start der Entwicklungsaktivitäten war 2007. Elcomax deckt dabei als Muttergesellschaft die Entwicklung von Schlüsselkomponenten für Brennstoffzellensysteme ab.
Das 2010 gegründete Tochterunternehmen Elcore entwickelt, produziert und vermarktet Produktlösungen. Aktuell befindet sich Elcore in der Phase der Marktvorbereitung. Über Demonstrationsprojekte wie ene.field sollen stetig steigende Stückzahlen über die dort involvierten Partner und das Fachhandwerk installiert werden.
Als größter Praxistest für Brennstoffzellen fürs Eigenheim in Deutschland gilt Callux. Er findet im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) statt, wurde 2008 ins Leben gerufen und läuft noch bis 2016.
Von den Herstellern Baxi Innotech, Hexis und Vaillant wurden bislang rund 400 Anlagen installiert, über 500 sind insgesamt geplant. Zur Marktvorbereitung zählen Aufgaben wie Marktforschung und Berufsbildung sowie die Entwicklung der Callux-Box, die den Betrieb mehrerer Brennstoffzellen als virtuelles Kraftwerk ermöglicht.
Das Projekt ene.field, das 2012 gestartet ist, hat anders als Callux einen europäischen Schwerpunkt. In zwölf EU-Ländern sollen bis zu 1.000 Brennstoffzellengeräte installiert werden, u.a. von Baxi Innotech, Bosch Thermotechnik, Elcore, Hexis und Vaillant. Erste Anlagen wurden bereits installiert. Hintergrund sind die Pläne der EU, den Energieverbrauch bis 2020 um 20 Prozent zu senken, wofür neue Effizienztechnologien notwendig sind. Ein Ziel von ene.field ist die Kostendegression, die mit zunehmender Stückzahl produzierter und in Betrieb genommener Brennstoffzellengeräte einhergeht.
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