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196 Energieinnovation 2006 Ressourcen- und Technologieassessment F&E Kommerzialisierung und Vermarktung Verbreitungsaktivitäten Pilotanlagen Heute Feldversuche mit Demonstrationsprojekte realen Anwendern ausgesuchter Anwender Abbildung 2: Entwicklungsstadium Brennstoffzellentechnologie
Energieinnovation 2006 197 7.3.3 „Hochtemperatur-Brennstoffzellensysteme - Energieeffizienz ohne Wasserstoffinfrastruktur“ Herbert Wancura, Sascha Kühn, Gernot Grimschitz, Giulio de Simone (ALPPS Fuel Cell Systems GmbH) 1 , Gerhard Buchinger, Thomas Raab (Fachhochschule Oberösterreich) Hochtemperaturbrennstoffzellen und hier im Besonderen die Festoxidbrennstoffzellen (Solid Oxide Fuel Cells, SOFC) sind eine attraktive Variante der Brennstoffzellen-Technologie, da sie auf Grund ihrer hohen Betriebstemperaturen auch Brenngase verarbeiten kann, welche Niedrig- und Mitteltemperaturbrennstoffzellen trotz sichtbarer Entwicklungsfortschritte im Bereich der Unempfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen nach wie vor nicht verarbeiten können. In ersten Abschnitt wird gezeigt, dass SOFC’s beispielsweise nicht nur mit CO-Gehalten nachhaltig funktionieren können, die um eine Größenordung über PEM-Brennstoffzellen mit Temperaturbereichen zwischen 120-180°C liegen, sondern dabei auch den Heizwert dieses Brenngasanteils nutzen. Auch in der Energiewirtschaft häufig vorkommende Verunreinigungen können mit entsprechenden Technologien beherrschbar gemacht werden. Die dabei eingesetzten Technologien reichen von der Kraftstoffreinigung vor der Reformierung bis zu neuen Anodenentwicklungen, welche die direkte Umsetzung auch von konventionellen flüssigen Kraftstoffen erlauben. Im Vortrag werden neben den eigenen Untersuchungen der Autoren an Einzelzellen auch internationale Entwicklungen auf dem Gebiet gezeigt. Mit den Ergebnissen kann dargestellt werden, welche Möglichkeiten hinsichtlich der Kraftstoffflexibilität SOFC-basierte Systeme bieten und welche Applikationssegmente sich damit abdecken lassen. Im zweiten Abschnitt wird der Stand der Technik in der Systemtechnik an Hand der wichtigsten Komponenten gezeigt. Die von den Autoren durchgeführten Entwicklungen in der Reformierung von Dieselkraftstoffen mit low S/C ATR Reformern bilden dabei einen Schwerpunkt. Die Ergebnisse, wie Wirkungsgrade von 76- 80% und die Zusammensetzung des Produktgases und das sich daraus ergebende Russbildungsrisiko werden beschrieben. Weiters befasst sich dieser Abschnitt mit SOFC Systemen auf Basis der sogenannten mikrotubulären SOFC Technologie, wie sie von den Autoren gemeinsam verfolgt werden. Es werden die bisherigen Entwicklungsergebnisse der Alpps Zellen der ersten und zweiten Generation hinsichtlich der Leistungsdichte gezeigt. Diese Daten werden um die bisher gemessenen thermischen Zyklierungsdaten von Einzelzellen in einer Thermoschockeinrichtung (dT>400°K/min) und die sich daraus ergebenden Möglichkeiten ergänzt. Die Rolle welche die Balance of Plant Komponenten spielen, werden im dritten Abschnitt diskutiert. Besondere Bedeutung nehmen hier die Systeme des Luftkreislaufs ein, also Vorwärm- /Tailgasbrenner, Wärmetauscher und Verdichter. Leistungsgewichte, applikationsgerechte Auslegung und Kosten-/Wirkungsgrad Trade-offs werden gezeigt. Im dritten Abschnitt wird auch auf die möglichen Applikationen eingegangen. Systembeispiele für den stationären dezentralen Energieerzeugungsbereich aber auch für Hilfsenergiesysteme in verschiedenen mobilen Anwendungen werden vorgestellt. Der Ausblick auf eine Entwicklung im Bereich der Antriebstechnik bildet den Abschluß des Vortrags. 1 ALPPS Fuel Cell Systems GmbH, Exerzierplatzstrasse 4, 8051 Graz; Tel: +43 316 681284-40, Fax: +43 316 681284-29; e-mail: herbert.wancura@alpps.at, Url: www.alpps.at;
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