Wasserstoff ist erste Wahl

Moderne Technik soll sich im industriellen Einsatz bewähren

Bei der Auswahl innovativer Energiekonzepte beweist die Division Energien der Infraserv Höchst des Industrieparks Höchst Weitblick für die Anforderungen an die Energieversorgung des neuen Jahrhunderts. Derzeit installiert das Unternehmen eine Brennstoffzelle, die nicht mit Erdgas, sondern ausschließlich mit Wasserstoff betrieben wird.

14. Mai 2001

Die Infraserv Höchst GmbH ist nicht nur ein integrierter Standortbetreiber und Servicelieferant für Unternehmen im Industriepark, sondern auch außerhalb der Grenzen werden seine Serviceleistungen mit Erfolg angeboten. Als man in der Division Energien, einem Kernarbeitsgebiet von Infraserv Höchst, vor zwei Jahren über den Einsatz der Brennstoffzelle zur Energieerzeugung im Industriepark Höchst diskutierte, war noch keinem klar, welche Bedeutung dieser Innovation plötzlich beigemessen würde.

Heute, just zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme einer stationären Brennstoffzelle bei Infraserv Höchst, die auch Pharma-Produktionsanlagen mit 200 kWel und 220kWth versorgen wird, ist die Medienwirksamkeit eben jener Zelle eigentlich nicht mehr zu übertreffen. Grund dafür ist die Verknappung von Erdöl und der damit einher gehende radikale Preisanstieg.

Die Division Energien versorgt einen der größten Industrieparks Europas mit Energie. Mehr als 40 namhafte Unternehmen aus Chemie, Pharma, Pflanzenschutz und Biochemie sind dort ansässig. Die heutige Energieversorgung basiert auf einem mit konventioneller Kraft-Wärme-Kopplung betriebenen Heizkraftwerk mit Kohle- und Erdgasbefeuerung, das in Kürze um ein GuD-Kraftwerk ergänzt wird.

Mit der Installation einer Brennstoffzelle will die Division Energien die Tauglichkeit dieser Technologie im industriellen Umfeld unter Beweis stellen. Mit dem Projekt soll diese neue Form der Energieerzeugung im Verbund Strom-, Wärme- und Kälteerzeugung getestet und weiterentwickelt werden.

Zum Einsatz kommt eine PAFC, Phosphoric Acid Fuell Cell. Diese Zelle arbeitet mit etwa 200 °C Betriebstemperatur und damit auf dem unterstem Niveau, ab dem nicht nur Wärme zur Raumheizung und Brauchwassererwärmung ausgekoppelt werden kann, sondern auch Prozesswärme für Heizdampf und Absorbtionskälte. Weiterhin arbeitet diese Anlage mit reinem Wasserstoff, der im Industriepark verfügbar ist.

Wasserstoff wird im Industriepark erzeugt

Wasserstoff wird weltweit hauptsächlich aus fossilen Quellen erzeugt oder ist ein Nebenprodukt der chemischen Industrie. Im Industriepark fällt er bei der Chlor- Alkali-Elektrolyse an. Er ist ein Koppelprodukt, das über ein Rohrleitungssystem direkt zum Kunden oder in das Wasserstoffspeichersystem geleitet wird. Eine ideale Ausgangssituation, denn es entfällt die kostenintensive Herstellung von Wasserstoff, ganz zu schweigen von Aufwendungen im Logistikbereich.

Mit der phosphorsauren Brennstoffzelle (PAFC) von ONSI wurde die bisher kommerziell am stärksten erprobte Brennstoffzelle eingesetzt. In Europa sind bereits 20 Modelle mit je 200 kWel und 220 kWth installiert. Weltweit laufen inzwischen über 100 Anlagen, davon einige mehr als 20.000 Stunden. Der elektrische Wirkungsgrad liegt grundsätzlich bei 40 %, der Gesamtwirkungsgrad über 80 %. Die Lebensdauer des Brennstoffzellenstapels wird mit 40.000 Betriebsstunden prognostiziert. Als Lebensdauer definiert man im allgemeinen den Zeitraum, nach dem die Zellspannung und somit der Wirkungsgrad um 15 bis 20 % vom Nennwert (beispielsweise von 40 % auf 34 %) abgesunken ist. Wird die Anlage im Grundlastbereich betrieben (rund 8.000 h/a), ist etwa alle fünf Jahre ein Austausch des Brennstoffzellenstapels erforderlich.

Der Brennstoffzellenstack darf 42 °C nicht unterschreiten, da sonst H3PO4 auskristallisiert. Er wird daher immer auf einer Temperatur von rund 50 °C gehalten. Das Aufheizen des Brennstoffzellenstacks von 50 °C auf Betriebstemperatur (etwa 180 °C) dauert etwa drei Stunden. Dann befindet sich die Brennstoffzellenanlage im Leerlauf. Zum Hochfahren auf die volle Leistung von 200 kWel sind nur wenige Sekunden erforderlich. Da dieser Brennsoffzelltyp jedoch immer auf einer bestimmten Mindesttemperatur (50 °C) gehalten werden muss, wird er hauptsächlich für Dauerbetrieb eingesetzt, jedoch mit der Möglichkeit dem Lastgang zu folgen. Auch im Teillastbetrieb bis runter zu 50 % der Nominallast kann die PAFC bei gleichem elektrischen Wirkungsgrad Leistung zur Verfügung stellen und ist daher Verbrennungsmotoren überlegen.

Dr. Heinrich Lienkamp

ist Leiter Business Development

bei der Infraserv Höchst GmbH,

Division Energien

Erschienen in Ausgabe: 11/2000