Durch den Einsatz von H2-Brennstoffzellen anstelle von Diesel-Generatoren ist eine signifikante CO2-Reduktion möglich. Das ist sowohl bei mobilen als auch feststehenden Anwendungen möglich. (Bild: SFC Energy)
Wasserstoff-Brennstoffzellen sind emissionsfrei, geräuscharm und kostensparend. Dazu erläutert Björn Ledergerber, Senior Vice President Hydrogen und Corporate Development der SFC Energy AG, wie Wasserstoff-Brennstoffzellen auf dem Gebiet der netzfernen Stromversorgung funktionieren. Ledergerber demonstriert zudem, wie die Brennstoffzelle heute schon in vielen Bereichen eingesetzt wird, die so manch einer vielleicht noch gar nicht als Anwendungsfeld entdeckt hat.
"1835 ist die erste Eisenbahn in Deutschland gefahren und die Brennstoffzellentechnologie ist fast im gleichen Zeitraum erfunden worden. Denn 1838/1839 haben zwei Forscher in Deutschland und in England das Verfahren entdeckt und dementsprechend ist die Brennstoffzellentechnologie eine sehr alte Technologie - für viele jedoch eine neue Technologie", erklärt Ledergerber.
Komplette Wertschöpfungskette bei Wasserstoff im Blick
"Es geht um die komplette Wertschöpfungskette im Bereich Wasserstoff - von der Erzeugung aus erneuerbaren Energien hin zur Speicherung und dann zur Anwendung. Wir bei SFC Energy haben den Fokus auf der Anwendung um aus dem Energieträger grüner Wasserstoff wieder elektrischen Strom zu gewinnen und dann den Kunden letztendlich den grünen Strom wieder für verschiedene Anwendungsgebiete anbieten zu können", erläutert Ledergerber.
Er erklärt, dass sein Unternehmen in 20 Jahren gelernt habe, dass für viele Kunden die Technologie sehr spannend sei, doch was sie am Ende benötigten, sei eine Steckdose, aus der zuverlässig Strom komme. "Das ist auch das, was wir als Verbraucher und Nutzer gewohnt sind. So gehört heute zur Brennstoffzelle nicht nur die Technologie aus Wasserstoff und Sauerstoff, Strom zu erzeugen, sondern Energiespeicher einzusetzen und mit Solar zu kombinieren, Gehäusesysteme zu entwickeln und vor allem auch mit den Kunden zusammen die Treibstoffversorgung sicherzustellen. Das ist am Ende des Tages der Schlüsselpunkt, um Brennstoffzellen einsetzen zu können", unterstreicht Ledergerber.
Das Ganze werde durch Monitoringlösungen und IOT-Systeme abgerundet, um aus der Ferne die Produkte warten und beobachten zu können, ohne dass man vor Ort sei und immer einen Techniker einsetzen müsse.
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Brennstoffzelle produziert kaum Geräusche und Lärmentwicklung
"Im Wasserstoffbereich haben wir ein modulares 2,5 Kilowatt System, das wir als luftgekühltes System einsetzen und dort Leistungen bis zu rund 15 Kilowatt abdecken. In der nächsten Stufe wird es dann ein 50 Kilowatt-Produkt geben, das dann Leistungen bis rund hundert Kilowatt oder 200 Kilowatt abdecken wird", blickt Ledergerber voraus.
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Er verweist auch auf die klassischen Vorteile, die die Kunden schätzten. So sei in den letzten Jahren vor allem das Thema der Umweltfreundlichkeit und der emissionsfreien Stromerzeugung wichtig geworden. "Außerdem sind Brennstoffzellen sehr leise. Es gibt kaum Geräusche und Lärmentwicklung im Vergleich zum Verbrennungsmotor und damit lässt sich die Technologie auch sehr schön im städtischen Bereich einsetzen - in der Nähe von Menschen ohne störende Lärmentwicklung", argumentiert Ledergerber.
Das Ganze sei bewährte Technologie, die SFC Energy seit über zehn Jahren zum Beispiel im stationären Notstrom-Bereich einsetze. Heute gehe es im Wesentlichen darum, die Brennstoffzelle in andere Anwendungsgebiete weiterzuentwickeln.
"Unser Bereich ist der netzferne Bereich sowie der Notstrom-Bereich. Sehr häufig wird im netzfernen Bereich mit Solar- und Windenergie kombiniert, um die entsprechende Energie zu erzeugen und so auch einen Energiemix darzustellen, um den Verbrauch an Energieträgern wie Wasserstoff zu reduzieren", ergänzt Ledergerber.
H2 kann Dieselgeneratoren in Baubranche und Eventbereich ablösen
Klassische Anwendungsfelder in diesem Bereich seien zum Beispiel die Baubranche und der Eventbereich, wo Dieselgeneratoren die primäre Energieversorgung stellten, wenn noch kein Netzanschluss vorhanden sei. Dies gelte genauso für die Notstromversorgung. Das Ganze lasse sich nicht nur im Outdoor-Bereich sondern auch im Indoor Bereich einsetzen. "Hier arbeiten wir gerade mit zwei Partnerunternehmen zusammen, dies mobil zu gestalten, so dass man einen mobilen Stromerzeuger hat, der zuverlässig Energie erzeugt", sagt Ledergerber.
Wasserstoffspeicher und der Brennstoffzellentechnologie als Basis
"Wenn wir die Produkte betrachten, dann bestehen eine Brennstoffzellenenergielösung und Stromversorgung im Wesentlichen aus dem Wasserstoffspeicher und der Brennstoffzellentechnologie. Diese werden um Leistungselektronen und Spannungswandlung ergänzt. Wir als Verbraucher zu Hause kennen die 230 Volt. Im industriellen Umfeld hingegen gibt es eine breite Palette an Spannungen im Gleichstrom und im Wechselstrombereich. Die entsprechende Systemkonfiguration findet dann mit den Kunden statt. So können Brennstoffzellen sehr flexibel eingesetzt werden", berichtet Ledergerber.
Er erklärt auch genau, wo die Vorteile liegen. "Hier in Deutschland hat ein Mobilfunkmast oder auch weltweit rund fünf Kilowatt Anschlussleistung. Während in Deutschland und in Europa die Masten in der Regel mit Netzstrom versorgt werden, kommen in Asien, Südamerika oder Afrika für die Mobilfunkmasten sehr häufig Dieselgeneratoren zum Einsatz", beschreibt Ledergerber. Dementsprechend benötige solch ein Mobilfunkmast übers Jahr gesehen rund 15.000 bis 17.000 Liter Diesel, um mobiles Internet und Kommunikation bereitzustellen.
Exkurs: Direkt-Methanol-Brennstoffzelle
Im Leistungsbereich ist die Firma SFC Energy mit der Direkt-Methanol-Brennstoffzelle gestartet. Diese ist die Schwester der reinen Wasserstoff-Pem-Technologie und wird im Leistungsbereich von ganz wenigen Watt von 25 oder 50 Watt bis zu rund 500 Watt an Leistung eingesetzt. Sie liefert damit die Energie gerade für netzferne Anwendungen sowie mobile portable Anwendungen.
Die Methanol Brennstoffzelle kann im netzfernen Bereich unter anderem für Baustellen als mobile Energieversorgung zur Videoüberwachung eingesetzt werden - überall dort, wo Solaranlagen nicht das ganze Jahr den Strom abdecken können. Dies gelte für kleine Anlagen im Leistungsbereich bis zwei KW. Hier bietet die Methanol-Brennstoffzellen-Technologie auch die gleichen Vorteile: lange Laufzeiten, keinen Service und Wartungsintensive Arbeiten am Gerät. Zudem sorgt die Brennstoffzelle in diesem Bereich vor allem zu erheblichen Betriebskostenreduzierungen, da die Anlagen 365 Tage ohne Probleme mit Solar und Brennstoffzelle betrieben werden können.
Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie für Stromversorgung von Funkmasten
"Legt man das auf die CO2 Menge um, dann erzeugt ein Dieselgenerator für fünf Kilowatt elektrische Leistung rund 45 Tonnen CO2. Um hier einen Beispiel zu geben: In Deutschland würde ein Durchschnittsfahrer mit einem Diesel-PKw damit 250.000 Kilometer im Jahr zurücklegen. Wir sprechen hier demnach von der signifikanten Menge an CO2, die emittiert wird", unterstreicht Ledergerber.
Nun gebe es Hunderttausende dieser Funkmasten weltweit, die heute mit Diesel versorgt würden. "Unser Ziel ist es, diese Dieselgeneratoren durch Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie zu ersetzen", betont Ledergerber. Er verweist auch noch auf ein Beispiel aus dem mobilen Bereich: "In England wurden im Jahr 2019 rund 380 Millionen Liter Diesel für Generatoren im Veranstaltungs- und Eventbereich benötigt. So eine ähnliche Zahl kann man sich für Deutschland auch vorstellen. Denn kein Konzert und keine Großveranstaltung kann ohne einen Dieselgenerator stattfinden. Wir haben uns hier zum Ziel gesetzt, den Dieselgenerator in einen mobilen Wasserstoffgenerator zu transformieren, der genauso an der Tankstelle betankt werden kann und der genauso Strom liefert."
Auch der Baustellensektor sei daran sehr interessiert, die Generatoren und Verbrennungsmotoren aus den Baumaschinen durch Wasserstofftechnologie zu ersetzen.
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