Foto: Frontansicht des Einfamilien-Passivhauses in Pettenbach

BIO-VISION - Nahversorgung mit Kälte, Wärme, Strom und anderen Leistungen unter Nutzung von stationären Brennstoffzellensystemen

Brennstoffzellen können regional verfügbare Rohstoffe verwerten und bei optimiertem Einsatz eine lokale Energieversorgung leisten. BIO-VISION führt zu einem Demo-Projekt.

Kurzbeschreibung

Status

laufend

Kurzfassung

Aufgrund der zentralisierten Energiebereitstellung werden derzeit regional vorhandene Ressourcen zur Energieversorgung zu wenig genutzt. Gerade hier wäre ein sehr hohes Einsparungspotential durch die Reduktion von Transportwegen und so eine Effizienzsteigerung durch Regionalität gegeben. Erste Ansätze gehen bereits in die Richtung die Rohstoffe aus der Region auch für die Region zu nutzen. An dieser Stelle sei speziell die Verstromung von Biogas in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) hervorzuheben. Diese Variante der regionalen Energiebereitstellung kann durch den Einsatz von Brennstoffzellen deutlich gesteigert werden.

Multifunktional genutzte Brennstoffzellen entfalten einen hohen Gesamtwirkungsgrad und weisen einen im Vergleich zu konventionellen Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen (KWK) zur Nutzung biogener Brennstoffe (wie z.B. Gasmotoren) besonders hohen Verstromungswirkungsgrad auf. Die Funktion und vor allem die Wirtschaftlichkeit entsprechender Anlagen sind von der Brennstoffbereitstellung, der Umwandlungstechnologie und vom Profil der Energienachfrage bezüglich der jeweiligen energetischen Koppelprodukte abhängig. Die im Projekt zu erstellenden und zu analysierenden "Modellsysteme" berücksichtigen im Weiteren unterschiedliche Konstellationen dieser Dimensionen.

Lokal verfügbare Ressourcen und insbesondere nachwachsende Rohstoffe stellen hohe Anforderung an eine erfolgreiche Systemintegration - gleichzeitig bieten sie das Potenzial einer höheren Ausbeute und damit größeren Wirtschaftlichkeit bei der Verwertung dieser Ressourcen. Die Konzeption solcher Modellsysteme ist allerdings wegen ihrer hohen Komplexität aufwändig.

Ziele und Inhalte des Projekts

Das Projekt soll folgende Erkenntnisse und Zusammenhänge bringen und bestimmen:

  • die Verfügbarkeit und Eignung regionaler Energieressourcen für die Verwertung in einer HotModule MCFC (eines Schmelzkarbonat-Brennstoffzellensystems) in Hinblick auf wirtschaftliche und nachhaltige Aspekte
  • Erarbeitung von Nutzerprofilen für einen potenziellen Betreiber, die Ressourcen in einem HotModule zu verwerten (Einsparung von Primärenergie, Einspeise-Vergütung, CO2-Vergütung, Einsparung für vermiedene Abgaben, Strom-, Wärme-, Kältebedarf u. a.)
  • Verfahren zur Umwandlung der Ressource in einen nutzbaren Brennstoff zum Betrieb eines HotModules
  • Verfahren zur Bestimmung und Entfernung von störenden Verunreinigungen und erforderlicher Systemanpassungsbedarf
  • Wirtschaftliche Analysen der einzelnen Modellsysteme.
  • Vorbereitende Maßnahmen für die Errichtung einer Demonstrationsanlage

Der Projektablauf ist in 6 Arbeitspakete eingeteilt:

Ziel von AP 1 ist eine Darstellung der Stoffe, die für eine energetische Nutzung in Brennstoffzellen geeignet erscheinen und in Österreich zur Verfügung stehen.

AP 2 ermittelt und charakterisiert potenzielle Nutzer und Anwendungen. Es erhebt deren wesentlichen Bedarf an Strom, Wärme und Kälte, an Rohstoffen, Prozessmaterialien und Entsorgung. Mögliche Energieverwerter sollen anhand ihrer charakteristischen Energiedaten katalogisiert und bewertet werden.

Die in Arbeitspaket 1 und 2 erzielten Ergebnisse stellen eine Basis für AP 3 dar. Mit geeigneten Partnern der Industrie, insbesondere auch den strategischen Partnern, sollen die erforderlichen Systemanpassungen an der Brennstoffzelle eingehender betrachtet werden.

Ziel des AP 4 ist die wirtschaftliche Analyse und Bewertung unterschiedlicher Modellsysteme zu deren direktem wirtschaftlichen Vergleich.

Im AP 5 werden die wirtschaftlich meistversprechenden Modellsysteme entwickelt und spezifiziert. Mögliche Kombinationen und Optimierungen werden abgeleitet und bewertet nach Machbarkeit und Nutzen.

Während der gesamten Projektlaufzeit durch das AP 6 ein Controlling etabliert, das den reibungslosen Ablauf des Projektes gewährleistet.

Vorläufige Ergebnisse des Projekts

  • Kenntnisse über die Einsatzmöglichkeit in einer MCFC:
    Aus einer Liste von 10 möglichen Brennstoffen kristallisierten sich Biogas, Klärgas, Biodiesel und Bioethanol heraus.
  • Kenntnisse über die Verfügbarkeit der Brennstoffe:
    Es wurden Tabellen und Landkarten mit den Standorten erstellt und das Potential in Österreich erhoben.
  • Kenntnis der typischen Nutzerprofile:
    Es wurde ein Raster mit den typischen Nutzerprofilen erstellt. Dazu wurden Befragungen bei verschiedenen Branchenvertretern in Bezug auf Energieverbrauch, Strom-, Wärme- und Kältebedarf durchgeführt.
  • Kenntnisse der erforderlichen Prozessanpassung zur Nutzung der Brennstoffe in einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle (HotModule):
    Es wurden Analysen von Brennstoffen sowie Recherchen durchgeführt um die typischen Inhaltsstoffe zu eruieren. Durch die Ergebnisse konnte ein möglicher Reinigungsbedarf ermittelt werden. Weiters wurden beim Werkvertragspartner MTU Versuche durchgeführt um eine mögliche Prozessanpassung vorzunehmen.
  • Wirtschaftliche Parameter für verschiedene Anwendungsfälle, Darstellungen der Wirtschaftlichkeit und möglicher Finanzierungen (privat / öffentlich unter Nutzung von Förderungen und Vergütungen)

Projektbeteiligte

Projektleiter

DI Johann Bergmair
PROFACTOR Produktionsforschungs GmbH

Projekt- bzw. Kooperationspartner:

  • STUDIA - Studienzentrum für internationale Analysen
  • EEG - Energy Economics Group
  • MTU CFC Solutions

Kontaktadresse

DI Johann Bergmair
Im Stadtgut A2
A-4407, Steyr-Gleink
Tel.: +43 (7252) 885-403
Fax: +43 (7252) 885-101
Email: johann.bergmair@profactor.at
Internet: Profactor

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