Die effiziente und umweltschonende Erzeugung von Elektroenergie und Wärme gewinnt zunehmend an Bedeutung. Mini-BHKW zur dezentralen Hausenergieversorgung gelten als Paradebeispiel einer effizienten Energieerzeugung. Ein beachtliches Ergebnis der Technologieentwicklung konnte das erdgasbetriebene Brennstoffzellen-Mini-BHKW inhouse5000 erzielen, welche vor allem durch das Know-how von Unternehmen in Sachsen realisiert wurde. Die DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH entwickelt Komponenten (Brenner, Fuel-Prozessor), realisiert die Einbindung in Heizungssysteme und führt sicherheitstechnische Analysen durch.

Die inhouse5000 – eine erdgasbetriebene PEM-Brennstoffzellenanlage – wurde für die stationäre Energieversorgung von Gebäuden konzipiert. Der zum Betrieb einer Brennstoffzelle notwendige Wasserstoff wird dabei mittels Dampfreformierung aus Erdgas produziert. Für den Dampfreformer wurde ein Brenner entwickelt, welcher zur Beheizung der Anlage sowohl mit Erdgas als auch mit dem im Brennstoffzellenbetrieb anfallenden Restgas der Brennstoffzelle betrieben werden kann.

Die inhouse5000 wird bei unterschiedlichen Lastzuständen im Dauerbetrieb gefahren, um das Regelverhalten und die Langzeitstabilität der Anlagenkomponenten bestimmen zu können.

Die Ziele der gegenwärtig laufenden Forschungsaufgaben beim DBI und seinen Partnern resultieren im Wesentlichen aus den Erfahrungen beim Betrieb der bisher betriebenen Anlagen und lassen sich in folgende Bereiche einteilen:

• Weiterentwicklung von Komponenten,
• Optimierung der System- und Verbindungstechnik,
• Optimierung des Anlagenbetriebes,
• Erhöhung des elektrischen und thermischen Wirkungsgrades,
• Verringerung des Materialaufwandes (Baugröße und Gewicht),
• Senkung der Anlagenkosten.

Das Tochterunternehmen, die DBI – Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg, entwickelte ein Konzept zur Einbindung der Mini-BHKW-Anlagen in existierende Heizungsanlagen und setzt dieses erfolgreich um. Bestandteile dieses Konzeptes sind auch die Erfassung, Speicherung und Auswertung aller Messgrößen, welche zur Bilanzierung der Anlage notwendig sind. Mittels Datenfernübertragung werden die Geräte von einer zentralen Leitstelle online überwacht und die Anlagendaten zur Auswertung und Archivierung gespeichert. Im Ergebnis werden Kenndaten wie z. B. der elektrische, thermische und Gesamtwirkungsgrad sowie die Verfügbarkeit ermittelt. Damit können unterschiedliche Anlagentypen nach energetischen, ökologischen als auch wirtschaftlichen Gesichtspunkten bewertet und Systemvergleiche durchgeführt werden.

Eine Besonderheit im DBI – Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg ist das unabhängige DVGW-Prüflaboratorium Energie, welches die Zertifizierung aller gastechnischen Anlagen realisiert. Daher können auch Brennstoffzellen-Mini-BHKW u. a. auf Grundlage der DIN EN 50465 im Institut geprüft werden. Weiterführende Untersuchungen von Einzelkomponenten oder auch von kompletten Mini-BHKW-Anlagen im Temperaturbereich von -30 bis +80 °C können in der Klimazelle vor Ort durchgeführt werden. Neben diesen Geräteprüfungen werden ebenso die verwendeten Einzelkomponenten getestet und das Sicherheitskonzept beurteilt.

Derzeit wird im Rahmen eines Forschungsprogramms ein zweijähriger Feldtest vorbereitet, in welchem zwölf inhouse5000-Anlagen an verschiedenen Standorten installiert und unter realen Bedingungen beim Endanwender betrieben werden. Mit diesem Demonstrationsprojekt sollen die vorhandene Brennstoffzellentechnologie validiert und existierende Marktbarrieren für den kommerziellen Einsatz identifiziert werden. Die DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH wird im Rahmen dieses Feldtests die inhouse5000-Anlagen an verschiedenen Standorten installieren sowie das Monitoring und die Datenauswertung realisieren.

Veröffentlichung :

Dr. Hartmut Krause :

"Die Hausenergieversorgung der Zukunft"
inhouse5000 – Einsatz eines Mini-BHKW
Dresdner Transferbrief 2.09