Seit mehr als 10 Jahren beschäftigt sich das ZSW mit der Entwicklung von Brennstoffzellensystemen, bei denen verschiedenste Kraftstoffe wie Erdgas, Flüssiggas, Ethanol, Methanol oder Dimethylether zum Einsatz kommen. Die Entwicklungserfahrungen des ZSW decken dabei die gesamte Kette vom Reformer, über Gasaufbereitungsstufen bis hin zur Gesamtsystemintegration ab.

Ansprechpartner

Dr. Marc-Simon Löffler
+49 (0)711 78 70-233

// Brennstoffzellensysteme

Entwickelt wurde unter anderem ein 1 kWel FlexFuel-Brennstoffzellensystem, welches wahlweise mit Bio-Ethanol oder Flüssiggas betrieben werden kann und netzungebunden Strom und Wärme bereitstellen kann. Die Geräte können als Hilfsstrom-Aggregate, als Batterielader oder zur Bordstromversorgung von Fahrzeugen eingesetzt werden.

Ein anderes Entwicklungsbeispiel des ZSW ist ein erdgasbetriebenes 4 kWel Brennstoffzellensystem speziell zur Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) in der Hausenergieversorgung. Solche Mikro-KWK-Anlagen im Leistungsbereich 1 bis 5 kWel können einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz sowie zur Netzentlastung und -stabilisierung leisten. Sie können flexibel die fluktuierende Stromerzeugung aus Wind und Sonne ergänzen und ausgleichen, auch durch die hocheffiziente Rückverstromung des mit dem Power-to-Gas-Verfahren erzeugten Gases. Brennstoffzellen-Heizgeräte erreichen von allen Mikro-KWK-Technologien die höchsten elektrischen Wirkungsgrade und damit die günstigste Klimabilanz. Das ZSW unterstützte von 2008 bis Mitte 2016 die Marktvorbereitung dieser Geräte als Projektkoordinator und wissenschaftlicher Begleiter des Leuchtturmprojektes „Callux“.

// Callux-Abschlussveranstaltung, Berlin, 26. November 2015 (Kurzversion)

// Gasaufbereitung mit Membran-Technologie

Das ZSW entwickelt und optimiert zudem Verfahren zur Aufbereitung und Konditionierung von regenerativen Gasen auf Grundlage einer Membran-Technologie. Diese basiert auf der unterschiedlich starken Permeation von Gasbestandteilen durch Membran-Materialien. Vorteilhaft sind der sehr einfache Aufbau, die nahezu wartungsfreie und unkomplizierte Handhabung des Verfahrens und die damit verbundene hohe Betriebssicherheit. Damit eignet sich das Verfahren auch für kleine, dezentrale Aufbereitungsanlagen.

Als Anwendungsbeispiel ist insbesondere die Aufbereitung von Roh-Biogas zu einspeisefähigem Bioerdgas zu nennen, wobei bei diesem Prozess die wesentlichen Gasbestandteile des Rohgases Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) voneinander getrennt werden müssen. Aber auch im Power-to-Gas-Prozess kann die Technologie bei der Konditionierung des Produktgases zum Einsatz kommen, wenn Rest-H2/CO2-Anteile vom Produkt-Methan getrennt werden müssen.

Die Entwicklungstätigkeiten des ZSW umfassen die Konzeption, Konstruktion, Charakterisierung und Optimierung von Anlagenverschaltungen, die für die jeweilige Trennaufgabe geeignet sind. In Entwicklungsprojekten wurden bereits container-integrierte Anlagenprotoypen zur Aufbereitung von Biogas bis in den 100 kW-Bereich erfolgreich aufgebaut und betrieben. Membran-Aufbereitungsstufen sind auch Teil der 250 kW Power-to-Gas-Anlage des ZSW.