Brennstoffzellen für dezentrale Stromerzeugung

Brennstoffzellen (fuel cells, FC) kombinieren in einer chemischen Reaktion Wasserstoff mit Sauerstoff, wodurch Wasser, elektrische Energie und Wärme entstehen. Sie werden mit Wasserstoff angetrieben, der aus Erdgas oder erneuerbarem Biogas gewonnen wird und keinerlei Schadstoffemissionen erzeugt, und sind somit ein wichtiger Bestandteil des europäischen Energiefahrplans. Dennoch stehen der großangelegten Nutzung stationärer FC noch einige Hindernisse entgegen.

So ist es beispielsweise nicht nur kompliziert, realistische Ziele für Wirkungsgrad, Emissionen und technische Spezifikationen zu setzen, sondern derzeit schlicht unmöglich. Dies liegt daran, dass sich die Energieversorgungsnetze von Land zu Land unterscheiden, und auch die FC-Technologien selbst variieren. Mit der Unterstützung aus EU-Mitteln setzten sich Wissenschaftler zum Ziel, diese Probleme in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht zu lösen.

Im Rahmen des Projekts FC-EUROGRID (Evaluating the performance of fuel cells in European energy supply grids) sammelten sie Informationen über typische Energieversorgungsnetze in EU-Ländern. Mit Daten von Versorgungsunternehmen und Eurostat wurde ein Atlas der europäischen Stromnetze ("Atlas of European electricity grids") erstellt. Darüber hinaus simulierte das Team den Betrieb von FC in einer Vielzahl von Umgebungen, um ihren durchschnittlichen Wirkungsgrad zu ermitteln.

Anschließend wurden numerische Modelle weiterentwickelt, um die Leistung kleiner Anlagen für kombinierte Wärme- und Stromerzeugung und dezentrale Stromerzeugung zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, wie die Emissionen pro an den Kunden gelieferter Energiemenge zwischen verschiedenen Ländern variieren. Die entwickelten Analysen wurden implementiert, um die technischen und wirtschaftlichen Ziele für die Brennstoffzellenleistung zu etablieren.

Bei diesen Zielen wurden die Unterschiede bei den eingesetzten Stromnetzen und Brennstoffen berücksichtigt. Es wird erwartet, dass sie eine bessere Beurteilung von Finanzierungsvorschlägen und Vorteilen von FC-Installationen im Vergleich zu herkömmlichen Technologien ermöglichen werden, indem die variablen und doch entscheidenden lokalen Betriebsbedingungen einbezogen werden.

FC-EUROGRID lieferte den erforderlichen Rahmen zur Bewertung von FC-Systemen anhand einer umfassenden Datenbank mit realen ortsspezifischen Informationen zu Stromnetz und verwendeten Brennstoffzellentypen. Eine Analyse der CO2-Einsparungen und des Wirkungsgrades unter realistischen Betriebsbedingungen wird dazu beitragen, eine Wirtschaft der erneuerbaren Energien und einen kohlenstofffreien Stromsektor zu verwirklichen.