Fraunhofer und Vaillant entwickeln Heim-Brennstoffzelle

Dresden – Die Brennstoffzelle wandelt chemische direkt in elektrische Energie um. Doch der Marktdurchbruch ist bisher ausgeblieben, denn die Systeme waren zu komplex. Fraunhofer und Vaillant haben jetzt ein einfaches Gerät für den Hausgebrauch entwickelt.

Zusammen mit dem Heizungshersteller Vaillant hat das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) nun ein kompaktes, sicheres und robustes Brennstoffzellensystem entwickelt, das in Privathaushalten aus Erdgas Strom und Wärme erzeugt. Die Forscher verantworteten insbesondere den Bau der Prototypen, die Auslegung des Gesamtsystems, die Gestaltung der Keramikbauteile sowie die Entwicklung des Reformers und des Nachbrenners. Aktuell werden die Geräte in Privathaushalten im Praxistest "Callux" getestet.

Vaillant produziert in Kleinserie

Die Brennstoffzellen-Geräte sind ähnlich kompakt wie klassische Gasheizgeräte, die nur Wärme erzeugen. Sie lassen sich an der Wand montieren und einfach warten. Mit einer Leistung von einem Kilowatt decken sie den mittleren Stromverbrauch eines Vier-Personen-Haushalts ab. Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) fördert das Projekt. Derzeit werden im europäischen Demonstrationsprojekt "ene.field" etwa 150 weitere Geräte in mehreren europäischen Ländern installiert. Dazu hat Vaillant Anfang 2014 die Produktion einer Kleinserie gestartet. Parallel zum Praxistest arbeiten die beiden Partner bereits an neuen Modellen. "Jetzt geht es vor allem darum, die Kosten bei der Herstellung weiter zu drücken und die Lebensdauer der Anlage zu erhöhen", sagt Dr. Matthias Jahn vom IKTS in Dresden. "In unserem Projekt mit Vaillant haben wir große Fortschritte gemacht, die Technologie nah an die Marktreife zu bringen. Vaillant produziert bereits eine Kleinserie, die in geförderten Projekten an Kunden verkauft wird."

SOFC-Technologie mit bis zu 850 Grad

Das Minikraftwerk für den Hausgebrauch basiert auf einer Festoxidbrennstoffzelle (engl. solid fuel cell, SOFC). SOFCs arbeiten gegenüber konkurrierenden Ansätzen, zum Beispiel den Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen (engl. proton exchange membrane fuel cell, PEMFC), die in Autos zum Einsatz kommen, mit sehr viel höheren Temperaturen. Während sie bei PEMFCs lediglich bei 80 Grad liegen, erreichen die SOFCs bis zu 850 Grad. »Dadurch können die SOFCs deutlich einfacher und kostengünstiger aufgebaut werden«, sagt Jahn. Wenn das Brennstoffzellen-Heizgerät an das Erdgasnetz angeschlossen ist, wandelt ein Reformer das Erdgas zunächst in ein wasserstoffreiches Gas um. Dieses reagiert dann im Stack mit dem Sauerstoff der Luft in einer geräuschlosen »kalten Verbrennung«. Dabei entstehen Strom und Wärme.

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