Bei Vaillant meidet man zwar Aussagen zu einer Markteinführung. Doch es wird im Rahmen des Auftritts innerhalb der IBZ von einem Termin 2016/2017 berichtet. Die Technik selbst sei jedenfalls bereits marktreif. Doch "Ziel ist es, die Brennstoffzellen-Heizgeräte unseren Kunden zu einem marktfähigen Preis anbieten zu können". Im Rahmen des bundesweiten Praxistests Callux sowie des europäischen Förderprojekts ene.field hätten die Vaillant Brennstoffzellen-Heizgeräte der vierten und fünften Generation mehr als eine Million Betriebsstunden geleistet. Insgesamt sind nun rund 200 Anlagen in Betrieb und beweisen ihre Alltagstauglichkeit. Etwa 120 Systeme sind in Deutschland installiert, der Rest im europäischen Ausland. "Durch Demonstrationsprojekte hin zum Seriengerät – diesen Weg konnten wir sowohl in Deutschland als auch auf europäischer Ebene bisher optimal umsetzen", resümiert Alexander Dauensteiner, Leiter Technology Portfolio Development bei der Vaillant Group.
In diesem Frühjahr nun hat Vaillant mit der sechsten Generation eine neue Ausführung seines Brennstoffzellen-Heizgeräts vorgestellt.
Die Leistung wird mit 0,8 kW elektrisch und 1,5 kW thermisch angegeben. Der elektrische Wirkungsgrad liege bei 33 Prozent. Das Gerätedesign unterscheidet sich deutlich von den Vorgängermodellen. Statt eines komplexen Systems aus mehreren Einzelkomponenten ist das neue Modell als bodenstehendes Kompaktgerät konzipiert, das die gesamte Technik in einem Gehäuse vereint. Neben dem eigentlichen Brennstoffzellen-Modul ist dabei auch eine Brennwert-Einheit im Gerät integriert. Der weiter reduzierte Systemaufbau und die Nutzung von Standardkomponenten sei ein weiterer Schritt in Richtung Serienreife. Nach und nach würden Produktionsvolumen und Lieferketten aufgebaut.
"Eine Realisierung in Form eines Kompaktgerätes hat zahlreiche Vorteile", so Dauensteiner. "Zum einen reduziert sich der Platzbedarf für das System um circa 60 Prozent. Zum anderen vereinfacht sich die Installation aufgrund der leichteren Einbringung ins Gebäude und der geringeren Anzahl an technischen Schnittstellen signifikant." Beispielsweise sei eine Verrohrung unter den Komponenten fortan ebenso wenig notwendig wie die Einrichtung mehrerer Abgasführungen. Lediglich der Pufferspeicher werde noch ergänzt. "Der gesamte Installationsaufwand liegt rund 60 Prozent niedriger als bei vorherigen Brennstoffzellen-Systemen", schätzt Dauensteiner. "So werden die Kosten deutlich gesenkt."
Ziel sei es, sowohl dem Fachhandwerk als auch den Endkunden mit Serienreife ein attraktives Gesamtpaket zu liefern. Wichtig sei ein robuster und einfacher Aufbau des Systems. Dazu trage auch der Einsatz der SOFC-Technologie bei. Dadurch könne auf eine komplexe Dampfreformierung verzichtet und ein höheres Temperaturniveau im Rücklauf erzielt werden. Eingesetzt werden könne die Anlage sowohl im Neubau als auch im Bestand bei der Heizungssanierung.
Von der Elcore 2400 seien bereits über 100 Anlagen installiert, heißt es bei Elcore. Zu den Frühjahrsmessen präsentierte man nun eine neue Generation dieser "stromerzeugenden Heizung" sowie ein Optimierungspaket Elcore Plus und ein Komplettpaket Elcore Max.
Wie das Unternehmen betonte, erzeuge ihre Lösung auf PEM-Basis mit einer elektrischen Leistung von 300 W und einer Wärmeleistung von 700 W nur so viel Wärme, wie ein herkömmliches Eigenheim benötigt. Es eigne sich für alle bestehenden oder neu gebauten Eigenheime.
Bei der Elcore Plus handle es sich um ein "stromerzeugendes Effizienz-Upgrade" für bestehende Heizungsanlagen. Basis ist die Elcore 2400. Sie wird ergänzt um einen Schichtenpufferspeicher, eine Frischwasserstation, Heizkreisgruppen und Systemregler. Die Heizungsanlage wird als Spitzenlastgerät weiter genutzt. Die Brennstoffzelle liefere nicht nur Wärme und Strom. Sie optimiert zusätzlich die gesamte Heizung und reduziert das häufige und unwirtschaftliche Ein- und Ausschalten des bestehenden Kessels gerade in den Sommermonaten, betont das Unternehmen. Dadurch würde sie die Lebensdauer des Kessels verlängern und für weitere Effizienzgewinne sorgen. Somit ließen sich auch Bestandsgebäude effizienter machen, ohne den bisherigen Wärmeerzeuger auszutauschen.
Die Elcore Max sei hingegen ein "stromerzeugendes Heizungskomplettpaket" mit zusätzlicher Gasbrennwerttherme. Die Mehrkosten des Komplettpakets Elcore Max gegenüber konventionellen Heizungssystemen ohne Stromerzeugung seien so gering, dass sie bereits nach etwa zwei Jahren durch die eingesparte Energie ausgeglichen werden könnten. Danach spart der Haushalt bares Geld. In einem typischen Einfamilienhaus liege die Ersparnis gegenüber dem kompletten Strombezug aus dem Netz und der Wärmeversorgung mit einem Gasbrennwertkessel bei rund 1.300 Euro pro Jahr.
"Wir liefern die erste stromerzeugende Heizung, die sich auch im ganz normalen Eigenheim rechnet. Die bisherigen Lösungen auf dem Markt sind für die meisten Häuser überdimensioniert und dadurch unnötig teuer. Sie erzeugen gerade im Sommer viel überflüssige Wärme und schalten sich deswegen häufig ab. Der Haushalt muss dann seinen kompletten Strom teuer einkaufen, obwohl er ihn mit dem eigenen Gerät günstig produzieren könnte. Das ist unwirtschaftlich und hat bisher den Durchbruch der stromerzeugenden Heizungen verhindert. Wir haben unser Energiesystem so ausgelegt, dass es an neun von zehn Tagen läuft und so fast kontinuierlich Kosten spart", erklärt Dr. Manfred Stefener, Gründer und geschäftsführender Gesellschafter von Elcore.
Mit Designstudien in der neuen Titanium Glas-Optik sorgte Bosch Thermotechnik auf der ISH für Aufmerksamkeit. So zeigte Buderus seine Brennstoffzellen-Energiezentrale Logapower BZH192iT und Junkers die Systemlösung Cerapower 9000i.
Nach erfolgreichen Feldtests in den vergangenen Jahren werde jetzt die Markteinführung der stromerzeugenden Heizung mit Brennstoffzellentechnologie von Partner Aisin Seiki auf Basis von SOFC vorbereitet. Insgesamt seien 25 Geräte innerhalb des Demonstrationsprogramms ene.field erfolgreich installiert worden, weitere 45 Brennstoffzellen würden planmäßig bis Mitte 2016 eingebaut. Es habe bereits positive Rückmeldungen "für die einfache Installation nach dem Plug&Play Prinzip bekommen", berichtet Uwe Glock, Vorsitzender der Geschäftsführung von Bosch Thermotechnik.
Die Geräte weisen eine elektrische Leistung von 0,7 kW (bei einem elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 45 Prozent) und eine thermische Leistung der Brennstoffzelle von 0,62 kW auf. Ins Gehäuse integriert sind zudem bei Buderus ein Gasbrennwert Hybridgerät mit 14 kW oder 24 kW Nennleistung, bei Junkers beträgt die Nennwärmeleistung von Brennstoffzelle und Gasbrennwertgerät bis zu 25 kW. Die Brennstoffzellensysteme lassen sich bei ene.field unter europäischen Randbedingungen (wie Gaszusammensetzung, Netzanschluss oder Inneninstallation) in Neubauten wie Altbauten betreiben. Möglich seien Jahreslaufzeiten von über 8.000 h im Einfamilienhaus. "Die Endkunden zeigen großes Interesse an der eigenen Stromerzeugung und wollen an der Energiewende partizipieren", erklärt Glock. "Dazu trägt wesentlich bei, dass die erwarteten Energieeinsparungen im realen Betrieb tatsächlich eintreten." Nach Angaben von Buderus und Junkers können Hauseigentümer eine Energiekostensenkung von bis zu 1.300 Euro jährlich erzielen.
Die SOFC arbeitet bei zirka 700 °C und benötigt nur einen relativ einfachen, integrierbaren Reformierungsprozess (Aufbereitung von Wasserstoff aus dem Erdgas). In die Gehäuse integriert sind bei Buderus und Junkers neben den Gasbrennwertgeräten jeweils auch ein 75 l Warmwasserspeicher und ein 135 l Pufferspeicher. Die Gasbrennwertgeräte kommen über ein integriertes Mischventil nur bei Bedarfsspitzen zum Einsatz, das heißt, wenn kurzfristig eine größere Menge warmes Wasser benötigt wird. Alle Komponenten seien modular aufgebaut und vormontiert.
"Das ene.field Demonstrationsprojekt wird zeigen, dass die Geräte in jeder Hinsicht reif für die Markteinführung in der Fläche sind. Für die erfolgreiche Marktdurchdringung ist daneben auch die wirtschaftliche Betrachtung entscheidend. Um die Investitionskosten zu senken und dadurch die Wirtschaftlichkeit weiter zu verbessern, ist eine Erhöhung der Stückzahl notwendig. Diese kann zum Beispiel durch ein Marktanreizprogramm und den Abbau von Bürokratie erreicht werden", erläutert Glock. "Wir werden 2016 die ersten Geräte in den Markt einführen und erwarten ab 2018 einen spürbaren Marktanstieg."
Die Markteinführung längst gestartet hatte Ceramic Fuel Cells (CFC) – zuletzt waren knapp 600 Anlagen installiert. Doch Ende März befand man sich überraschend in einem vorläufigen Insolvenzverfahren. Wie zu hören war, befand sich die Geschäftsführung der CFC-Gruppe auf der Suche nach Investoren und führte bereits Gespräche mit Interessenten. Zudem sei der Geschäftsbetrieb und besonders der Anlagenservice weiter fortgeführt worden.
Der deutsch-australische Hersteller mit Hauptsitz in Melbourne ist seit 2006 in Deutschland mit einer Tochtergesellschaft vertreten. In Heinsberg bei Aachen startete 2009 die Serienfertigung für Brennstoffzellenstapel auf SOFC-Basis. Seit 2011 werden dort auch komplette BlueGen-Systeme für den Weltmarkt gefertigt. BlueGen heißen die mit Erdgas oder Bioerdgas betriebenen Anlagen, die eine Nennleistung von 1,5 kW elektrisch und 0,6 kW thermisch aufweisen.
Bei der Entwicklung hatte man einen besonderen Schwerpunkt auf einen möglichst hohen elektrischen Wirkungsgrad gelegt. Dieser erreicht einen Wert von 60 Prozent. Es wird mehr Strom und weniger Wärme produziert. Das Konzept sieht BlueGen denn auch als dezentrales Kleinkraftwerk, das stromgeführt ganzjährig betrieben und über einen Warmwasserspeicher – als Beistell-Lösung – in vorhandene Heizsysteme integriert werden kann.
Als neues Mitglied der IBZ präsentierte Solidpower auf der Hannover Messe die EnGen 2500, ein "Brennstoffzellen-Energiegerät" auf Basis der SOFC-Technologie.
Es hat eine Leistung von maximal 2,5 kW elektrisch und 2 kW thermisch. Den elektrischen Wirkungsgrad gibt das Unternehmen mit 50 Prozent an. Das Konzept sieht auch hier eine Kombination mit vorhandener Heizungstechnik vor. Als Zielgruppen sieht man Eigenheimbesitzer, kleinere Industrie- und Büroeinheiten, Gewerbebetriebe sowie Energieversorgungsunternehmen. Bei größerem Energiebedarf könnten bis zu sechs Einheiten in Reihe zusammengeschlossen werden.
"Wir müssen schon etwas über den Tellerrand schauen, damit die Eigenproduktion von Strom und Wärme mit Brennstoffzellen langfristig marktfähig ist und bleibt", forderte Guido Gummert, Geschäftsführer von Solidpower, auf der Hannover Messe. Es reiche nicht mehr aus, die Bedarfsprognose über den Wärmebedarf zu definieren. Der größte Energiebedarf der Zukunft liege nachweislich im steigenden Strombedarf – und führe damit auch weiterhin zu steigenden Kosten im Eigenheim wie auch bei klein- und mittelständischen Betrieben.
Aktuell arbeite man an dem Aufbau eines europaweiten Servicenetzes und der Schulung ausgewählter, lokaler Fachhandwerksbetriebe (für Installation, Service und Wartung). Der Markteinstieg sei für die Jahreswende 2016/2017 geplant. "Wir sind mit der EnGen 2500 dem Entwicklungsstadium entwachsen und dabei, eine ausgereifte Technik mit Hilfe der Förderung durch das europäische ene.field Förderprogramm für den bevorstehenden Markteinstieg fit zu machen", erklärt Gummert. Und Alberto Ravagni, CEO der Firmengruppe mit Sitz im italienischen Mezzolombardo, ergänzt: "Mit der EnGen 2500 haben wir ein Gerät spezifiziert und entwickelt, das die Anforderungen eines zukünftigen Energiemarktes mit individuellen Energielösungen oder einen Betrieb in intelligenten Stromnetzen (Smart Grids) erfüllt."
Die Entwicklung des Brennstoffzellen-Stacks finde im unternehmenseigenen Technologiezentrum in der Schweiz statt, in Italien kümmere man sich um die Entwicklung und Produktion der Energiegeräte, und von Deutschland aus werde derzeit für die Unternehmensgruppe das Vertriebs- und Servicenetz europaweit installiert. Während die Stackfertigung schon mit einer möglichen Kapazität von 2 MW pro Jahr im Werk in Mezzolombardo installiert ist, befinde sich die Systemfertigung noch in einem Stadium niedriger Automation. Unter dem Stichwort Industrie 4.0 sollen intelligente Produktionsmethoden dafür sorgen, Zielkosten zu erreichen und Arbeitsplätze in Italien und anderen europäischen Ländern zu erhalten oder neue aufzubauen, betont Ravagni.
Bis zum Frühjahr waren nach Information von Gummert schon 50 Anlagen produziert. Feldtests liefen in Norditalien, Großbritannien, Slowenien und der Schweiz. An ene.field wolle man sich mit insgesamt 86 Anlagen beteiligen. In Deutschland sollen die ersten beiden Aggregate ab diesem Sommer bei Stadtwerke Augsburg Energie ihre Praxistauglichkeit unter Beweis stellen.
"Der steigende Anteil erneuerbarer Energien an der Energieerzeugung verändert die europäische Energielandschaft grundlegend; die Dezentralisierung der Energieversorgung nimmt weiter zu. Dabei können hochinnovative Technologien wie stationäre Brennstoffzellen eine wichtige Rolle spielen, denn sie können sowohl fossile als auch grüne Energieträger sehr effizient in Strom und Wärme umwandeln. So erreichen sie eine elektrische Effizienz von bis zu 60 Prozent, die kombinierte elektrische und thermische Effizienz kann sogar über 90 Prozent liegen." Zu diesem Fazit kommt eine jüngst vorgestellte Studie von Roland Berger Strategy Consultants und dem Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking, eine öffentlich-private Partnerschaft zwischen der Europäischen Kommission, Vertretern der Brennstoffzellen- und Wasserstoffbranche sowie Forschungs- und Bildungseinrichtungen. Dabei wurde das Kommerzialisierungspotential von stationären Brennstoffzellen untersucht.
Die Technologie könne von der gut ausgebauten Erdgasinfrastruktur in Europa profitieren, so Heiko Ammermann, Partner von Roland Berger Strategy Consultants. Das jährliche Gesamtmarktpotential allein für Mikro-KWK in Ein- und Zweifamilienhäusern liege in Deutschland, Großbritannien, Italien und Polen bei zusammen rund 2,5 Mio. Einheiten. Mikro-KWK-Anlagen und ausgewählte Industrielösungen auf Brennstoffzellenbasis würden in naher Zukunft vermutlich den größten Fortschritt in Richtung kommerzieller Nutzung machen. "In Japan, Südkorea und den USA sind solche Systeme schon seit mehreren Jahren im Markt. Die europäische Industrie muss nun aufschließen."
Stationäre Brennstoffzellen können erheblich dazu beitragen, Treibhausgasemissionen und Energieverbrauch zu senken. So entfallen auf ein teilsaniertes Einfamilienhaus in Deutschland beim aktuellen Energiemix mit einer Brennstoffzellen-Mikro-KWK-Anlage rund 30 Prozent weniger CO2-Emissionen pro Jahr als mit einem modernen Gas-Brennwertkessel und Netzstromversorgung. Der Ausstoß von Schadstoffen wie NOx oder SOx lässt sich fast komplett vermeiden. Nun gehe es darum, die Kapitalkosten zu reduzieren. "Die Technologie wird erst dann in größerem Umfang auf dem europäischen Markt erfolgreich sein, wenn die Kapitalkosten für Kunden deutlich reduziert werden", ist Ammermann überzeugt.
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