SOFC4City - SOFC-Abwärmenutzung für Gebäude und Industrie

Im Sondierungsprojekt SOFC4City soll untersucht werden, ob die Abwärme der SOFC-Brennstoffzelle technisch, rechtlich und marktwirtschaftlich sinnvoll im urbanen Kontext auf unterschiedlichen Temperaturniveaus genutzt werden kann.

Die Brennstoffzellen-Technologie verspricht ein hohes Zukunftspotential, da hohe elektrische Wirkungsgrade bei der gekoppelten Wärme- und Stromproduktion im kleinen Leistungsbereich bis 1 MWel realisiert werden können.

Derzeit beschränken sich die Marktaktivitäten vermehrt auf Brennstoffzellen-Heizgeräte für den Hausenergiesektor, wobei überwiegend PEFC- und SOFC-Brennstoffzellen mit einer elektrischen Leistung von 1 – 5 kWel angeboten werden.

Die hohen Betriebstemperaturen der SOFC-Brennstoffzelle (600 - 1000°C) erlauben grundsätzlich ein breites Brennstoffband (Erdgas, Biogas, Wasserstoff, Methanol,...), sodass auch fossile Energieträger durch erneuerbare Energieträger substituiert werden können (Second Generation Biofuels z.B.: SNG, BtL).

Die Lebensdauer von Brennstoffzellen wird wesentlich von der Aufheizrate und den An-/ Abfahrzyklen beeinflusst. Hohe Aufheizraten bedingen hohe Wärmespannungen in den Stacks und vermindern die Standzeit der Stackdichtungen, daher werden niedrige Aufheizraten angestrebt. Selbst bei kleinen Anlagen kann die Anfahrprozedur über mehrere Tage gehen um der schnellen Degradation der Elektroden vorzubeugen. Aufgrund dieser Gegebenheiten reagiert das Brennstoffzellensystem träge und kann sprunghaften Bedarfsanforderungen nur schwer folgen.

Um diese Problematik zu umgehen, kann man Brennstoffzellen einerseits zur Grundlastabdeckung heranziehen, zur Spitzenlastabdeckung bedient man sich eines Spitzenlastbrenners oder eines Energiespeichers im Hausenergiesektor.

Im Sondierungsprojekt SOFC4City soll untersucht werden, ob die Abwärme der SOFC-Brennstoffzelle technisch, rechtlich und marktwirtschaftlich sinnvoll im urbanen Kontext auf unterschiedlichen Temperaturniveaus genutzt werden kann.

Inhalte und Zielsetzungen

  • Ermittlung der rechtlichen und marktwirtschaftlichen Rahmenbedingungen
  • CFD-Simulation des Brennstoffzellen-Heizgerätes
  • Validierung des CFD-Modells
  • Sondierung der technischen Realisierbarkeit der Wärmeauskopplung auf mehreren Temperaturniveaus
  • Wissensgenerierung zur Definition eines zielorientierten Folgeprojektes

Methodische Vorgehensweise

  • Analyse der rechtlichen und marktwirtschaftlichen Rahmenbedingungen
  • Einsatz numerischer Methoden zur Modellentwicklung inkl. Validierungsmessungen

Erwartete Ergebnisse

  • Validiertes Simulationsmodell der Brennstoffzelle
  • Erkenntnisse über die Durchführbarkeit der Wärmeauskopplung auf unterschiedlichen Temperaturniveaus
  • Simulationsmodell, Messdaten und Konzept als Basis für ein weiterführendes Forschungsprojekt


Rückfragehinweis
Österreichische Energieagentur - Austrian Energy Agency
DI Franz Zach
Tel.: +43 (0) 1 586 15 24- 106
franz.zach(at)energyagency.at

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