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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-1
Energiespeichersysteme
1. Wasserstofftechnologie
a) Gewinnung von Wasserstoffb) Sicherheitsproblematikc) Speicherung, Systemlösungen
2. Konventionelle Blockheizkraftwerke - Kraft-Wärme-(Kälte-)Kopplung
3. Grundbegriffe der Brennstoffzellen-Technologie
a) Funktionsprinzip b) Brennstoffzellen-“Stacks” c) Verschiedene Brennstoffzellentypen d) Reformierung (Gasaufbereitung)e) Gesamtsysteme
4. Technischer Einsatz von Brennstoffzellensystemen
a) Mobile Anwendungenb) Stationäre Anwendungen
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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-2
Brennstoffzellen in der dezentralen Stromversorgung
7,5 kW PEM-System der Firma “Avista” mit 60 W-Submodulen für Haustechnik
7kW PEM-Aggregat für Outdoor-Betrieb (Fa. “Home-Gen”)
7 kW PEM-System der Firma “Plug Power” für Haustechnik (Kraft-/Wärmekopplung)
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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-3
Brennstoffzellen in der dezentralen Stromversorgung
BZ-Wandheizgerät von Vaillant
Bestandteile:! Reformer! PEM-Stack mit Wechselrichter! Katalytbrenner für Wärmespitzen
Leistung (f. 6-Familien-Haus/Gewerbe):! 3 kW elektrisch (1,5 kW 1-Familie)! 35 kW thermisch
Geplante Markteinführung:! Januar 2002 Feldtests! ~ 2004 breiter Verkaufsstart
(100.000 Anlagen in 2010)
Kosten:! 10.000 €/kWel f. Pilotanlagen! 1.500 €/kWel f. Serienmodelle
Weitere Arbeiten von Buderus, Bosch/Junkers, ...
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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-4
PAFC-Modul als Blockheizkraftwerk
PAFC-Anlage der Firma “ONSI” als BHKW in Oranienburg
(250 kWel, Abwärme 60°C)
Stacks Gasaufbereitung
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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-5
MCFC-Module als (Block-)heizkraftwerk
MCFC-Anlage der Firma “ERC” (250 kWel, Abwärme ~450°C)
MCFC-Anlage der Firma “ERC” als HKW in Santa Clara (USA)
(2 MWel, Abwärme 450°C)
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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-6
MCFC-Modul /“MTU/Friedrichshafen” (“Hot Module”, 300 kWel,
Abwärmeniveau: ~450°C)
MCFC-Modul als Blockheizkraftwerk
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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-7
MCFC-“Hot Module” bei den Stadtwerken Bielefeld
“Hot Module” vor der End-montage in Ottobrunn,Stack mit Heizern
Außentemperatur-messung in Bielefeld
“MTU/Friedrichshafen” (“Hot Module”, 250 kWel,
Abwärmeniveau: ~450°C)
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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-8
Das Hot Module: Anlagenschema
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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-9
Hot Module bei der Einweihung Mitte 2001
Das Hot Module: Pilotprojekt im Rhön-Klinikum (Neustadt/Saale)
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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-10
SOFC-Module als (Block-)heizkraftwerke
Planares Konzept eines SOFC-Moduls(Firma “Siemens/KWU”, 10 kWel, Abwärme auf ~600°C)
Kombinationsmöglichkeiten:
1. Abwärmenutzung: el. Wirkungsgrad bis 65%
2. Nachgeschaltete Dampfturbine: el. Wirkungsgrad bis ca. 80%
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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-11
SOFC-Module als (Block-)heizkraftwerke - Fa. “Sulzer/Hexis”
SOFC-“Hexis”-Zelle
1kWel -SOFC-Anlage m. Gas-brennwertgerät(Fa. “Hoval”)SOFC-“Hexis”-Zellschema
SOFC-“Hexis”-Stack
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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-12
BMW: Bordstromversorgung mit SOFC-Brennstoffzellen
BMW-APU 7er-Reihe:2kW SOFC-Modul (Delphi) für
- Standklimatisierung- elektrische Wasserpumpe- permanenter Turbolader- elektrische Ventilsteuerung- ...
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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-13
SOFC-Module als (Block-)heizkraftwerke
“Westinghouse”-SOFC-Modul
Tubulares Zellkonzept der Fa. “Westinghouse”
200 kWel-Demonstrationsanlage in Arnheim (NL)
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Fakultät für ArchitekturFakultät für MaschinenwesenDr.-Ing. Jürgen BlumenbergDr.-Ing. Markus SpinnlerSpeichersysteme - E-14
Probleme bei der Einführung der Brennstoffzellentechnologie
- Geringe Lebensdauer der Zellstacks
- Momentan hohe Kosten
- Derzeit begrenzte Verfügbarkeit synthetischer Brennstoffe
- Ungünstige Prozesswirkungsgrade
- hohe Kosten synthetischer Brennstoffe
- kaum vorhandene Infrastruktur alternativer Kraftstoffe