KYOCERA entwickelt erste 3-Kilowatt-Brennstoffzelle

Das sogenannte SOFC-System (englisch für Solid Oxide Fuel Cell), das seit diesem Monat in Japan erhältlich ist, nutzt die patentierten Keramiktechnologien von Kyocera und erreicht mit 52 Prozent die höchste Effizienz aller vergleichbaren SOFC-Systeme auf dem Markt.Der Gesamtwirkungsgrad wird durch die Wärmerückgewinnung sogar auf 90 Prozent erhöht. Das neue, innovative System arbeitet mit dem Kyocera Zellenstack, der sich bereits in der Massenproduktion bewährte und in Anlagen für den japanischen Wohnungsmarkt zum Einsatz kommt. Das SOFC-System erzeugt effizient Energie und kann sogar die entstehende Abwärme aus dem Energieerzeugungsprozess nutzen, um Wasser zu erhitzen. Damit eignet es sich insbesondere für den Einzelhandel und für Gewerbebetriebe einschließlich kleiner Restaurants.

Hintergrund zur Entwicklung

Japans Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie (METI) hat im Rahmen seiner Vision einer Gesellschaft mit wasserstoffbasierter Energieversorgung das Ziel ausgegeben, bis 2020 1,4 Millionen Wohngebäude mit Brennstoffzellen auszurüsten. Bis 2030 sollen 5,3 Millionen Brennstoffzellen installiert werden. Mit dem Ziel einer kommerziellen Verfügbarkeit noch in diesem Jahr unterstützt das Ministerium die Forschung und Entwicklung von industriellen SOFC-Systemen.

Durch die Reaktion mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff gewinnen Brennstoffzellensysteme aus Gas oder Flüssiggas (LPG) Wasserstoff. Dieser wird in der Brennstoffzelle in Elektrizität und Wärme (Warmwasser) umgewandelt. Schon heute verwenden SOFC-Systeme dazu auch Keramik als Elektrolyt, um die Abgaswärme zu recyceln und einen höheren Effizienzgrad zu erzielen – bisher allerdings mit Kompromissen bei der Haltbarkeit. Diese bereits seit vielen Jahren bestehende Herausforderung hat Kyocera mit seinem innovativen Brennstoffzellenstack gelöst.

Energieverlust wird reduziert

Kyocera begann bereits 1985 mit der Entwicklung eigener keramischer Technologien für SOFC-Anwendungen. Im Jahr 2011 startete das Unternehmen mit dem „ENE-FARM Typ S“ die Massenproduktion von Geräten auf Basis seiner inzwischen weltweit führenden Brennstoffzellenstacks für den Einsatz in Wohngebäuden. Das im April 2016 vorgestellte effizientere und kompaktere Nachfolgesystem diente nun als Grundlage für das neue 3-Kilowatt-SOFC-System.

Bei der dezentralen Stromerzeugung am Verbrauchsort bieten SOFCs ein großes Potenzial, um Energieverluste im Zusammenhang mit der Stromübertragung zu reduzieren. Des Weiteren können sie die beim Energieerzeugungsprozess entstehende Abwärme besonders effektiv nutzen, zum Beispiel für die Erzeugung von Heißwasser. Dadurch eröffnen SOFC-Systeme erhebliche Möglichkeiten zur Energieeinsparung bei deutlich geringerer CO2-Emission als bei herkömmlichen Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) mit Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen.

Hauptmerkmale und Spezifikationen

1. Branchenweit höchste SOFC-Stromerzeugungseffizienz von 52 Prozent

Das neue SOFC-System erreicht seine 3-Kilowatt-Leistung, indem es vier der kleinen und hocheffizienten 700-Watt-Zellenstacks von Kyocera in einem System zusammenfasst. Diese kleineren und bewährten Systeme werden in Japan bereits seit vielen Jahren verkauft. Durch die Nutzung der Abwärme aus der Stromerzeugung erreicht das neue System mit 52 Prozent die branchenweit höchste Energieeffizienz, sowie eine Gesamtenergieeffizienz von 90 Prozent durch die Abgaswärmerückgewinnung.

2. Bedarfsgerechte und nachfrageabhängige Steuerung
Das System ist zudem in der Lage, die Stromerzeugung proportional zur Nachfrage anzupassen. Neben der Bereitstellung einer konstanten 3-Kilowatt-Leistung kann es so auch zur bedarfsgeregelten Stromversorgung eingesetzt werden.