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Mit Brennstoffzelle Spitze in Sachen Energietechnik

17.12.1999 - (idw) Fachhochschule Ulm

Seit knapp 10 Jahren können an der Fachhochschule Ulm (FHU) Studierende der Fahrzeugtechnik, des Maschinenbaus und der Produktionstechnik als Studienschwerpunkt Energietechnik wählen. Schon damals Vorreiter in dieser Ausbildungsrichtung kann die FHU seit gestern mit einer weiteren methodischen Neuerung in Sachen Energietechnik die hohe Qualität ihrer Lehre unterstreichen. In Gegenwart hochrangiger Vertreter aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft wurde ihr vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW), Ulm, eine Demonstrationsanlage für die Brennstoffzellen-Technik übergeben. Die stromerzeugende, erdgasbetriebene Brennstoffzellen-Heizanlage wäre auf autarke Weise in der Lage, beispielsweise ein Einfamilienhaus nahezu schadstofffrei mit Strom und Wärme zu versorgen.

Die Demonstrationsanlage ist das Ergebnis eines Projektes, welches das ZSW in Zusammenarbeit mit dem Freiburger Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) und unter Mitwirkung der Fachhochschule Ulm realisiert hat. Die Projektkosten von 489 000 Mark teilten sich die Solarstiftung Ulm, die Energie Baden-Württemberg (EnBW) und das Wirtschaftsministerium des Landes, allerdings mit einer vorausschauenden Auflage an den Auftragnehmer: Die Brennstoffzellen-Heizanlage mußte nach Abschluß des Projektes Ausbildungszwecken zur Verfügung gestellt werden.

Aufgrund der traditionell guten Beziehungen zwischen dem ZSW und der FHU profitiert von dieser Auflage nun die Ulmer Ingenieurschmiede, die bereits seit Sommer 1998 über ein eigenes Blockheizkraftwerk (BHKW) verfügt. Professor Dr.-Ing. Jochen Thönnissen, dem Leiter des Maschinenlabors, zufolge werden die Studierenden sich mit den Vorteilen der Technik, den Leistungsbilanzen und den Betriebseigenschaften auseinandersetzen, aber auch an Untersuchungen beispielsweise zum strom- bzw. wärmegeführten Betrieb oder zur Lebensdauer der Anlage ist gedacht. An der FHU selbst sind bereits zwei Diplomarbeiten zur Anlage selbst entstanden. Die Meßwerte über den Betrieb der Brennstoffzelle werden im Energiemanagement-Programm des BHKW abgelegt und sollen über einen SQL-Server über Internet abgefragt werden können, was in Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Informatik realisiert wird.

Die Strom- und Wärmeerzeugung mit Hilfe von Brennstoffzellen gilt als besonders zukunftsträchtig, weshalb weltweit an der Weiterentwicklung der Technik gearbeitet wird. Die in der Demo-Anlage verwendete Brennstoffzelle zählt zu den Niedertemperatur-Brennstoffzellen vom Typ PEMFC (Protonen Exchange Membran Fuel Cell), wie sie die Automobilindustrie favorisiert. Aufgrund ihres modularen Aufbaus eignet sie sich auch in Bereichen mit sehr kleiner Leistung für die dezentrale Energieversorgung von Häusern und Wohnungen. Diesen Brennstoffzellen-Typ zeichnen folgende Vorteile aus: Kompaktheit aufgrund hoher Leistungsdichte, sekundenschnelle Anpassung an den Leistungsbedarf sowie hoher elektrischer Wirkungsgrad. Als Brenngas können reiner Wasserstoff oder wasserstoffhaltige Gasgemische genutzt werden. Dies garantiert eine umweltfreundliche Energieerzeugung. Im Idealfall entsteht als Abfallprodukt nur Wasser, nämlich wenn die Brennstoffzelle mit reinem Sauerstoff und reinem Wasserstoff betrieben wird. Slbst beim Betrieb mit reformiertem Erdgas und Luft sind die anfallenden Schadstoffe praktisch vernachlässigbar.

Die Brennstoffzelle ist somit die Schlüsselkomponente für eine zukunftsträchtige Kraft-Wärme-Kopplung in Wohnhäusern und dem BHKW vielfach überlegen. Die direkte Umwandlung der chemischen Energie in elektrische geschieht mit einem Wirkungsgrad von 40 %. Die Temperatur der zum Heizen nutzbaren Abwärme liegt auf dem Niveau heutiger konventioneller Heizanlagen. Die Brennstoffzelle selbst arbeitet im Gegensatz zu den Verbrennungsmototen eines konventionellen BHKW völlig geräuschlos. Einziger Nachteil sind der Platz- und Energiebedarf des Reformers, in dem aus Erdgas und Wasserdampf der Wasserstoff gewonnen wird, welchen die Brennstoffzelle für die elektrochemische Reaktion benötigt. Da die Brennstoffzelle keine beweglichen, verschleißanfälligen Teile enthält, ist sie außerdem äußerst wartungsfreundlich.

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