Grüne Energie

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

Etwa ein Viertel des weltweit erzeugten Stroms wird aus Erdgas gewonnen. Herkömmliche Gaskraftwerke haben einen Wirkungsgrad von weniger als 40 % und verursachen erhebliche Emissionen.

Die Stromerzeugung mit der SOFC-Technologie hat einen Wirkungsgrad von mindestens 60 % und eignet sich für die Stromerzeugung in verschiedenen Branchen und Sektoren, z. B. in Gewerbe-, Industrie- und Wohngebäuden. Aufgrund der hohen Temperaturen sind SOFCs besonders effizient in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK), da die Abwärme zum Heizen und Kühlen genutzt werden kann. Dies ist auch eine Absicherung gegen steigende Strompreise.

Für diese hocheffiziente Wärme- und Stromerzeugung können verschiedene Brennstoffe wie Erdgas, Flüssiggas, H₂ und H₂/Gas-Gemische eingesetzt werden. 

Brennstoffzellensysteme erzeugen aus Gas, das in das Gebäude gepumpt wird, elektrischen Strom und nutzen gleichzeitig die Abwärme zum Heizen oder Kühlen. Überschüssige Energie kann an das Stromnetz zurückverkauft werden.

Power-to-X

Festoxid-Brennstoffzellen (Solid Oxide Fuel Cells, SOFC) können im umgekehrten Modus als Festoxid-Elektrolysezelle (Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC) arbeiten und Energie und Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zurück verwandeln. Wird neben Wasser auch CO₂ zugeführt, kann Synthesegas (d. h. ein Gemisch aus H₂ und CO) erzeugt werden. Durch die Nutzung von Energie aus erneuerbaren Energien, wenn diese nicht ins Netz eingespeist wird, kann grüner Wasserstoff durch SOEC mit höherem Wirkungsgrad erzeugt werden. Wenn zusätzliche Wärme verfügbar ist und zugeführt wird, kann der elektrische Wirkungsgrad von SOEC über 100 % liegen.

Der erzeugte Wasserstoff kann unter Druck gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt verwendet oder mit den vorhandenen chemischen Verfahren in Ammoniak oder andere wertvolle Brennstoffe und Chemikalien umgewandelt werden.Die Stromerzeugung ist nicht die beste Anwendung für grünem Wasserstoff, da der Roundtrip-Wirkungsgrad relativ gering ist. 

Reversibilität von SOC hat das Potenzial, als Energiespeicherlösung genutzt zu werden, um die intermittierende tägliche, wöchentliche und saisonale Energieerzeugung auszugleichen.

Anwendungen in der Schifffahrt

Die Emissionen der Schifffahrt können durch den Einsatz von Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) drastisch reduziert werden.

SOFCs können die Treibhausgasemissionen von Schiffen um bis zu 35 % senken, wenn Erdgas als Brennstoff verwendet wird.

Eine breitere Einführung von SOC würde auch zu einem Rückgang anderer Schadstoffemissionen führen.

In einer Zukunft mit strengeren Auflagen für Treibhausgasemissionen können SOFCs eine wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung der Schifffahrt spielen.

Ladestationen oder Wasserstofftankstellen

Mit dem rasanten Wachstum der Elektromobilität weltweit steigen auch die Anforderungen an die Ladestationen dramatisch. Für Regionen, in denen eine Netzstromversorgung nicht ausreichend oder nicht möglich ist, bietet die SOFC eine Option für Ladestationen mit lokal verfügbaren Kraftstoffen, die keine großen Investitionen in die Infrastruktur erfordern.

In ähnlicher Weise könnte ein SOEC-System als Wasserstofftankstelle für Brennstoffzellenfahrzeuge eingesetzt werden, wenn keine Wasserstoffversorgung oder kein Wasserstofftransport vorhanden ist. Die Möglichkeit, das SOC-System entweder im SOFC- oder im SOEC-Modus zu betreiben, bietet zusätzliche Flexibilität, um das System an unterschiedliche Szenarien und Energieanforderungen anzupassen.