Fokus Energieeffizienz

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1 RWE Fuel Cells Brennstoffzellen für Industrie und Gewerbe Fokus Energieeffizienz

2 RWE Fuel Cells Die Vision Energieeffizienz im Einklang mit der Umwelt: Mit der Brennstoffzelle direkt vor Ort nach Bedarf Strom und Wärme erzeugen. Das Ziel Wirtschaft und Gesellschaft zu einer Energieversorgung mit Zukunft verhelfen: Mit diesem Ziel engagiert sich RWE Fuel Cells für die Brennstoffzellen-Technolgie. Die Perspektive Nutzung regenerativer Ressourcen, höchste Wirkungsgrade, besondere Umweltfreundlichkeit: Das ist das Potenzial der Brennstoffzelle. 2

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4 Dezentrale Energieerzeugung Brennstoffzellen: eine Option für die Zukunft In der Entwicklungsgeschichte des Menschen spielt Energie eine zentrale Rolle. Viele Zwischenschritte waren nötig von der Nahrungszubereitung über selbst gemachtem Feuer bis hin zum Elektrooder Gasherd, der auf Knopfdruck reagiert. Wärme und Elektrizität sind die wichtigsten Energieformen für den Menschen. Heizung, Mobilität und Maschinen, die unser Leben erleichtern, sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Grundlage all dessen ist vor allem die Nutzung fossiler Rohstoffe. Doch deren Vorräte sind begrenzt. Vor dem Hintergrund eines weltweit steigenden Energieverbrauchs aufgrund stetig wachsender Bevölkerungszahlen stellt sich die Frage, wie unsere Energieversorgung in Zukunft sichergestellt werden kann. In hochentwickelten Ländern beschäftigen sich seit dem 19. Jahrhundert Unternehmen mit der Erzeugung und Bereitstellung von Energie. Hierbei stehen die zentrale Erzeugung von elektrischer Energie sowie die Übertragung an die einzelnen Verbraucher im Vordergrund. Auch zukünftig wird die zentrale Energieerzeugung die wichtigste Säule der Energieversorgung bleiben, doch sie kann durch andere Formen der Strom- und Wärmeproduktion sinnvoll ergänzt werden. Aktuellen Prognosen zufolge wird die dezentrale Energieerzeugung in den nächsten Jahrzehnten eine immer bedeutendere Rolle spielen. Vor allem Anlagen, die in Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) arbeiten, nutzen die endlichen fossilen Ressourcen 4

5 am effizientesten und ermöglichen eine umweltfreundliche Betriebsweise. RWE Fuel Cells beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit der Weiterentwicklung der Brennstoffzellen-Technologie. Hier wird die im Brennstoff enthaltene Energie durch eine elektrochemische Reaktion direkt in Strom und Wärme umgesetzt und optimal ausgenutzt. In verschiedenen Kooperationen mit Partnerfirmen und im Rahmen von Demonstrationsprojekten erprobt das Unternehmen Brennstoffzellen für Industrieunternehmen und größere Gewerbebetriebe. So führt RWE Fuel Cells unter anderem Demonstrationsprojekte mit dem HotModule durch. Die Hochtemperatur-Brennstoffzelle vom Typ MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell, Schmelzkarbonat- Brennstoffzelle) wird von der MTU CFC Solutions GmbH produziert, an der RWE Fuel Cells seit 2003 beteiligt ist. MTU CFC Solutions ist gemeinsam mit dem amerikanischen Partnerunternehmen Fuel Cell Energy (FCE) der weltweit führende Hersteller von Hochtemperatur-Brennstoffzellen. Die in Ottobrunn bei München gefertigten Hot- Modules kommen in Industrie- und Gewerbebetrieben unterschiedlicher Branchen zum Einsatz. 5

6 HotModule HotModule: vielseitig und flexibel Das HotModule erbringt heute eine elektrische Leistung von maximal 250 kw, thermisch erreicht es rund 180 kw. Ob Erdgas oder Sekundärgase wie Klär- oder Grubengas: Die Anlage zeichnet sich durch eine besonders hohe Flexibilität hinsichtlich des verwendeten Brennstoffs aus und ist somit ein echter Alleskönner. Projekte in der Wohngebietsversorgung, der Automatisierungsindustrie oder auf dem Gelände einer Kläranlage zeugen von der Vielseitigkeit dieser Brennstoffzelle. Und einen Weltrekordhalter gibt es auch: Das HotModule im RWE Brennstoffzellen-Pavillon hat mit über Betriebsstunden eine Spitzenleistung unter den Hochtemperatur-Brennstoffzellen erzielt. Mit einem elektrischen Wirkungsgrad von zukünftig bis zu 50% und einem erwarteten Gesamtwirkungsgrad von rund 90% wird das HotModule Wettbewerbstechnologien deutlich übertreffen. Die Brennstoffzelle ist besonders umweltfreundlich: Sie verursacht im Vergleich zu konventioneller Technik rund 30% weniger Kohlendioxid. Stick- und Schwefeloxide entstehen nicht. Das HotModule ist im Betrieb sehr leise und zudem äußerst wartungsarm, da sich nur wenige drehende Teile in der Anlage befinden. 6

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8 HotModule 8

9 HotModule Premiere in Krefeld: Brennstoffzelle heizt Wohngebiet ein Nicht ein einzelner Kunde steht bei diesem Projekt von RWE Fuel Cells und den Stadtwerken Dinslaken/Fernwärme Niederrhein im Blickfeld, sondern eine Vielzahl von Mehrfamilienhäusern und kleineren Einzelhandelsgeschäften. Die Wärme, die das HotModule produziert, gelangt in das Netz der Fernwärmeversorgung Niederrhein und steht zum Heizen und zur Warmwasserbereitung zur Verfügung. Die Wärmeleistung von rund 160 kw reicht aus, um im Sommer rund 300 Wohneinheiten mit Warmwasser zu versorgen, im Winter genügt die Leistung zum Beheizen von rund 40 Wohnungen. Neben Wärme liefert das HotModule auch Strom: Die rund 225 kw elektrische Leistung werden in das Stromnetz der Stadtwerke Krefeld eingespeist. Eine optimale Betriebsweise des HotModules ist in Krefeld gewährleistet: Die große Zahl der beteiligten Haushalte stellt einen unterbrechungsfreien Betrieb der Anlage sicher. Ziel des Projekts ist es, das Verhalten des HotModules im Nahwärmeverbund zu testen. Minutengenaue Messungen in einigen Haushalten sowie einem Gewerbebetrieb geben Aufschluss über den tatsächlichen Bedarf. Das präzise Lastprofil hilft, für künftige Anlagen die bestmögliche Auslegung zu finden. Das Projekt wird durch das Land NRW und die DaimlerChrysler AG finanziell unterstützt. Mit der Kraft-Wärme-Kopplung können wir als Versorger dazu beitragen, eine effiziente und umweltschonende Versorgung zu gewährleisten. Die Brennstoffzelle ist eine leise KWK-Technik mit extrem hoher Energieausbeute. Dr. Thomas Götz, Geschäftsführer der Stadtwerke Dinslaken GmbH 9

10 HotModule Einsatz in der Automatisierungsindustrie: das HotModule bei Festo Das moderne Energiekonzept bei der Festo GmbH beinhaltet eine MCFC Brennstoffzelle, die seit Sommer 2005 am Netz ist. In St. Ingbert versorgt sie zusammen mit Druckluftkompressoren, einem Motor-Blockheizkraftwerk sowie einer Adsorptionskältemaschine eine m 2 große Produktionshalle mit Strom, Druckluft, Wärme und Kälte. Die Betriebsweise der unterschiedlichen Techniken passt sich automatisch dem aktuellen Energiebedarf an. Neben Strom produziert das HotModule 400 C heiße Abluft, die über einen Wärmetauscher geführt wird und bei der Festo GmbH dem Beheizen von Produktionsstätte und Büroräumen dient. Zudem kann die Abwärme mittels der Adsorptionskältemaschine in Kälte umgewandelt und zur Klimatisierung genutzt werden. In St. Ingbert betreut RWE Fuel Cells das Projekt von der Planung über die Installation bis zur Inbetriebnahme des HotModules. Nach der erfolgreichen Inbetriebnahme übernimmt RWE Fuel Cells zwei Jahre lang die Betriebsunterstützung. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (Zukunftsinvestitionsprogramm ZIP), die DaimlerChrysler AG, das Ministerium für Umwelt des Saarlandes, die VSE AG sowie die Stadtwerke St. Ingbert sind an dem Projekt finanziell beteiligt. Als innovatives Unternehmen wollen wir auch im Umweltschutz Maßstäbe setzen. In diesem Zusammenhang integrieren wir modernste Technologien wie zum Beispiel die Brennstoffzelle. Dr. Ekkehard Gericke, Produktionsvorstand der Festo AG 10

11 HotModule 11

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13 HotModule Wertvolles Klärgas: Stadt Ahlen betritt Neuland mit Brennstoffzelle Neben Erdgas verwertet das HotModule auch so genannte second hand gases. Der Name Sekundärgase fasst solche Gase zusammen, die aus bereits gebrauchtem Material entstehen, so zum Beispiel aus Abfall. Das HotModule setzt Gas aus Biomasse, Klärgas oder Deponiegas auf höchst effiziente Weise in Strom und Wärme um. Hier wird das HotModule zu einer Null-Emissions- Technologie: Die Emissions-Bilanz ist ausgeglichen, da nicht mehr Kohlendioxid freigesetzt wird als vorher von der Natur aufgenommen wurde. Sekundärgase können direkt am Ort ihrer Entstehung verwertet werden. Dies reduziert von vornherein mögliche Transportverluste. So zum Beispiel in Ahlen: Hier hat RWE Fuel Cells im Auftrag der Stadt Mitte 2005 ein Projekt mit einer MCFC Brennstoffzelle realisiert, die Klärgas als Brennstoff verwertet. Das HotModule auf dem Gelände der kommunalen Kläranlage produziert Strom und Wärme für den Standort. Mit der Wärme wird hauptsächlich der Faulturm betrieben, der aus Klärschlamm methanreiches Klärgas erzeugt. Die restliche Wärme dient zum Beheizen von Büro- und Betriebsgebäuden. Der mit dem HotModule produzierte Strom deckt den Eigenbedarf des Klärwerks oder wird in das öffentliche Netz eingespeist. Die Brennstoffzelle in Ahlen wird vom Umweltministerium des Landes Nordrhein-Westfalen und der DaimlerChrysler AG gefördert. Die Brennstoffzelle ist die ideale Technik, um das bei unseren Arbeitsprozessen anfallende Klärgas zu verwerten. Wir sind froh, mit RWE Fuel Cells einen kompetenten Projektpartner an unserer Seite zu haben. Bernd Döding, Werkleiter des Abwasserwerks der Stadt Ahlen 13

14 PAFC Die PAFC: ein guter Anfang Mit der PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell, Phosphorsaure Brennstoffzelle) war bereits Anfang der 90er Jahre ein Brennstoffzellen-Typ kommerziell verfügbar, der bis heute am weitesten verbreitet und am besten erprobt ist. Maßgeblich beteiligt an der Entwicklung der Phosphorsauren Brennstoffzelle war das amerikanische Unternehmen United Technologies Corporation (UTC). Seit 1991 ist das Produkt mit der Bezeichnung PC25 und Leistungen von 200 kw elektrisch sowie 225 kw thermisch erhältlich. Vor einigen Jahren schwenkte UTC von der PAFC auf die Entwicklung eines anderen Brennstoffzellen-Typs um, da eine weitere nötige Kostenreduzierung für die PAFC nicht realisierbar erschien. Mittlerweile gibt es jedoch Pläne, an die alte PAFC- Entwicklung anzuknüpfen. Ebenso wie das Hot- Module ist auch die PAFC neben Erdgas grundsätzlich für einen Einsatz biogener Brennstoffe geeignet. Die MCFC-Brennstoffzelle benötigt für die interne Reaktion das in Sekundärgasen reichlich enthaltene CO 2 und nutzt es so optimal für den Brennstoffzellen-Prozess das ist bei der PAFC nicht der Fall und macht die Verwertung von Sekundärgasen daher deutlich schwieriger. Mit einer Betriebstemperatur von ca. 200 C gehört die PAFC zu den Niedertemperatur- Brennstoffzellen. Die Anlagen erreichen einen elektrischen Wirkungsgrad von knapp 40%, der Gesamtwirkungsgrad beläuft sich auf rund 85%. Das Brenngas wird intern zu Wasserstoff reformiert. Den Namen trägt die PAFC aufgrund ihres Elektrolyten: Dieser besteht aus konzentrierter Phosphorsäure. Der Einsatz einer Säure als Elektrolyt erlaubt die Verwendung von CO 2 - haltigen Gasen, da das Kohlendioxid nicht mit einer Säure reagiert. Somit können auch Kohlenwasserstoffe wie z.b. Propan als Brenngase eingesetzt werden. Die PAFC wird jedoch meist mit Wasserstoff aus reformiertem Erdgas und Luftsauerstoff betrieben. 14

15 PAFC 15

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17 PAFC Neue Energie für Dinslaken: RWE Fuel Cells liefert Brennstoffzelle an Stadtwerk Pünktlich zu ihrem 100-jährigen Jubiläum nahmen die Stadtwerke Dinslaken im September 2003 eine 200 kw PAFC-Brennstoffzelle in Betrieb. Zuvor war die Anlage fünf Jahre in Nürnberg am Netz. RWE Fuel Cells hat sie dort demontiert und in Dinslaken neu installiert. Mit einem von UTC aufgearbeiteten gebrauchten Stack (Zellstapel) haben die Stadtwerke Dinslaken und RWE Fuel Cells sie für den Einsatz in Dinslaken flott gemacht. Gemeinsam mit der Fernwärme Niederrhein erzeugen die Stadtwerke Dinslaken Strom und Wärme mit der Brennstoffzelle und haben so die Fernwärmeversorgung teilweise auf die umweltfreundliche Technologie umgestellt. Als eines der ersten Stadtwerke führte Dinslaken damit diese vielversprechende Technologie im eigenen Unternehmen ein. Das Versorgungsgebiet der Stadtwerke umfasst mehr als Einwohner. Die Brennstoffzelle ist an das Fernwärmenetz angebunden, das rund eine halbe Million Menschen versorgt. Der erzeugte Strom wird in das öffentliche Netz eingespeist. RWE Fuel Cells gewährleistet den Support und die Wartung der Anlage am Niederrhein. Wir wollen die Brennstoffzelle später gerne in verschiedenen Netzen einsetzen, wenn die Preise sich auf einem niedrigeren Niveau eingependelt haben. Energiebedarf in Kraft-Wärme-Kopplung zu decken ist für die Fernwärmeversorgung Niederrhein und die Stadtwerke Dinslaken strategisch wichtig. Dr. Thomas Götz, Geschäftsführer der Stadtwerke Dinslaken GmbH 17

18 PAFC-Projekte Weitere Projekte mit RWE Beteiligung RWE war über die zum Konzern gehörenden Firmen Thyssengas und TBE an folgenden Projekten beteiligt: Stadtwerke Düren Betriebszeitraum: 1992 bis 1997 Betriebsdauer: h RheinEnergie, Klärwerk Köln-Rodenkirchen Inbetriebnahme: März 2000 Betriebsdauer: ca h Malteser-Krankenhaus, Kamenz Inbetriebnahme: Oktober 1999 Betriebsdauer: ca h St. Agnes Hospital, Bocholt Inbetriebnahme: Januar 2001 Betriebsdauer: ca h 18

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20 RWE Fuel Cells GmbH Gutenbergstraße Essen T0201/ F 0201/ Ebrennstoffzelleninfo@rwe.com I

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