A tognum Group Brand HOTMODULE Brennstoffzelle.
Wir bündeln unsere energien, um energie zu erzeugen: wirtschaftlicher, sauberer, nachhaltiger denn je. Die Tognum-Gruppe ist einer der weltweit führenden Anbieter von dezentralen Energieanlagen, Einspritzsystemen und Gelenkwellen sowie von Dieselmotoren und kompletten Antriebssystemen für Schiffe, schwere Landund Schienenfahrzeuge, militärische Fahrzeuge, Bau- und Agrarmaschinen und die Öl- und Gasindustrie. Unter dem Dach der Tognum AG bündelt MTU Onsite Energy die Kompetenzen im Bereich dezentrale Energiesysteme. MTU Onsite Energy bietet Ihnen umfassende, intelligente, innovative Systemlösungen mit Diesel-, Gas- und Brennstoffzellentechnologie für alle Anwendungen, für die unterschiedlichsten Bedürfnisse. Mit der Brennstoffzelle, dem HotModule, liefern wir Ihnen schon heute die Technologie der Zukunft. Die Brennstoffzelle erzeugt Strom, Wärme und/oder Kälte bei höchsten Wirkungsgraden und äußerst niedrigen Emissionen. Mit einer Vielzahl von verschiedenen Energieträgern zu betreiben, ist sie in praktisch jede Infrastruktur integrierbar. Zudem ist die Brennstoffzelle geeignet für die unterbrechungsfreie Stromversorgung und genügt auch höchsten Ansprüchen an Qualitätsstrom und Ausfallsicherheit. 2 / // / MTU Onsite Energy Die bessere Energie Heute und in Zukunft setzen wir einen Schwerpunkt auf die Verwendung von regenerativen Energieträgern. Neben den konventionellen Brenngasen Erdgas und Methanol arbeitet die Brennstoffen auch mit Bio-, und Klärgas. Staatliche Förderprogramme wie das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) in Deutschland machen die Investion in eine mit Biogas betriebene Brennstoffzelle wirtschaftlich noch interessanter. Mit unseren Systemlösungen auf Brennstoffzellenbasis verbinden wir Umweltfreundlichkeit mit höchster Effizienz und Zuverlässigkeit. Dabei entwickelt MTU Onsite Energy für jeden Kunden die Lösung, die auf seinen spezifischen Anwendungsfall optimal abgestimmt ist.
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GENIAL EINFACH. HÖCHST EFFIZIENT. Genial einfach ist das Prinzip der Energieerzeugung mit der Brennstoffzelle sauber, sicher und höchst effizient das gesamte System. 1 // Gasaufbereitung und Anlagensteuerung 2 // Brennstoffzellenstapel 3 // DC/AC Wechselrichter Ohne Verbrennung und sich verschleißende Mechanik wie rotierende Turbinenschaufeln oder eine Kolbenbewegung setzt das HotModule die Energie des Gases direkt in Strom und Wärme um. Elektrochemische Prozesse ermöglichen dabei nicht nur höchste Wirkungsgrade, sie halten auch die Emissionen auf vorbildlich niedrigem Niveau. Schadstoffe wie Stickoxide und Schwefelver bindungen entstehen nicht. Mit der gleichen Menge Gas wird bis zu 30 Prozent mehr elektrische Energie erzeugt als mit konventionellen Kraftwerken gleicher Größenklasse. Ansonsten besteht die Abluft des HotModule ausschließlich aus Wasserdampf, Stickstoff und dem Restsauerstoff der Luft. ➊ ➌ ➋ 4 / // / MTU Onsite Energy
Das modulare System eines kompletten Brennstoff zellen-kraftwerks besteht lediglich aus drei Kompo nenten, die alle Funktionen des Systems integrieren. 1. Vorgeschaltete Gasaufbereitungsanlage: Hier wird das Gas für die Brennstoffzelle aufbereitet. Es wird gereinigt, erhitzt und befeuchtet. 2. Zentrales Brennstoffzellen-Modul: Es enthält den Brennstoffzellen-Stapel, eine Mischkammer für Frischluft, Anodengas und Kathodenluft, eine Sammelhaube für die Kathodenabluft, zwei Umwälzgebläse und ein Heizregister, um das System auf Betriebstemperatur zu bringen. 3. Steuerungs- und Wechselrichter-Modul: Hier befindet sich die Anlagen-Steuerung. Der Gleichstrom aus der Brennstoffzelle wird in Wechselstrom umgewandelt. Intelligente Energieversorgung Strom // Hocheffizient // In hoher Qualität // Störungsfrei und ausfallsicher // Dezentral // Umweltfreundlich Dampf // Hohe Temperatur // Als Prozesswärme // Zum Sterilisieren // Zum Heizen Abluft/Nutzwärme // Hohes Temperatur-Niveau // Schadstoffarm // Zum Heizen // Zum Trocknen Kälte // Zum Kühlen mit Absorbtionskältemaschinen // Hohe Kälteausbeute // Permanente Kälteproduktion, auch stromnetzunabhängig MTU Onsite Energy / // / 5
Flexibles System. Konsequent gut. Fast überall kann das HotModule zum Einsatz kommen. Aus einer Vielzahl von Energieträgern erzeugt das System selbstständig den benötigten Wasserstoff und ist damit praktisch in jede existierende Infrastruktur integrierbar. Effizienz ist die herausragende Eigenschaft des HotModules. Da es gelungen ist, alle heißen Teile in ein gemeinsames Gehäuse zu integrieren, werden nicht nur Teile der Peripherie überflüssig. Auch der Wirkungsgrad von 50 Prozent setzt neue Maßstäbe. 6 / // / MTU Onsite Energy Charakteristika Hocheffizient // Gesamtnutzungsgrad bis zu 90% // Elektrischer Wirkungsgrad von 50% brutto Umweltfreundlich // Emissionsarm // SO2, NOX nicht nachweisbar // Ca. 30% CO2 Reduktion je kwel Flexibel bei Brenngasen // Erdgas // Biogas // Klärgas // Methanol und weitere Hochwertige Wärme // Temperatur von 400 C // Variable Stromkennziffer Geringe Wartung // Niedrige Wartungskosten // Keine beweglichen Teile // Katalysator auf Nickelbasis
Ein Blick auf die Funktion der Karbonat-Brennstoffzelle verdeutlicht das einfache elektrochemische Prinzip: Die Zelle ist wie ein Sandwich aufgebaut. Sie erzeugt Strom und Wärme, wenn die Anode mit Wasserstoff H2 und die Kathode mit Luftsauerstoff O2 versorgt wird. Dazwischen befindet sich ein Elektrolyt aus Lithium- und Kaliumkarbonat. Werden der Karbonat-Brennstoffzelle ein kohlenwasserstoffhaltiger Energieträger wie Methan CH4 und Wasser H2O zugeführt, so wird Wasserstoff H2 freigesetzt. Der Wasserstoff H2 reagiert mit den Karbonat-Ionen CO3 - - des Elektrolyten zu Wasser H2O und Kohlendioxid CO2. // Dabei werden Elektronen - - frei. Das Kohlendioxid CO2 wird zusammen mit Luftsauerstoff O2 der Kathode zugeführt. Unter Verbrauch von Elektronen - - werden an der Kathode ständig neue Karbonat-Ionen CO3 - - gebildet. // Dabei wird Wärme frei. Die Karbonat-Ionen wandern durch den Elektrolyten zur Anode. Auf diese Weise schließt sich der elektrische Kreislauf. Luftsauerstoff Elektrolyt Anode Kathode Elektronenüberschuss Elektronenmenge Zelltemperatur 650 C Gasversorgung Abluft und Wärme Gleichstrom MTU Onsite Energy / // / 7
MIT DER KRAFT DER BRENNSTOFFZELLE. Das Ergebnis: Bis zu 50 Prozent mehr Strom im Vergleich zu konventionellen Energieerzeugungsanlagen, zusätzlich wertvolle Nutzwärme bei niedrigsten Emissionen. Auf dem Markt der Brennstoffzellen nimmt das HotModule eine Sonderstellung ein: Bisher hat sich kaum ein Brennstoffzellensystem in derart vielfältigen Anwendungen behaupten können wie das System der MTU Onsite Energy. 8 / // / MTU Onsite Energy
Der Wirkungsgrad des HotModule ist unerreicht hoch. Eine zusätzliche Wirkungsgradsteigerung kann optional durch eine nachgeschaltete Turbine zur Umwandlung der thermischen Energie erreicht werden. 70 Elektrischer Wirkungsgrad in % 60 50 40 30 20 10 0,1 1 10 Kraftwerkleistung in Megawatt 100 Einsetzbare Energieträger Konventionelle Energieträger: // Erdgas // Methanol Regenerative Energieträger: // Biogas // Klärgas // Grubengas // Synthesegas 1000 Hochtemperatur-Brennstoffzelle HotModule NiedertemperaturBrennstoffzelle Gasmotor Micro-Gasturbine, Gasturbine, GuD-Kraftwerk Saubere, hocheffiziente Energieversorgung am Ort des Verbrauchs - für die verschiedensten Anwendungsfelder. MTU Onsite Energy / // / 9
Besonders umweltfreundlich mit Biogas. Mit biogenen Brennstoffen zu neuen Leistungsrekorden. In den letzten 200 Jahren wurden fossile Brennstoffe intensiv genutzt. Doch diese Ressourcen sind begrenzt. Die HotModule-Brennstoffzellentechnik liefert hier einen innovativen Ansatz: Das HotModule wandelt regenerative Energien höchst effizient in Verbrauchsenergien um. Es verwertet neben Erdgas auch biogene Gase, wie Gas aus Biomasse, Klärgas, Grubengas und Synthese gas. Dabei ensteht lediglich Abluft. Stick- oder Schwefeloxide werden nicht emittiert. Es entsteht kein Abgas, sondern nur nutzbare Abluft auf einem Temperaturniveau von ca. 400 C. Hocheffizient Umweltfreundlich // Einfaches Funktionsprinzip // Zuverlässig // Leise // Wartungsarm // Flexibler Einsatz // // 10 / // / MTU Onsite Energy
Vergütung Grundvergütung Pel 150 kw 150 kw < Pel 500 kw 500 kw < Pel 5 MW NaWaRo-Bonus Pel 500 kw 500 kw < Pel 5 MW KWK-Bonus Technologie-Bonus Maximalvergütung Ct/kWhel 11,67 9,18 8,25 7,00 4,00 3,00 2,00 23,67 Fallbeispiel Biogasanwendung* Ein Lebensmittelbetrieb mit einem hohen Energiebedarf in Form von Strom, Wärme und/oder Kälte betreibt eine Brennstoffzelle. Diese erzeugt Strom von 2,3 Millionen kwh und 1,4 Millionen kwh Wärme in Form von Warmwasser pro Jahr. Zur Herstellung dieser Energiemenge nutzt das Unternehmen eigenes Biogas aus der Abwasseraufbereitung sowie aus Abfällen. Die Biogasproduktion beträgt etwa 2.400 m3 pro Tag. Das Unternehmen speist die gewonnene Strommenge in das öffentliche Netz zu einem festgelegten Satz von 15,26 Cent ein. Der jährliche Erlös aus der Stromeinspeisung beträgt etwa 350.000 Euro. Durch die Verwendung der Abwärme aus der Brennstoffzelle spart das Unternehmen jährlich Heizkosten in Höhe von 65.000 Euro. *Gemäß Gesetz zur Neuregelung des Rechts der Erneuerbaren Energien im Strombereich und zur Änderung damit zusammenhängender Vorschriften (EEG) Die Vergütung ist festgelegt für 20 Jahre einschließlich des Jahres der Inbetriebnahme. (Basis: Inbetriebnahme im Jahr 2009) // Umweltfreundlich Vergärungsanlage Leonberg 30% weniger Kohlendioxid // G eräuscharm Keine Geräusch dämmung nötig // Hocheffizient Bis zu 50% elektri scher Wirkungsgrad Seit Herbst 2006 arbeitet das weltweit erste HotModule mit Biogas aus der Vergärungsanlage in Leonberg bei Stutt gart. Erzeugt wird das Biogas durch das Vergären von Kartoffelschalen und Gartenabfällen, Gemüse- oder Speiseresten - aus allem, was die 375.000 Einwohner des Landkreises Böblingen in die grüne Tonne werfen. Der produzierte Strom gelangt ins öffentliche Netz und wird nach EEG-Tarif vergütet, während die Wärme den Faulturm beheizt und Gärreste trocknet. MTU Onsite Energy / // / 11
// Permanent Strom, Wärme und/oder Kälte Netzparallel- und Inselbetrieb // Unterbrechungsfreie Stromversorgung Höchste Verfügbarkeit // Gleichstrom Höchste Stromqualität 12 / // / MTU Onsite Energy
UnterbrechunGSfreie Stromversorgung. Zuverlässige Versorgung mit Strom, Wärme und Kälte, die sich auszahlt. Die Brennstoffzelle liefert permanent Energie. Bei Netzausfall schaltet die Brennstoffzelle automatisch vom Netzparallelbetrieb auf autarken Inselbetrieb. Sie versorgt zuverlässig die sensiblen elektronischen Verbraucher mit Strom, Wärme und Kälte. Betreiber mit hohem Anspruch an Qualitätsstrom und Ausfallsicherheit, wie z.b. Rechenzentren, die Telekommunikations- und IT-Branche setzen bereits die Brennstoffzellentechnik ein, um versorgungssicher und sauber Strom und Kälteenergie zu erzeugen. Einbindung der Brennstoffzelle in die Infrastruktur der Telekommunikationsbranche Kälteregister/ Klimaanlage Heizung/ Warmwasserbereitung Wechselrichter Notstromversorgung 230/400 V Absorptionskälteanlage Verbraucher 1 z.b. Lüftung Nutzwärme Verbraucher 2 z.b. Kälteanlage Energieversorger liefert Wechselstrom Gleichstrom UMTS Digitale Vermittlung 60/48 V Gleichspannungsumsetzer Primärenergie: Erdgas / Wasserstoff Gleichrichter Batterie (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) DeTeImmobilien, München Im Oktober 2002 wurde ein HotModule bei DeTe-Immobilien (Deutsche Telekom Immobilien und Service GmbH) in der Münchener Innenstadt installiert. Die Anlage liefert Premium-Power. Die Wärme energie wird über eine Absorptionskältemaschine zur Klimatisierung der Bürogebäude genutzt. Die Elektroenergie steht flexibel in Form von Gleichbzw. Wechselstrom zur Verfügung. Aufgrund der Sauberkeit der Abluft sind die Bau- und Betriebsgenehmigung für das HotModule im städtischen Umfeld einfach und schnell zu erhalten. MTU Onsite Energy / // / 13
das hotmodule versorgt sicher mit strom und wärme. Klinisch getestet und für optimal befunden. Strom und Wärme dort sicher bereitzustellen, wo sie gebraucht werden, ist eine der wichtigsten Aufgaben von heute. Die optimale Lösung ist die dezentrale Energieerzeugung. Kunden können Strom und Wärme selbst erzeugen und direkt vor Ort nutzen und das ohne Übertragungs- und Verteilungsverluste. // Hohe Verfügbarkeit Unterbrechungsfreier Dauerbetrieb // Hohe Nutzwärme 400 C heiße Abluft // Emissionsarm Keine Schadstoffe, niedriger Geräuschpegel Emissionswerte im Vergleich Brennstoffzelle CO NOX NMHC Gasturbine CO NOX NMHC Kleine Gasturbine CO NOX NMHC Verbrennungsmotor CO NOX NMHC 0 20 40 60 80 100 120 Emissionsverwerte in mg/mj 14 / // / MTU Onsite Energy
Zentralklinikum, Bad Berka Der erfolgreiche Betrieb des HotModule im Rhön-Klinikum Bad Neustadt überzeugte 2003 die Rhön-Klinikum AG, diese Technologie auch in ihrer Zentralklinik in Bad Berka einzusetzen. Das HotModuleBrennstoffzellensystem versorgt das Krankenhaus mit Strom, Wärme und Kälte. Mit Hilfe der dort eingesetzten Absorptionskältemaschine kann flexibel und nach Bedarf Kaltund Warmwasser erzeugt werden. MTU Onsite Energy / // / 15
OE 06 152 (70 12D) 01/09 Printed in Germany VMD 2009-01 H Gedruckt auf chlorfreiem Papier. Änderungen im Interesse des technischen Fortschritts vorbehalten. Tognum Group Companies Europe / Middle East / Africa / Latin America MTU Onsite Energy / 88040 Friedrichshafen / Germany / Phone +49 7541 90 7060 / Fax +49 7541 90 7084 / powergenregion1@mtu-online.com Asia / Australia / Pacific MTU Onsite Energy / 1 Benoi Place / Singapore 629923 / Republic of Singapore / Phone +65 6861 5922 / Fax +65 6861 3615 / powergenregion2@mtu-online.com USA / Canada / Mexico MTU Onsite Energy Corporation / 100 Power Drive / Mankato, MN 56001 / USA / Phone +1 507 625 7973 / Fax +1 507 625 2968 / powergenregion3@mtu-online.com Worldwide for HotModule MTU Onsite Energy / 81663 Munich / Germany / Phone +49 89 20 30 42 800 / Fax +49 89 20 30 42 900 / info@mtu-online.com TOGNUM GROUP COMPANIES www.mtu-online.com