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Blockheizkraftwerke : Brennraum statt Zelle

Reine Kopfsache: Der Motorblock des Heizkraftwerks bleibt gleich, angepasst werden Kolben und Einspritzung. Bild: Hersteller

Blockheizkraftwerke können mit Gas und auch mit Wasserstoff aus Überschussstrom betrieben werden. Im Vergleich mit der Brennstoffzelle ist diese Kraft-Wärme-Kopplung deutlich billiger.

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          Was seit Jahrzehnten nicht recht in Gang kommt, wollen Bundesregierung und EU nun mit einem strammen Programm beflügeln: Wasserstoff als sauberer Energieträger der Zukunft. Das leichte Gas soll dazu in großen Mengen durch Elektrolyse aus elektrischem Strom hergestellt werden, der von erneuerbaren Energien erzeugt wird, also vor allem aus Wind und Sonne und bevorzugt dann, wenn die elektrische Energie gerade nicht für andere Zwecke gebraucht wird. Der Plan ist, den Wasserstoff zu speichern und ihn in Zeiten des hohen Bedarfs wieder zurück in Strom zu verwandeln.

          Lukas Weber

          Redakteur im Ressort „Technik und Motor“.

          Gegner der Strategie wenden vor allem ein, dass mit jedem Prozessschritt der Wirkungsgrad schwindet und dass das gesamte Ensemble zu hohe Kosten verursacht, denn fast alle Komponenten sind teuer. Eine solche Anlage besteht meist aus Windrädern, dahinter geschaltet sind Elektrolyseure, die mittels Strom Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spalten, Kompressoren, die den Wasserstoff verdichten, und schließlich Speicher. Für die Rückverstromung bietet sich die Brennstoffzelle an, das technische Gegenstück zum Elektrolyseur. Die ist, trotz in den vergangenen Jahren gesunkener Kosten, ebenfalls ein dicker Brocken in der Gesamtbilanz – solange es nicht mit zufriedenstellendem Wirkungsgrad und kurzer Reaktionszeit gelingt, den Elektrolyseur als Brennstoffzelle rückwärtslaufen zu lassen.

          Doch es geht auch billiger und sogar mit altbekannter Technik. Das Unternehmen 2G, ein börsennotierter Mittelständler, spezialisiert auf gasbetriebene Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) von 20 kW bis zwei MW, hat Blockheizkraftwerke entwickelt, die nicht mit Gas oder in seltenen Fällen Öl, sondern mit Wasserstoff betrieben werden. Basis ist der Block eines Verbrennungsmotors, der auf den Betrieb mit Wasserstoff umgerüstet ist, er treibt ganz konventionell einen Generator an. Die Abwärme des Motors wird zum Heizen genutzt, daher ist der Gesamtwirkungsgrad hoch. In der vor einem Jahr in Betrieb genommenen Pilotanlage in Haßfurt zum Beispiel wird der Windstrom über den Elektrolyseur mit einem Wirkungsgrad von etwa 70 Prozent zu Wasserstoff, den die KWK-Anlage nach Angabe des Unternehmens zu 85 Prozent verwertet, mit Brennwert-Technik sollen sogar mehr als 90 Prozent möglich sein. 2G hat bisher fünf Wasserstoff-Anlagen eingerichtet, zum Beispiel steht eine in Rostock und auch eine in Dubai, alle laufen mit grünem Strom.

          Der technische Aufwand für die Umrüstung eines Erdgasmotors auf den Betrieb mit Wasserstoff hält sich offenbar in Grenzen. Die Klopffestigkeit des Wasserstoffs ist aber viel geringer als die von Methan, erklärt Frank Grewe, der Technikvorstand von 2G. Angepasst werden deshalb unter anderem die Kolbengeometrie und die Einspritzung sowie der Turbolader. Die Anlagen sind dennoch für den Betrieb sowohl mit Wasserstoff als auch mit Erdgas oder einem Gemisch eingerichtet, ältere können umgerüstet werden, da sie aber auf einen Energieträger optimiert sind, mit Effizienzverlusten. Wegen der niedrigeren Verdichtung zum Ausgleich der geringeren Klopffestigkeit ist die Leistung im Wasserstoffbetrieb geringer; die Anlage in Haßfurt liefere bis zu 200 kW elektrisch, mit Methan sind es 250, sagt Grewe. Bei gleicher Leistung ist deshalb ein mit Wasserstoff betriebenes Blockheizkraftwerk teurer.

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