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NIP-Vollversammlung
und Statusseminar Brennstoffzelle
SOFC Brennstoffzellen-Heizgerät
Berlin I 01.06.2015
Jochen Paulus
Vaillant GmbH
Förderkennzeichen 03ET6002
Überblick
• Titel des Vorhabens:
Nachweis der Technologiereife eines 1 kW SOFC
Brennstoffzellen-Heizgerätes
• Budget / Förderung: 10,4 / 4,7 Mio Euro
• Laufzeit: 07/2012 – 06/2015
• Partner: Vaillant GmbH
SOFC Brennstoffzellen-Heizgerät 03ET6002
Relevanz
• Steigerung der Energieeffizienz durch Kraft-Wärme-Kopplung
175%
Primärenergieeffizienz
145%
115%
75%
Entwicklung
Bestand
Brennwert +
Solar
SOFC Brennstoffzellen-Heizgerät 03ET6002
Motorische
KWK
Brennstoffzellen
KWK
Ziele
• Entwicklung der nächsten Gerätegenerationen des Vaillant SOFC BZH:
•
•
•
Deutliche Kostenreduzierung von Systemkomponenten
Qualifizierung von zwei alternativen SOFC Stacks:
• Crofer Blechstacks von Sunfire
• CFY Stacks vom Fraunhofer IKTS mit Plansee Interkonnectoren
Optimierung der Gesamtanlage zur vereinfachten Installation und gemeinsamen Abgasführung
2011
2012
2013
G4
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2014
G5
2015
G6
Entwicklungsschritt G4 → G5
• Kostenreduzierung um über 60% erreicht, davon
•
•
20% durch Volumeneffekte
80% durch Design to Cost:
• Integration der Heißgaskomponenten vereinfacht (z.B. kombinierter Startund Nachbrenner, sunfire Stackmodul)
• Heißgaswärmetauscher
• Eigenes Controller- und Sicherheitsboard auf Basis Brennwertgerät
• Lebensdauer CPOX Reformer durch bessere Integration gesteigert
(G4: 10 - 20.000 h, G5: > 40.000 h erwartet)
• Gemeinsame Abgasführung mit Zusatzheizgerät
• Verbesserte Regelalgorithmen für das SOFC Modul auf Basis der
Feldtesterfahrungen mit G4 Geräten führten zu schonenderem Betrieb
SOFC Brennstoffzellen-Heizgerät 03ET6002
Entwicklungsschritt G5 → G6
• Integration SOFC mit Zusatzheizgerät und Hydraulikmodul
• Einsatz von Serienkomponenten aus Brennwertgeräten:
•
•
•
•
Abgaswärmetauscher
Gas-Luft Verbund (Ventile zur Leistungsregelung)
Zusatzheizgerät
Hydraulikkomponenten (Pumpe, Ventile)
• Kompaktere Anordnung der Heißgaskomponenten und des Stacks
• Neu entwickelter Wechselrichter (G5 Lieferant hat Zusammenarbeit wegen
zu geringer Stückzahlen beendet).
• Vereinfachte Sensorik und Aktorik
• Weiter optimierte Betriebsführung (> 1 Mio Betriebsstunden im Feld)
SOFC Brennstoffzellen-Heizgerät 03ET6002
Herausforderungen
• Motivation von Lieferanten zur Entwicklung von preiswerten
Bauteilen bei gleichzeitig langsamer Stückzahlsteigerung
• Seriöse Lebensdauerabschätzungen, da beschleunigte
Lebensdauertests nur eingeschränkt oder nicht möglich sind
• Unsichere Rahmenbedingungen für KWK im kleinen Leistungsbereich
(KWK Förderung, Technologieeinführungsprogramm)
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