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Vaillant: Mikro-KWK mit Brennstoffzelle

Vaillant Group – Das Unternehmen

Internationaler Konzern: Der Remscheider Heiz-, Lüftungs- und Klimatechnikspezialist Vaillant Group ist ein international tätiges Unternehmen und seit seiner Gründung im Jahr 1874 in Familienbesitz. Die Vaillant Group erwirtschaftete im Jahr 2010 mit mehr als 12.400 Beschäftigten einen Umsatz in Höhe von 2,3 Mrd. Rund 20% des Gesamtumsatzes wird mit Dienstleistungen wie Wartung und Inbetriebnahmen erwirtschaftet.

Vaillant Brennstoffzellen Mikro-KWK

Prototyp Brennstoffzellen-KWK vorgestellt: Nachdem ein von Vaillant entwickeltes Mikro-Kraft-Wärme-Kopplungssystem auf Brennstoffzellen-Basis 2010 mehr als 12.000 Stunden im Dauerbetrieb erreichte, präsentiert die Vaillant Group einen Prototyp des ersten wandhängenden Mikro-Kraft-Wärme-Kopplungssystems mit Brennstoffzellen-Technologie im Rahmen der Hannover Messe 2011. Das KWK-System soll zukünftig Einfamilienhäuser gleichzeitig mit Wärme und Strom versorgen.


Brennstoffzellen-Pionier: Die Vaillant Group gehört zu den Pionieren bei der Entwicklung von Brennstoffzellen-Heizgeräten und betreibt seit mehr als zehn Jahren Entwicklung auf diesem Gebiet. Bereits 1998 nahm die Vaillant Group die Aktivitäten in Forschung & Entwicklung auf, drei Jahre später präsentierte das Unternehmen den ersten Prototypen eines Brennstoffzellen-Heizgerätes. Die im Jahr 2002 gestarteten Feldtests wurden 2005 erweitert und europaweit mit insgesamt 60 Anlagen durchgeführt. Nach Entwicklungsarbeiten mit drei verschiedenen Brennstoffzellen-Technologien hat die Vaillant Group sich im Oktober 2008 auf Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) als vielversprechendste Technologie konzentriert. Die mittlerweile vierte Prototypen-Generation wird jetzt in den CALLUX-Feldtest geschickt.

Technische Daten Vaillant Brennstoffzelle Mikro-KWK

Das vorgestellte Brennstoffzellen-Heizgerät wird mit Erdgas betrieben und ist sowohl für Neubauten als auch für die energetische Sanierung im Gebäudebestand konzipiert. Das kompakte Gerät erzeugt gleichzeitig 2,0 kW Wärme und 1,0 kW Strom.

Vaillant Brennstoffzellen Mikro-KWK
AnwendungsbereichEinfamilienhäuser
BrennstoffErdgas, Bioerdgas
Brennstoffverbrauch3,7 kW
Motor/AntriebBrennstoffzelle "Solid Oxide Fuel Cells" (SOFC)
Hubraum./.
Drehzahlbereich./.
Emissionswerte NOxn.v.
Emissionswerte COn.v.
Geräuschniveaun.v.
elektrische Leistung (Strom)1,0 kW
thermische Leistung (Wärme)2,0 kW
Stromkennzahl0,50
Wirkungsgrad elektrisch30-34 %
Gesamtwirkungsgrad80-85 %
Abmessungen (BxTxH)98,0 x 62,0 x 60,0 cm
Platzbedarf (BxTxH)n.v.
Gewichtn.v.
Vorlauftemperaturn.v.
Rücklauftemperaturn.v.
Abgastemperaturn.v.
Stromanschluss230 Volt, 50 Hz

Brennstoffzelle als idealer BHKW-„Antrieb“

Überragende Stromkennzahl: Während die Wettbewerber im Bereich von Mikro-KWK-Systemen derzeit auf den Stirlingmotor setzen, sieht Vaillant perspektivisch in der Brennstoffzelle einen deutlichen Technologiesprung. Im Vergleich zu herkömmlichen KWK-Systemen erzeugt das Brennstoffzellen-Heizgerät bei gleichem Energieeinsatz deutlich mehr Strom. Mit einer Stromkennzahl von 0,50 (Verhältnis Strom- zu Wärmeleistung), ist das Brennstoffzellen-Mikro-KWK ganz weit vorne. Zum Vergleich: der Dachs Stirling SE erreicht hier nur einen Wert von 0,16 (1,0 kWel, 6,1 kWth).

Flüsterleise: Brennstoffzellen-Heizgeräte bestehen aus nur wenigen beweglichen Teilen. Genau genommen ist eine Brennstoffzelle ein chemischer Energiewandler. Die Energie des Brennstoffes wird umgewandelt in Reaktionsenergie in Form von Strom und Hitze. Da die chemische Reaktion ohne offene Flamme und Explosion funktioniert, ist ein Brennstoffzellen-KWK flüsterleise. Wäre da nicht der obligatorisch notwendige Pufferspeicher, könnte das wandhängende Gerät in jeder Etagenwohnung seinen Dienst verrichten. Das eröffnet völlig neue Absatzpotenziale.

Lange Wartungsintervalle: Systembedingt müssen keine Zündkerzen gewechselt werden, ebenso entfällt ein Ölwechsel. Wo es keine Ventile gibt, können diese nicht verschleissen. Darüber hinaus gelten Brennstoffzellen als die KWK-Technologie mit dem höchsten CO2- und Stickoxid-Vermeidungspotenzial.

Lange Anlaufphase: Eine Brennstoffzelle muss erst auf Temperatur kommen, damit die chemische Reaktion funktionieren kann. Bei Vaillant sah man sich bei den ersten Prototypen-Generationen noch mit Amlaufphasen bis zu neun Stunden konfrontiert. Der aktuelle Prototyp benötigt hingegen nur noch zwei bis drei Stunden für den Kaltstart.

Solid Oxide Fuel Cells (SOFC)


Brennstoffzellen Stack – Bild: staxera

Hochtemperatur-Technologie: Die technische Grundlage des Vaillant Mikro-KWK bilden Brennstoffzellen vom Typ „Solid Oxide Fuel Cell“ (SOFC). Die Kernkomponente einer SOFC-Brennstoffzelle ist eine dünne, gasdichte Keramikmembran, auf der zwei dünne poröse Elektroden aufgetragen sind. Die elektrochemische Reaktion der Brennstoffzelle erfolgt in den Elektroden und Ionen wandern durch die Membran. Die zwei Elektroden bestehen aus speziellen Werkstoffen, um auf großer Fläche die chemische Reaktion zu gewährleisten. Die Brennstoffzelle arbeitet bei einer Temperatur von rund 850°C – diese hohe Temperatur ist erforderlich, um die Ionenleitfähigkeit der Keramikmembran zu nutzen. Durch die hohen Temperaturen kann bei der SOFC-Technologie Erdgas direkt als Brenngas eingesetzt werden. Für die Hausenergie-Versorgung also ideal.

Skalierbare Größe: Jede Zelle liefert um 25 Watt elektrische Leistung bei einer Spannung von 0,7 V. Mehrere Zellen werden dann zu einem Stapel (Stack) aufgebaut. Durch die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) arbeiten SOFC-Systeme mit einem Gesamtwirkungsgrad von > 80%, was deutlich höher ist als bei herkömmlichen Systemen. Das führt zu niedrigeren Betriebskosten und weniger CO2-Emissionen.

Dresdner Brennstoffzellen-Spezialist: Das Kernelement des Vaillant Brennstoffzellen-Systems, ein „Integriertes Stack Modul“ (ISM), wird vom Brennstoffzellen-Spezialisten staxera GmbH aus Dresden zugeliefert. Das 2005 gegründete Unternehmen entwickelt und produziert SOFC Hochtemperatur-Brennstoffzellen bzw. SOFC-Zellstapel (sog. „Stacks“). Hinter der staxera GmbH steht übrigens die Webasto AG.

Brennstoffzellen-Lebensdauer: Die staxera GmbH ist sich sehr wohl bewusst, dass om BHKW-Bereich Laufzeiten von mindestens 40.000 Stunden, besser soagr 80.000 Stunden erwartet werden. Im Dezember 2010 erhöhte staxera die Garantiedauer für seine Zellstapel auf 5.000 Stunden. Das würde im BHKW-Bereich einer Laufzeit von üblicherweise einem Jahr entsprechen. Allerdings erreichte die Vaillant-Group im letzten Jahr bereits mehr als 12.000 Stunden Dauerbetrieb. Bei Vaillant ist man überzeugt, dass auf Basis der SOFC-Technologie auch Starten und Stoppen des Systems ohne nennenswerte Einbußen bei der elektrischen Leistung möglich ist. In Feldtests hat staxera bei Stacks neuerer und auch älterer Bauart eine Degradation der Stack-Leistung von weniger als 4% nach 12.0000 Stunden festgestellt.

Feldtests im Rahmen von CALLUX


Ab Herbst 2011 wird das Vaillant Brennstoffzellen-Heizgerät im Rahmen des bundesweiten größten Brennstoffzellen-Praxistests Callux erprobt. Noch in 2011 möchte Vaillant 25 Geräte installieren. In den nächsten zwei Jahren sollen bis zu 150 Brennstoffzellen-KWK in den Praxistest-Betrieb gehen.

Das Ziel des weiteren Prozesses besteht in dem Nachweis der Technologiereife von SOFC-Brennstoffzellen für die Kraft-Wärme-Kopplung sowie der Weiterentwicklung des Prototypen bis zur Serienfähigkeit. Im Rahmen des CALLUX-Zukunftsprojekts, das gemeinsam von Partnern aus der Energiewirtschaft und der Heizgeräteindustrie mit Unterstützung des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms (NIP) der Bundesregierung umgesetzt wird, werden rund 800 Brennstoffzellen-Heizgeräte über einen Zeitraum von acht Jahren in Eigenheimen erprobt.

Marktstart frühestens 2016: Nach dem auf mindestens zwei Jahre ausgelegten Feldversuch rechnet die Vaillant-Group mit weiteren zwei bis drei Jahren bis zur Serienreife. Solange will man den Mikro-KWK Markt bei den Ein- und Zweifamilienhäusern mit dem gerade vorgestellten ecoPOWER 1.0 KWK bearbeiten. Das ab Juni 2011 verfügbare Mikro-BHKW wird von einem vergleichsweise altmodischen Viertakt Gas-Motor des Kooperationspartners Honda angetrieben.

Kontakt/Adresse

Vaillant Group
Berghauser Str. 40
42850 Remscheid
Tel: 0180-5-824 552 68 (14 ct./min)
Fax: 02191-18 28-10
www.vaillant-group.com

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20 Kommentare

  1. Sehr geehrte Damen , Herren ,

    ich habe ein Einfamilienhaus mit 2 Einliegerwohnungen , Baujahr 1969. gesamtfläche ist 270 qm.
    30 jahre alte Ölheizung im Moment mit einem Ölverbrauch von 8000 Liter pro Jahr.
    Ich plane nun eine Heizungsmodernisierung , und möchte mich bei Ihnen erkundigen , ob Ihr Mini BHKW für mich eine Lösung wäre.
    Gern hätte ich hierzu eine Beratung.
    tel: 06631 301066
    Mobil: 017622361152

    Mit freundlichem Gruss ,

    Heiko Klingenberg
    36304 Alsfeld
    Eichendorffstrasse 10

  2. Hallo Herr Klingenberg,

    wie im Text beschrieben, ist mit einem Marktstart des Vaillant-Brennstoffzellen-BHKW frühestens 2016 zu rechnen.

    LG – der BHKW-Prinz

  3. L.S.

    ich besitze ein Haus im Burgund mit einer alten Oelheizung. Ihr System , Vaillant-Brennstoffzellen-BHKW
    ab 2016, benötigt Gas als Brennstoff. Da eine Gasleitung zum Haus nicht vorhanden ist, benützen wir die üblichen Gasflaschen. Meine Frage ist: wenn ich Ihr System non-stop laufen lasse, wie viele Stunden lauft
    es mit so einer 10,5 L Flasche?

    Mit freundlichen Grüssen,
    Egbert de Vries

  4. Hallo Herr de Vries,

    um gleich ein Mißverständis aus dem Weg zu räumen: BHKW-Prinz.de ist ein herstellerunabhängiges Infoportal. Wir vertreiben keine Mini-BHKW.

    Jetzt zu Ihrer Frage. Das Brennstoffzellen-BHKW von Vaillant ist nicht die richtige Lösung für Sie, da es schlichtweg derzeit nicht verfügbar ist. Die Brennstoffzellentechnologie ist noch Jahre von der Markteinführung entfernt. Einerseits wird die Lebensdauer der Brennstoffzellen zwar stetig erhöht – sie ist aber für einen Praxisbetrieb derzeit noch zu niedrig. Andererseits ist der Preis der Brennstoffzellen-Stacks derzeit noch jenseits von gut und böse.

    Hinsichtlich Ihrer Gasflaschen-Situation: der Betrieb eines BHKW mit Gasflaschen können Sie – mit Verlaub – schlicht vergessen. 1 Liter Flüssiggas entspricht einem Heizwert von 6,6 kWh. Mit einer 10,5 Liter Flasche kämen Sie bei dem Beispiel des Brennstoffzellen-KWK also gerade einmal 18,7 Stunden „weit“.

    Grundsätzlich ist ein fehlender Gasanschluss aber kein Problem, es gibt ja Tanks für Flüssiggas, die man ober-/unterirdisch installieren kann. Flüssiggas ist ja flächendeckend per Tankwagen verfügbar. Warum schauen Sie sich nich einmal bei den bereits verfügbaren Mikro-KWK Geräten um?

    Beste Grüße – der BHKW-Prinz

  5. Salam ,

    We are highly interested on your Vaillant fuel cell micro-CHP,is it still available we are interested on the unit we will like to make an order.

    Masalam ,
    Nassar

  6. Salam Mr. Nassar,

    the Vaillant fuel cell micro CHP is still in the field test status. The market start is not expected before the year 2016. If you are looking for further information, please contact the manufaturer Vaillant Group (see the adress at the end of our article).
    BHKW-Prinz is only an informational website. We neither build nor sell any micro chp.

    All the best from Germany,

    BHKW-Prinz

  7. Sehr geehrte Damen und Herren,

    wir sind an Brennstoffzellen für den gewerblichen Betrieb interessiert.
    Telefonisch erreichen Sie mich unter 039346-41901 oder 0170-7307374.

    Mit freundlichen Grüssen
    Trockenwerk Dretzel GmbH
    Günter Kreklau

  8. Sehr geehrte Damen und Herren,
    wie und wo kann ich mich für die Teilnahme an diesen Feldversuchen bewerben.
    Grüsse M.Löffler

  9. Sehr geehrte Damen und Herren,

    Wir haben ein Einfamilienhaus mit ca. 270 m2 Wohnfläche.Unsere Heizung ist nun 22 Jahre alt, voll funktionsfähig. Es pressiert also nicht

    wie und wo kann ich mich für die Teilnahme an diesen Feldversuchen bewerben.

    Recht vielen Dank für Ihre Mail

  10. Guten Tag.
    Wir bewerben uns für die technische Erprobung in unserem Einfamilienhaus- Objekt in Bergisch Gladbach
    Entfernungsmäßig ein interessanter Standort zu Remscheid

    Mit freundlichen Grüßen
    Haus Merian
    Otmar Schluer

  11. Sehr geehrte Damen und Herren,
    ich bin gerade dabei ein Sonnenhaus zu bauen, dass überwiegend aus Solarer Energie gedeckt wird. Dadurch verfügt das Haus über einen 10.000 l Pufferspeicher. Für die Zuheizung im Winter wäre aus meiner Sicht ein Brennstoffzellen Mikro BHKW gut geeignet. Baubeginn ist Anfang nächsten Jahres. Wäre dies evtl. ein interessant für Sie. Ich wäre gerne bereit an diesem Feldtest mitzumachen. Bedingt durch den großen Speicher könnte das BHKW auch entspechend lange Arbeitsphasen haben. Bitte melden Sie sich bei mir.

    MfG,
    P. Bort

  12. Hallo Herr Bort,

    eins vorweg: wir sind eine Infoseite und gehören nicht zu Vaillant. Aber wir würden mal tippen, dass Sie so oder so nicht in einen Brennstoffzellen-Feldtest aufgenommen werden. Denn schließlich soll der Feldtest ja die Eignung in der Praxis zeigen. Und Ihre Sonnenhaus-Konstellation ist ja doch sehr ungweöhnlich, so dass die Übertragbarkeit der Erkenntnisse nicht gegeben wäre.

    LG – der BHKW-Prinz

  13. Sehr geehrte Damen und Herren,

    ich benötige für unser Zweifamilienhaus in der nächsten Zeit eine neue Heizung.
    Der derzeitige Ölverbrauch in einem mittlerem Winter beträgt etwa 4000 bis 4500 Lieter Heizöl.
    Unser jetziger Stromverbrauch ist etwa bei 10000 KW/h.
    Um das Haus an kalten Tagen warm zuhalten benötigen wir eine Vorlauftemperatur von 70°C.
    Der Warmwasservorrat beträgt 150 Lieter bei 50°C im direktem Durchlauf schafft der Wärmetauscher 38°C.
    Gasleitung liegt vor dem Haus.
    Diese Daten sind zu Ihrer Information um mir zu einer wirtschaftlichen Lösung raten zu können.
    Ich würde eine Ölversion den Vorzug geben, habe mich aber nicht festgelegt ich dachte dabei an eine Stirling oder Otag Variante.
    Oder wozu würden Sie mir raten?

    Mit freundlichen Grüßen
    Wolfgang Schmitz

  14. Servus

    kurze Daten

    150 qm Wohnfläche
    1 Familienhaus
    Stromverbrauch 4500 kw
    Wärmebedarf im Moment unbekannt.
    Interesse an Mikro KWK
    Hauptintresse weg von den Konzernen Insellösung Eigenbedarf bezahle was du verbrauchst.
    Gasanschluss im Dorf nicht vorhanden.
    Warmwasser im Sommer Solar auf dem Dach
    300 ltr Warmwasserkessel
    von Ende September bis Ende Februar auf Heizöl angewiesen.
    Baujahr 82
    Verbrauch richtet sich nach den Sonnentagen.
    Verbrauch an Heizoel von Dez 2011 bis August 2012 900 Liter

    Für praktikable Alternativlösungen wäre ich sehr dankbar

  15. Hallo,

    wenn überhaupt, dann kommt für Sie vom Verbrauch her in der Tat nur die Klasse der Mikro-KWK Geräte in Betracht. Problem: hier gibt es keine Heizöl-BHKW. Hier gibt es (fast) nur Erdgas. Das einzige Flüssiggas-Mikro-BHKW ist der WhisperGen. Somit sind wir schnell fertig 😉

    Mit dem Wort „Insellösung“ führen Sie übrigens jeden BHKW-Hersteller erst mal auf die falsche Fährte. Damit sind BHKWs gemeint, die vollständig vom Stromnetz abgekoppelt sind (z.B. alpine Skihütte). Bedenken Sie bitte, dass Sie Strom für die BHKW-Steuerung benötigen und dass Sie sinnvollerweise Strom einspeisen sollten, wenn Sie in dem Moment derProduktion keine Verwendung dafür haben (Wirtschaftlichkeit!).

    LG – der BHKW-Prinz

  16. Herzichen dank für die schnelle Beantwortung
    auf alle Fälle bin ich ein kleines Stück weiter.
    Danke

  17. Grundsätzlich ist ein fehlender Gasanschluss aber kein Problem, es gibt ja Tanks für Flüssiggas, die man ober-/unterirdig installieren kann. Flüssiggas ist ja flächendeckend per Tankwagen verfügbar. Warum schauen Sie sich nich einmal bei den bereits verfügbaren Mikro-KWK Geräten um?

    Das ist aber ein Problem! Brennstoffzellen BHKW arbeiten mit Erdgas, nicht mit Flüssiggas.

  18. Hallo Herr Pioch,

    Sie haben natürlich recht mit der Aussage, dass Brennstoffzellen-BHKWs mit Erdgas und nicht mit Flüssiggas arbeiten.

    Unsere Aussage, dass ein fehlender Gasanschluss grundsätzlich kein Problem darstellt, bezog sich nicht auf Brennstoffzellen-BHKW (davon haben wir im speziellen Fall ja explizit abgeraten!) sondern auf das Thema BHKW allgemein. Daher ja auch der Link auf unseren BHKW-Finder, wo man nach Flüssiggas-BHKWs suchen kann.

    LG – der BHKW-Prinz

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