Innovationspreis für Planung, Forschung und Entwicklung
Preisträger
FLOX-Erdgasreformer zur dezentralen
Erzeugung von Wasserstoff
Auszeichnung
Dotierung: 5.000 EUR
Am 19. Oktober 2004 wurden in Berlin im Rahmen
einer Festveranstaltung die Gewinner des
Innovationspreises der deutschen Gaswirtschaft
2004 bekannt gegeben. Diese Auszeichnung
wird für herausragende Leistungen zur Einsparung
von Energie und zur Steigerung der
Energieeffizienz vergeben. Der mit insgesamt
50.000 Euro dotierte Preis wird alle zwei Jahre
von der ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen
und umweltfreundlichen Energieverbrauch
e.V. ausgelobt und steht unter der Schirmherrschaft
des BGW Bundesverband der deutschen
Gas- und Wasserwirtschaft e.V. sowie des
DVGW Deutsche Vereinigung des Gas- und
Wasserfaches e.V.
Eine Auszeichnung erhielt das Projekt „FLOXErdgasreformer
zur dezentralen Erzeugung von
Wasserstoff“ mit 5.000 Euro Preisgeld.
Wasserstoff gilt als einer der Energieträger der Zukunft.
Er zeichnet sich nicht nur durch einen hohen
Energiegehalt, sondern auch durch eine hohe
Umweltverträglichkeit aus, da seine Verbrennung
emissionsfrei zu reinem Wasser erfolgt. Ein
riesiges Anwendungspotenzial dafür wird zum
Beispiel in Verbindung mit PEM-Brennstoffzellen
(PEM = polymer electrolyte membran) gesehen,
die gleichzeitig Strom und Wärme erzeugen. Je
nach Auslegung der Brennstoffzelle könnte auf
diese Weise zukünftig sogar jeder einzelne
Haushalt seinen Strom selbst herstellen. Da aber
bisher die dafür notwendige Wasserstoff-Infrastruktur
fehlt, muss der Wasserstoff aus höheren
Kohlenwasserstoffen wie Erd- oder Biogas
reformiert werden. Solche Anlagen existierten
bisher aber nur für die Produktion größerer
Wasserstoffmengen; die wirtschaftliche Herstellung
relativ kleiner Mengen für zur Versorgung
von Einzelhaushalten dimensionierte Brennstoffzellen
erfordert jedoch neue Ansätze.
Der WS Reformer GmbH aus Renningen gelang es nun
mit einer Neuentwicklung, dem so genannten
FLOX-Erdgasreformer, diesen Prozess auch in
Kleinanlagen kostengünstig durchzuführen.
Der FLOX-Erdgasreformer basiert auf der klassischen
Wasserdampfreformierung von Erdgas
bei Temperaturen um 800 °C an einem Nickelkatalysator
und einem S/CVerhältnis (Verhältnis von Prozessdampf
und Kohlenstoff im Einsatzgas) um 3. „FLOX“ steht dabei für „Flameless Oxidation“
und bedeutet einen verteilten Reaktionsumsatz
im gesamten Brennerraum.
Denn im Gegensatz zu Systemen mit „klassischer Flamme“, die eine
hochintensive Reaktionszone an der Brennermündung
aufweist, werden bei der Neuentwicklung
Brenngas und Verbrennungsluft so
eingebracht, dass die Reaktion stromabwärts,
verteilt in der Brennerkammer, stattfindet. Dabei
erfolgt die Zündung durch die Rezirkulation heißer
Brennkammerabgase. Aufgrund dieser homogenen
Temperaturverteilung an den
Reformerrohren entstehen keine lokalen
Temperaturspitzen, was den Effekt einer
Luftvorwärmung mit optimalem Wirkungsgrad
mit sich bringt. Daneben zeichnet sich diese
Lösung durch einen stabilen Brennerbetrieb
auch bei Einsatz von Gasen mit stark wechselndem
Heizwert sowie eine weitgehende Unterdrückung
der Bildung von Stickoxiden aus.
Der Reformer ist derzeit in zwei Baureihen erhältlich:
Als „Modular“-Version für den vorwiegend
klassischen Industrieeinsatz zur Erzeugung
von Wasserstoff als Prozessgas mit Stundenleistungen
von 50 bis 400 Nm3. Durch die
Integration des Verdampfers in das jeweilige
Reformerrohr kann eine einfache und kompakte
Bauweise realisiert werden, wobei die
Entkopplung von Verdampfung und Beheizung
die Regelstrategie vereinfacht. Eine variable
Anzahl der Reformerrohre und entsprechende
Brenner bei unterschiedlichen Leistungen ermöglichen
einen modularen Aufbau, so dass
kostengünstige Anpassungen an die
kundenseitigen Anforderungen möglich sind. Sie
hat inzwischen Marktreife erlangt und kommt unter
anderem in einer Wasserstofftankstelle am
Flughafen München zum Einsatz. Vom breiten
Einsatz der FLOX-Reformer erhofft man sich unter
anderem eine deutliche Verringerung der Zahl
von Wasserstofftransporten in Druckgasflaschen
und die Erschließung neuer regionaler Märkte,
in denen der Straßentransport unwirtschaftlich
oder gar nicht möglich ist.
Die „Compact“-Baureihe zielt dagegen auf den
Massenmarkt „KWK im Hausbereich“, ist aber
derzeit noch im Prototypen-Stadium und zählt
mit einem Wirkungsgrad von mehr als 80 Prozent
zu den Spitzenreitern im internationalen Vergleich. Dennoch
wird weiterhin an der Maximierung des Wirkungsgrades,
der Betriebssicherheit sowie einer Optimierung der Gasreinigung
gearbeitet. In diesem Markt sieht man auch das größte
Potential zur Ressourcenschonung, denn mit einem Brennstoffzellen-
BHKW im Haushalt könnte der wertvolle Energieträger
Erdgas nicht nur zu Heizzwecken verbrannt,
sondern zusätzlich Strom für den Eigenbedarf
sowie für benachbarte Verbraucher erzeugt
werden.
Und das Ganze bei elektrischen
Wirkungsgraden von bis zu 40 Prozent.
Daneben läuft ein solcher Prototyp zur Zeit in
einem Forschungsprojekt zur Verstromung von
Biogas – ein Weg ,„Bioabfälle“ in die hochwertigste
Energieform zu transformieren.
