SOFC‐μKWK mit Biogas – Ein einfacher Prozess mit hohem elektrischen Wirkungsgrad

Biogas wird als einer der vielversprechendsten Brennstoffe für die Markteinführung stationärer Brennstoffzellengeräte betrachtet. Mit Biogas gespeiste Festoxid-Brennstoffzellensysteme (engl.: solid oxide fuel cell = SOFC) können als weitaus einfachere Proezsse betrieben werden, als dies bei konventionell erdgasgespeisten SOFC-Systemen möglich ist. Dass dies auch mit hohem elektrischem Wirkungsgrad möglich ist, konnte gezeigt werden. Der Grund dafür ist der hohe Kohlendioxidanteil, der den Reformierungsschritt der partiellen Oxidation bei extrem niedriger Luftzahl erlaubt, ohne dass Kohlenstoffbildung auftreten kann (Methan: λ = 0,26; Biogas: λ = 0,05). Das resultierende Biogasreformat hat so eine bedeutend höhere chemische Leistung, was bei gleicher Brenngasausnutzung FU zu einem bis zu 14% höheren eletrischen Wirkungsgrad führt (FU = 0,75; Methan: ŋe,ideal=0,5; Biogas: ŋe,ideal=0,64). Zur Validierung der theoretischen Berechnungen wurden Versuche an einem für Methan- und Bigasbetrieb entwickelten System durchgeführt. Da kein für Biogas optimiertes System zur Verfügung stand, konnte der höhere Wirkungsgrad im Experiment bisher nicht gezeigt werden, wohl aber die höhere chemische Leistung des Reformats. Die derzeitigen Aktivitäten zielen auf ein völlig neues, optimiertes System, in welchem der für die Reformierung mit niedriger Luftzahl notwendige hohe Wärmestrom in den Reformer bereitgestellt wird