De volgende stap: innovatief verwarmingssysteem van brandstofcellen

Met de uiterst efficiënte brandstofceltechnologie kunnen niet alleen warmte en elektriciteit worden opgewekt, maar kan gas ook ‘groener’ worden gemaakt. Deze innovatieve technologie levert daarmee een belangrijke bijdrage aan de energietransitie. Wat betreft de primaire energiebehoefte, is deze verwarmingstechnologie tot 50 procent efficiënter dan de beste condensatietoepassingen, met een 30 procent lagere CO2-uitstoot als resultaat.

Met de veldtesten Callux en ene.field werkt Vaillant nu aan de ontwikkeling van een oplossing voor consumenten. Sinds maart 2013 zijn in kleine hoeveelheden brandstofcelsystemen geproduceerd in de fabriek in Remscheid. Vaillant presenteerde tijdens de vakbeurs SHK 2014 de nieuwste generatie van het systeem. De units zijn ontworpen voor vrijstaande- en twee-onder-een-kap- woningen en maken gebruik van een gecombineerd warmte- en stroomproces voor een gelijktijdige opwekking van warmte en elektriciteit. De brandstof die hiervoor wordt gebruikt, is aardgas of biogas.

De technologie

“De brandstofceltechnologie is veelbelovend en biedt vele mogelijkheden”, aldus Alexander Dauensteiner, projectmanager van de veldtest. In de keramische brandstofcel wordt aardgas gesplitst in kooldioxide en waterstof. De waterstof die daarbij vrijkomt, reageert met zuurstof, waarbij elektriciteit en warmte worden opgewekt. Wat betreft de primaire energiebehoefte, is deze verwarmingstechnologie tot 50 procent efficiënter dan de beste condensatietoepassingen. Een 30 procent lagere CO2-uitstoot is hiervan het resultaat. Er is bovendien geen sprake van conversie- of transportverlies, zodat er geen energie verloren gaat bij het opwekken van elektriciteit, wat bij veel moderne elektriciteitscentrales nog steeds het geval is.

Het brandstofcelsysteem van Vaillant genereert 1 kW elektriciteit en 2 kW warmte. Na diverse technische verbeteringen is het totale rendement nu hoger dan 90 procent. “Het is de efficiëntste technologie voor gasverwarming”, benadrukt Dauensteiner. De nieuwe generatie van het systeem is 25 procent lichter en compacter dan de voorgaande systemen. Het elektrische rendement is gestegen naar 31 procent, terwijl de productiekosten met meer dan de helft zijn gedaald.

Callux – veldtest met brandstofcellen

Bij diverse veldtesten zijn de nieuwe systemen in geselecteerde privéwoningen geïnstalleerd om de geschiktheid voor dagelijks gebruik te testen voordat ze op de markt konden worden gebracht.

De Callux-veldtest is een initiatief van het Duitse nationale innovatieprogramma voor waterstof- en brandstofceltechnologie en heeft al belangrijke bevindingen opgeleverd. Callux is de meest uitgebreide veldtest met brandstofcelsystemen voor privéwoningen in Duitsland. Het project loopt sinds 2011 en wordt gefinancierd door partners uit de elektriciteitssector en de branche voor verwarmingssystemen. Verder wordt het project ondersteund door het Duitse federale ministerie voor verkeer en digitale infrastructuur. Vaillant neemt met 120 units deel aan de test. “De resultaten zijn zeer goed”, aldus Dauensteiner. “De foutmarge ligt ver onder de vijf procent, wat een uitstekend resultaat is voor een veldtest. Uit een studie van het marktonderzoeksbureau GfK blijkt dat de tevredenheid van de gebruikers uitzonderlijk groot is.” Tegen 2016 zullen in totaal 500 units van verschillende fabrikanten in het netwerk worden getest om representatieve resultaten over de marktbehoeften te verkrijgen.

ene.field – Europabreed gesubsidieerd brandstofcelproject

Het Europese gesubsidieerde project ‘ene.field’ werd in 2012 gestart op instigatie van het brandstofcelinitiatief van de Europese Commissie. Bij deze veldtest kunnen negen Europese fabrikanten hun brandstofceltechnologie in de praktijk testen. Bij elkaar worden meer dan 1000 systemen getest in twaalf EU-lidstaten. Vaillant is bij de veldtest ‘ene.field’ vertegenwoordigd met circa 140 verwarmingsunits van de nieuwste generatie. De units worden drie jaar lang getest in vrijstaande- en twee-onder-een-kap- woningen in Duitsland, Oostenrijk en Frankrijk.

Tijdens het programma worden systematisch gegevens gemonitord en geanalyseerd. Na drie jaar worden de brandstofcelsystemen vervangen door systemen van de volgende generatie of zelfs door in serie geproduceerde systemen. “Het brandstofcelsysteem van Vaillant vormt een belangrijke stap op weg naar gedecentraliseerde stroomvoorziening en levert een bijdrage aan de energietransitie in Europa”, aldus dr. Marc Andree Groos, managing firector van Vaillant Duitsland. “Daarom wordt de installatie gefinancierd door zowel de EU als diverse elektriciteitsbedrijven en Vaillant zelf. Gebruikers van een brandstofcelsysteem van Vaillant profiteren niet alleen van een aanzienlijke daling van de energiekosten, maar spelen ook een belangrijke rol in de energietransitie door deze innovatieve technologie te gebruiken.”

De testen zijn belangrijke mijlpalen op weg naar de verkoopbaarheid van de producten en kunnen bijdragen aan de industrialisatie van de technologie en de oprichting van duurzame productieketens. Naarmate de productiesnelheid toeneemt, dalen de productiekosten, ook voor de toeleveranciers. “Brandstofceltechnologie is een kwestie van innovatie. Wat we nodig hebben is geduld, een oplossingsgerichte instelling en de kracht om tegenslagen te weerstaan, en dat hebben we ook gehad”, zegt Dauensteiner. “Maar we zijn nu bijna zover dat we de markt op kunnen!”

Vooruitzicht

Projecten voor elektriciteitsopslag zoals ‘Power2Gas’ van de Noord-Duitse energieleverancier E.ON Hanse laten nog veel meer mogelijkheden zien voor de innovatieve brandstofceltechnologie. Dat is van belang, omdat de opslag van groene stroom wordt beschouwd als een sleuteltechnologie voor de energietransitie. Het idee is simpel: een tijdelijk overschot van groene stroom dat niet kan worden geconsumeerd, wordt door elektrolyseapparaten gebruikt om water in zuurstof en waterstof te splitsen. De waterstof kan aan het aardgasnetwerk worden geleverd met een volumepercentage van maximaal vier procent, zonder aanpassing van de infrastructuur. Wanneer er tijdens piekperioden onvoldoende elektriciteit uit duurzame bronnen beschikbaar is, kan de energie met de brandstofceltechnologie van Vaillant op efficiënte wijze weer in elektriciteit worden omgezet.

Duitsland heeft hiervoor een goed ontwikkelde infrastructuur. Dauensteiner ziet nog een ander voordeel: met de Power2Gas-technologie kan de waterstof via een extra stap worden omgezet in het ‘groene’ gas methaan, dat volledig aan het bestaande gasnetwerk kan worden geleverd.