Off-Grid-Energie mit Photovoltaik und Brennstoffzelle (1)

Völlige Autarkie ist ein hohes Ideal. Durch die fortschreitende Technologie der Brennstoffzellentechnik kann ein autarkes Minihaus mit bestehender Photovoltaik-Anlage und Hausspeicher jetzt ideal ergänzt werden. Versorgungsengpässe werden durch das Brennstoffzellen-Modul Siqens Ecoport 800 als Backup-System zuverlässig vermieden. Der Akku des Hausspeichers wird entlastet. Dabei erfolgt die Umstellung von einer zur anderen Energieversorgung völlig automatisch.

Umweltfreundlicher Strom aus Wasserstoff

Brennstoffzellen produzieren aus Wasserstoff und dem Sauerstoff der Umgebungsluft Strom und Wärme. Das Prinzip der Verbrennung von Wasserstoff ist bei Weitem nicht neu: Unsere Sonne nutzt es seit Jahrmillionen, um uns mit Licht, Energie und Wärme zu versorgen. Auch Pflanzen nutzen zur Speicherung der Energie aus dem Sonnenlicht die Elektronen aus dem Wasserstoff. Intelligente Regeltechnik ermöglicht es nun, autarke Hausenergiesysteme mit geringem Wartungsbedarf äußerst emissionsarm nach diesen natürlichen Vorbildern zu verwirklichen. Als Ausgangsstoffe eignen sich je nach Art der Brennstoffzelle Methanol oder Erdgas.

Funktionsweise einer Brennstoffzelle

Die Brennstoffzelle ermöglicht die Oxidation eines Brennstoffes als kontrollierte chemische Reaktion, wobei neben Strom und Wärme lediglich Wasser entsteht. Der als Brennstoff benötigte Wasserstoff wird aus Erdgas oder Methanol gewonnen und in die Brennstoffzelle eingeleitet. Negativ geladene Elektronen und positiv geladene Wasserstoffionen trennen sich hier auf. Über einen elektrischen Leiter fließen die negativ geladenen Elektronen aus dem Wasserstoff zur Kathode, wobei Strom entsteht. Durch eine Membran getrennt wird auf der anderen Seite Sauerstoff aus der Luft in die Zelle geleitet. Die Wasserstoffionen bleiben in der Zelle und diffundieren zur Membran. Diese verhindert eine Knallgasreaktion, sodass die positiv geladenen Ionen kontrolliert fließen können und sich dabei mit den Sauerstoffmolekülen zu Wasser verbinden.

Da eine Brennstoffzelle aus Sicherheitsgründen nur sehr geringe Mengen an Wasserstoff und Sauerstoff zusammenführen kann, reicht eine einzelne Zelle zur Energieversorgung eines Minihauses nicht aus. Um die benötigte Energiemenge zu produzieren, werden die einzelnen Zellen zu sogenannten Stacks gestapelt und als Reihenschaltung angelegt. Die bereitgestellte Energie addiert sich also, sodass eine höhere Spannung erreicht wird.
Bei einer solchen Niedertemperatur-Brennstoffzelle laufen die Vorgänge bei unter 100°C ab. Der entstehende Strom ist Gleichstrom. Über einen Umwandler wird dieser in Wechselstrom umgewandelt, sodass er im Minihaus genutzt werden kann.

Verlässliche Stromquelle für autarke Minihäuser

Der Siqens Ecoport 800 besteht aus einem Lithium-Ionen-Akku, einer Brennstoffzelle, dem Steuerungsgerät für die Fernüberwachung und Platz für drei 25l Methanol-Kartuschen. Das gesamte System ähnelt optisch einem größeren Stromkasten und kann auch außerhalb des Minihauses installiert werden. Besonders bequem an diesem stationären System ist der automatische Wechsel zwischen der Stromnutzung aus der PV-Anlage und dem Ecoport. Dieser fungiert lediglich als Backup, wenn der Hausspeicher leer ist und die PV-Anlage zu wenig Strom abwirft. Das System ergänzt eine bestehende Anlage ohne großen Installationsaufwand, da es an die vorhandenen Heizungs- und Stromkreisläufe angeschlossen wird.

Wie die Insellösung von Siqens im Detail aussieht, können Sie im folgenden Artikel anhand der Installation am Wohnwagon “Max” sehen.

Bildquellen: NASA (Foto), Christoph Lingg (Schema)

Leave a Comment