Off-Grid-Energie mit Photovoltaik und Brennstoffzelle (2)

Gastbeitrag von Siqens – Für Daniels Tiny House „Max“, einem Wohnwagon am Tegernsee,  gedacht als feiner, gemütlicher Urlaubsort, haben wir eine Brennstoffzelle installiert um eine autarke Insellösung zu schaffen. Was dadurch möglich wird, wie das funktioniert und was dabei zu beachten ist, beschreiben wir hier:

Die Ausgangslage

Der Wohnwagon „Max“ ist mit 6 Stück 300 Wp-Solarmodule, der notwendigen technischen Ausstattung (Wechselrichter, Batterie, etc.) sowie abwassereinigende Sumpfpflanzen auf dem Dach ausgestattet. Heißes Wasser, Wifi und Raumheizung sind vorhanden. Soweit, so gut für die Autarkie. Die letzten Meter zur vollen Energieautarkie fehlen aber noch: Das Tiny House steht am Tegernsee in Südbayern mit wechselhaftem Wetter, Schatten durch Bäume und Schnee und im Winter saisonale sowie topographisch bedingte geringere Sonneneinstrahlung. Im Januar 2018 gab es 57,6 Sonnenstunden im Gegensatz zu Juli mit 237,8 Stunden. Da der „Max“ auch in den Wintermonaten für Skiurlauber attraktiv sein sollte, galt es eine Lösung zu finden.

Die Lösung muss sauber und wartungsarm sein

Zusammen mit Siqens, einer Brennstoffzellenfirma aus München, wurde an einem gemeinsamen Weg getüftelt. Als Startup mit einem validen Produkt und auf dem Sprung in die Markteinführung, war Siqens auf der Suche nach weiteren Anwendungsbeispielen, um sein neues EcoCabinet im Feld laufen zu lassen. Daniel wollte Backup-Energie für seine Solaranlage und Gäste. Nach kurzer Verhandlung ging es an die Umsetzung:

Siqens’ Energielösung für netzfernen Strom ist der ECOPORT 800, eine Hochtemperatur-Methanol-Brennstoffzelle. Entstanden ist dieses System aus der Kombination von Direct Methanol Fuel Cells (DFMC) und High Temperature Fuel Cells (HT-PEM). Der ECOPORT verbindet die Vorteile der beiden traditionellen Konzepte. Die technischen Herausforderungen wurden mit einem breiten Portfolio an Innovationen, dem 4CycleTec und einem luftgekühlten Stack, gelöst. Die 4CycleTec recycelt die wichtigsten Medien und Energieströme im System durch Rückgewinnung von Energie (Wärme und Wasserstoff) sowie Prozessmedien (Wasser und Katalysator). Als Wasserstoffträger dient Methanol, der in praktischen Kanistern geliefert und über ein Entnahmesystem in die Brennstoffzelle gepumpt wird. Das System liefert Strom an eine Batterie von der aus weitere Anwendungen geladen und angeschlossen werden können. Das System dient als Batterieladegerät und wird nicht direkt mit der Endanwendung verbunden. Für die Stromproduktion werden die Brennstoffzelle, Methanol, Batterie und die entsprechenden Anschlüsse benötigt.

Bei einem Volumen von 110 Litern und zwei bis drei 25 l-Methanol-Kanistern sowie Batterie, war das Brennstoffzellensystem für eine Installation direkt im Wohnwagon ungeeignet. Es benötigt auch Kontakt nach Außen für die Zu- und Abluft. Die Idee einer freistehenden Lösung in einem wetterfesten Schaltschrank entstand. Siqens ging noch einen Schritt weiter und entwickelte eine Energiekomplettlösung als Plug-and-Play-System. Das heißt, alle Komponenten werden im Schaltschrank sicher verbaut und transportiert. Am Standort wird lediglich der Schrank aufgestellt und mit der hauseigenen Batterie oder anderen Anwendungen verbunden und schon liefert die Brennstoffzelle rund um die Uhr geräuschlosen, sauberen und wartungsarmen Strom. Dieser Weg wurde für das Tiny House „Max“ gewählt. Um den Standort vorzubereiten sind Bodenplatten in die Wiese eingelassen worden auf dem der Schaltschrank steht. Der EcoCabinet besteht aus:

  • Ecoport 800-Brennstoffzelle
  • ControlPanel mit integriertem Modem
  • Elektrische Verteilung mit Sicherungen
  • 3 x 25 l QE Charge Methanol Kanister mit Entnahmekopf
  • Schaltschrank
  • Batterie
  • Abluftrohre
  • Spannungswandler
  • Batteriezustandsanzeige

 

Alle Bestandteile wurden im EcoCabinet verstaut, das Stromkabel mit der Tiny-Haustechnik verbunden und anschließend im Boden vergraben. Der Ecoport wurde mit Hilfe des ControlPanel gestartet und per Fernüberwachung am Laptop auf den zuverlässigen Betrieb geprüft. Fertig.

Ein Tiny House mit wetter- und saisonal unabhängigen Backup-Strom zu versorgen ist leicht. Eine Brennstoffzelle schließt die Energielücke mit Solar und Wind – für leise, saubere und wartungsarme Autarkie.

Interessiert? Hier sind die wesentlichen Fragen und Antworten für den Einsatz einer Methanol-Brennstoffzelle zusammen mit einem Tiny House:

Was ist beim Einsatz einer Siqens-Brennstoffzelle zu beachten?

  • Die Brennstoffzelle hat einen Wirkungsgrad von mehr als 35%. 
  • Der Ecoport funktioniert einwandfrei bei einer Umgebungstemperatur von -20°C bis maximal +50°C und sind somit in fast allen Klimazonen einsetzbar.
  • Diese Batterietypen können angeschlossen und geladen werden: Lithium-Ion, Bleisäure, Blei-Gel und AGM.
  • Je nach Anwendungsfall und Umgebungsbedingungen liegt der Methanol-Verbrauch bei ca. 0,5 – 0,7 l/kWh.
  • Remote Monitoring, als webgestützte Fernüberwachung, liefert – mit Hilfe eines Modems – aktuelle Daten über Methanol-Füllstand, Batteriestatus, Systemleistung, Start-Stop-Zyklen, sowie die Historie aller wichtigen Messdaten.
  • Vor Ort steht das ControlPanel mit Touchscreen zur Verfügung um den Status der Brennstoffzelle zu sehen. Hier können auch Batterietyp, Einschaltschwelle, der QE Charge Methanol Kanister und andere Parameter festgelegt werden.

 

Warum läuft die Brennstoffzelle mit Methanol?

  • Methanol hat eine hohe Energiedichte von 4,4 kWh/l. Der flüssige Energieträger lässt sich sehr einfach an den Einsatzort transportieren. Methanol ist weltweit verfügbar und kann auch aus regenerativen Quellen, beispielsweise CO2 oder Biogas, hergestellt werden.
  • Der Ecoport verbraucht technisches Standard-Methanol, kein Pre-Mix. Ein hoher Reinheitsgrad, wie bei anderen Brennstoffzellen, ist nicht erforderlich. Das senkt die Kosten pro Liter und vereinfacht die Beschaffung.
  • Das Methanol wird in Kunststoffkartuschen gelagert. Bei sachgerechtem Umgang braucht Methanol keine besonderen Installationen wie einen Auslaufschutz.
    Siqens hat ein eigenes kostengünstiges Entnahmesystem und liefert diese mit der Brennstoffzelle aus. Ein manuelles Abfüllen der Kartuschen ist nicht notwendig. Das Entnahmesystem wird von einem Behälter in die andere gesteckt. Die Nutzer kommen nicht mit dem Kraftstoff in Berührung.
  • In Deutschland kann Methanol nur über den Chemikalien-Fachhandel oder direkt beim Hersteller bezogen werden. Baumärkte führen kein Methanol.
  • Methanol ist ein Gefahrengut. Genauso wie Benzin und Diesel. Im Gegensatz zu diesen ist Methanol aber weder wasser- noch bodengefährdend. Dämpfe inhalieren, Flüssigkeit verschlucken sowie Augen- und Hautkontakt sind unbedingt zu meiden.

 

Weitere Informationen
Sie sind am EcoCabinet und Ecoport für Ihr Minihaus interessiert? Dann besuchen Sie die Webseite des Herstellers: www.siqens.de. Bei weitergehenden Fragen können Sie mit dem Hersteller über presse@siqens.de Kontakt aufnehmen.

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