1987 installierte das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme auf dem Rappenecker Hof im Schwarzwald die erste Solarstrom-Inselanlage. Jetzt spielt die Ausflugsgaststätte mit einem kleinen Brennstoffzellensystem wieder eine Vorreiterrolle.

	© photon- pictures.com Neuer Energieträger: Neben der Photovoltaikanlage, einem Windrad und Dieselgenerator erzeugt auf dem Rappenecker Hof im Schwarzwald jetzt auch ein Brennstoffzellensystem aus Wasserstoff und Sauerstoff Strom. Im Anbau links sind die Wasserstoff-Druckflaschen untergebracht.

Einen »Vorgeschmack auf das Wasserstoff-Zeitalter« versprechen das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg und der badische Energieversorger Badenova. Mehr als ein Vorgeschmack ist es aber auch nicht, was am 10. Oktober auf dem Rappenecker Hof, einer beliebten Ausflugsgaststätte in der Nähe von Kirchzarten im Schwarzwald, eingeweiht wurde: Die autarke Stromversorgung des Hofs durch Photovoltaikanlage, Windrad und Dieselgenerator wird jetzt durch ein kleines Brennstoffzellenmodul mit einer Nennleistung von 1,2 Kilowatt unterstützt.

Dennoch erhofft sich das ISE, das die Anlage zusammen mit Industriepartnern realisierte, wichtige Erkenntnisse über das Betriebsverhalten des Brennstoffzellensystems. Die Zellen mit einer Polymer-Elektrolyt-Membran (PEM) erzeugen aus Luftsauerstoff und reinem Wasserstoff Strom. Einmal pro Nacht werden die von einem Datenlogger gesammelten Informationen über die bestehende Telefonleitung vom ISE abgerufen. Das Projekt, das Anfang dieses Jahres startete und auf drei Jahre bis Ende 2005 angelegt ist, kostet über die gesamte Laufzeit 509.000 Euro. Am wenigsten macht davon laut ISE-Projektleiter Andreas Steinhüser das Brennstoffzellenmodul »Nexa« der kanadischen Firma Ballard Power Systems mit 5.000 Euro aus. Ins Gewicht fallen vor allem ein neuer Raum für das Brennstoffzellensystem und das Lager für die Wasserstoff-Druckflaschen, wofür eine Auffahrtrampe angelegt werden musste. Der regionale Energieversorger Badenova finanziert das Projekt fast zur Hälfte mit 250.000 Euro aus seinem Innovationsfonds.

© photon- pictures.com Das Herz der Anlage: In der Brennstoffzelle reagiert Wasserstoff, der über die Leitung links zugeführt wird, mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft, die ein Kompressor ansaugt. Es entstehen ein elektrischer Strom sowie Wasser, das über das Rohr rechts abläuft. Die Abluft wird über das große Rohr nach oben abgeführt.

1987 hatte der Rappenecker Hof schon einmal eine Pionierrolle übernommen, als das ISE dort die erste Solarstrom-Inselanlage errichtete, die zum Vorreiter für viele Alpenhütten wurde, aber auch für Projekte zur ländlichen Elektrifizierung in Entwicklungsländern. Auf der Südwestseite des typischen Schwarzwalddaches wurden damals 99 polykristalline Solarmodule der Firma AEG mit einer Gesamtleistung von 3,8 Kilowatt installiert. Dazu kam noch ein kleines 1-Kilowatt-Windrad, das die ISE-Forscher jetzt durch ein kräftigeres mit 1,8 Kilowatt Leistung ersetzt haben. Die Kapazität der Blei-Säure-Batterien, die überschüssigen Strom für sonnen- und windarme Perioden speichern, haben sie von 32 auf 49 Kilowattstunden erweitert.

Wenn die Kapazität der Batterien nicht ausreicht, springt der 12-Kilowatt-Dieselgenerator ein, der bis 1987 die einzige Stromquelle auf dem Rappenecker Hof war. Das neue Brennstoffzellensystem kann den Generator nicht komplett ersetzen, denn dazu ist die Nennleistung von 1,2 Kilowatt zu gering. Sie gilt ohnehin nur bei »Normalnull« – auf einer Höhe von 1.025 Metern, auf der der Rappenecker Hof liegt, sind es nach Angaben von ISE-Projektleiter Steinhüser schon 100 Watt weniger. Durch die Verluste in einem nachgeschalteten Spannungswandler bleibe eine effektive Leistung von 800 Watt übrig.

Ein größeres Brennstoffzellensystem ist derzeit auf dem Markt noch nicht verfügbar, und eine Eigenentwicklung am ISE hätte zu lange gedauert. Steinhüser sieht aber durchaus die Perspektive, dass ein leistungsfähigeres System den Dieselgenerator später ganz ersetzt. Auch die Anlieferung von Wasserstoff-Druckflaschen zwei- bis viermal pro Jahr per Lkw sei keine langfristige Lösung. Als Alternative käme in Frage, den Wasserstoff durch Elektrolyse direkt vor Ort zu erzeugen, oder eine Brennstoffzelle, die für Methanol oder Äthanol geeignet ist. »Aber das ist alles noch Zukunftsmusik«, sagt Steinhüser. Zunächst gilt: »Wir möchten an der Anlage möglichst viel lernen.«

Johannes Bernreuter
© PHOTON, 11. Oktober 2003
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