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Technologie

MCFC/SOFC mit CO₂-Recycling

Strom, Hochtemperaturwärme und ein konzentrierter CO₂-Strom in einem System – spannend für Chemieparks, Raffinerien und industrielle KWK-Standorte.
Stand:

Technologie-Check

Technologischer Reifegrad (TRL)

Wie reif ist die Technologie?
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Marktreife

Wann wird die Technologie marktreif sein?
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2040

Wirtschaftlichkeit

Wie ist das Verhältnis von finanziellem Einsatz zum generierten Nutzen?
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Definition und Wirk-/Funktionsprinzip

Molten-Carbonate-Brennstoffzellen (MCFC) und Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) erzeugen aus Erdgas oder Biogas Strom und Hochtemperaturwärme. Gleichzeitig wird CO2 im Brennstoffzellenkreislauf transportiert, angereichert und kann als konzentrierter Strom für weitere Nutzung oder Speicherung abgetrennt werden. Damit kombinieren diese Systeme Energieerzeugung und CO2-Management in einer Einheit. Besonders profitieren können energieintensive Standorte wie Chemieparks, Raffinerien, kommunale Energieversorger und industrielle KWK-Anlagen, die Strom- und Prozesswärmebereitstellung mit CO2-Abtrennung kombinieren möchten. 

Kennzahlen und Reifegrad (Richtwerte) 

  • Technologischer Reifegrad (TRL): 7–8 
  • Energiebedarf: ca. 380 kWh je t CO2 an zusätzlicher Primärenergie (für Capture-Funktion) 
  • Wasserstoffverbrauch: 0 (Einsatz von CH4/NG oder Biogas als Brennstoff) 
  • Typische Modul-/Pilotgröße: Brennstoffzellen-Stack mit etwa 50 kW Leistung 
  • Typischer Durchsatz: rund 0,3 t CO2 pro Tag zirkulierend/abtrennbar 
  • Anforderungen an den CO2-Strom: 10–40 Vol.-% CO2 im Kathodenstrom Typische Produkte: Elektrizität, nutzbare Abwärme, konzentrierter CO2-Strom

Quelle: THINKTANKirs Publikation: CCU-Technologien: Status Quo und Zukunftsperspektiven

SWOT-Analyse

Welche aktuellen Stärken und Schwächen hat die Technologie? Welche externen Entwicklungen (Chancen, Risiken) beeinflussen die Technologie? Gibt es Normen und Vorgaben?

Stärken

  • Kombination aus Energieerzeugung (Strom + nutzbare Abwärme) und CO2-Management in einer Einheit
  • Kein Wasserstoffbedarf (Brennstoff: CH4/Erdgas oder Biogas)
  • Liefert direkt verwertbare Outputs: Elektrizität, Abwärme, konzentrierter CO2-Strom

Schwächen

  • Zusätzlicher Energieaufwand für die Capture-Funktion (Richtwert ≈ 380 kWh/t CO2)
  • Bisher typische Modul-/Pilotgröße eher klein (Stack ~ 50 kW)

  • Abtrenn-/zirkulationsfähige CO2-Mengen pro Modul begrenzt (Richtwert ≈ 0,3 t CO2/Tag)

     

Chancen

  • Attraktiv für Standorte, die Strom/Prozesswärme und CO2-Abtrennung zusammen denken (Chemieparks, Raffinerien, KWK)
  • Einsatz als Baustein für CCS/CCU-Ketten durch Bereitstellung eines konzentrierten CO2-Stroms

Risiken

  • Gesamtwirtschaftlichkeit hängt stark von Rahmenbedingungen (CAPEX/OPEX, Energiepreise, regulatorische Anreize) ab
  • Demonstrationsprojekte sind zeitkritisch; Verzögerungen können die Markteinführung bremsen (z. B. geplanter Start großer Demos)

Erfolgsbeispiel

Im Projekt CFCPILOT4CCS planen ExxonMobil und FuelCell Energy am Esso-Standort Rotterdam eine Carbonate-Fuel-Cell-Pilotanlage. Sie soll industrielle Abgase reinigen, dabei zusätzlich Strom und Wasserstoff erzeugen und jährlich bis zu rund 9 200 t CO2 für das Porthos-Speicherprojekt abtrennen. Die Inbetriebnahme ist für 2026 vorgesehen und gilt als erste großindustrielle Demonstration dieser Technologie. Zum Erfolgsbeispiel.

Quelle