Industrieanlage und Fluss von oben, repräsentieren Klimaschutztechnologie im GreenTech-Bereich
Technology

MCFC/SOFC mit CO₂-Recycling

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

Technology Check

Technology Readiness Level (TRL)

How ready is the technology?
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Market Readiness

When will the technology be ready for the market?
Heute
2030
2035
2040

Economic Efficiency

What is the ratio of financial investment to generated benefit?
€
€€
€€€

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 analysis

What are the current strengths and weaknesses of the technology? What external developments (opportunities, risks) influence the technology?

Strengths

  • 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

Weaknesses

  • 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)

     

Opportunities

  • 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

Threats

  • 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.

Source