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„HotModule“ liefert Permanent Premium Power für Hochleistungsrechenzentrum
•	Brennstoffzelle stellt für eine Server-Suite die Paketlösung Spannung und Klimakälte bereit
•	Ankauf von Biogas ermöglicht den CO2-neutralen Betrieb
•	Prinzip der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung verdoppelt die Energieeffizienz
•	Erstmaliger Einsatz einer Absorptionskältemaschine aus Serienfertigung mit der Brennstoffzelle „HotModule“
Ottobrunn/Friedrichshafen – Die Brennstoffzellenanlage HotModule der MTU CFC Solutions GmbH sorgt künftig für den zuverlässigen Betrieb von Servern in einem Rechenzentrum der T-Systems: Den Auftrag zur Installation des HotModules erhielt MTU CFC Solutions von PASM Power and Air Condition Solution Management GmbH & Co. KG (kurz: Power & Air Solutions), München, einer Tochtergesellschaft der Deutschen Telekom AG. Power & Air Solutions organisiert und verantwortet die gesamte Energiebeschaffung und produziert sämtliche energiebasierten Lösungen für die Deutsche Telekom AG. Das 250-kW-Brennstoffzellensystem und eine Absorptionskältemaschine stellen für einen abgeschlossenen Teil des Rechenzentrums im Münchener Euroindustriepark, eine so genannte Server-Suite, eine Paketlösung aus Spannung und Klimakälte bereit. Dabei kommt das Prinzip der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung zur Anwendung, die gleichzeitige Erzeugung elektrischer und thermischer Energie in einem Prozess. Daraus ergibt sich eine etwa doppelt so hohe Energieeffizienz wie beim Einsatz strombetriebener Klimaanlagen. Während bei der Stromerzeugung in Großkraftwerken rund 60 Prozent der Primärenergie ungenutzt als Wärme „verpuffen“, wird die thermische Energie hier zum Kühlen der Server genutzt.
Erste Erfahrungen mit einem HotModule sammelte der Konzern Deutsche Telekom AG mit einer Installation bei einer Telekommunikationseinrichtung. Nun wird er mit der Brennstoffzellenanlage die Anwendung für Rechenzentren erproben, um das Potenzial der umweltfreundlichen Technik demnächst in Breite zu nutzen. Im Frühsommer dieses Jahres wird die Inbetriebnahme des neuen HotModules erfolgen. Das innovative Projekt wird mit Geldern des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert.
CO2-neutraler Betrieb dank Biogas
Das HotModule bietet gleich zwei attraktive Ansätze zur Ressourcenschonung: Zum einen ist der Verbrauch an Primärenergie wegen der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung deutlich geringer als bei konventionellen Lösungen. Zum anderen dient indirekt Biogas als Brennstoff. Erzeugt wird das Biogas aus Energiepflanzen, die im Münchener Umland wachsen. Es gestattet den klimaneutralen Betrieb der Brennstoffzelle: Die bei der Verbrennung entstehende CO2-Menge entspricht der Menge, die die zur Biogasproduktion eingesetzten Pflanzen beim Wachstum aufnehmen. Für den CO2-neutralen Betrieb kauft Power & Air Solutions entsprechende Mengen bei Schmack Biogas an. So wird sichergestellt, dass die korrespondierende Menge an Biobrennstoff in der Biogasanlage in Pliening hergestellt wird. Dort wird das Biogas nach einem Reinigungsprozess mit 96 Prozent Methangehalt ins Erdgasnetz eingespeist, aus dem das HotModule seinen Brennstoff bezieht. Diese „virtuelle“ Nutzung des Biogases (aus NaWaRo=Nachwachsende Rohstoffe) entspricht dem Prinzip des Ökostroms. Es gibt sie hierzulande in Einklang mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz seit dem vorigen Jahr: Am 22. Dezember 2006 fiel in Pliening der Startschuss für das erste Großprojekt Deutschlands zur Biogaseinspeisung.
Absorptionskältemaschine stellt effektiv Klimakälte bereit
Ein weiteres Highlight ist der Betrieb des HotModules mit einer Absorptionskältemaschine aus der Serienfertigung. Dank der Abwärme der Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle, die in Form von über 400 °C heißer Abluft bereitsteht, kann dieser Wärme-Kälte-Wandler wirkungsvoll genutzt werden. Mit motorischen Blockheizkraftwerken wäre das nicht möglich.
„Permanent Premium Power“ stellt das Prinzip der unterbrechungsfreien Energiebereitstellung auf den Kopf
Innovativ ist das Prinzip der „Permanent Premium Power“ (P³), wie MTU CFC Solutions die zuverlässige Energiebereitstellung nennt. Statt wie üblich Strom aus dem Netz zu beziehen und Notstromaggregate als Reserve vorzuhalten, geht das HotModule den umgekehrten Weg. Die gasbetriebene Anlage stellt dauerhaft elektrische und thermische Energie bereit, auch bei Ausfall des öffentlichen Stromnetzes. Dieses Prinzip macht das Vorhalten großer Dieselmotoren, Tanklager und Batterieräume überflüssig. Michael Bode, Geschäftsführer der MTU CFC Solutions: „Dieses HotModule, unser zweites im Bereich IT & Kommunikation, wird erstmalig Permanent Premium Power für ein Rechenzentrum liefern. Dass dank des Biogasbezuges zugleich ein CO2-neutraler Betrieb der Anlage möglich ist, freut mich ganz besonders.“
Investitionen in Notstromanlagen könnten minimiert werden
Rechenzentrumsbetreibern könnte „Permanent Premium Power“ etliche Investitionen ersparen. Sie müssen neben einer redundanten Breitbandanbindung ans Internet auch die Verfügbarkeit von elektrischer und thermischer Energie gewährleisten. Beim Rechenzentrum im Euroindustriepark zum Beispiel sichern heute fünf Einspeisungen auf Mittelspannungsebene die Stromversorgung und 240.000 Liter Diesel sind nötig, damit Motoren im Notfall für 72 Stunden lang Strom produzieren können. Kostenintensiv und voluminös sind außerdem die 1.200 Batterien, die bei Stromausfall die Zeit bis zum Hochlaufen der Diesel überbrücken.

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Bild 1: Prüfung bestanden: Das „HotModule“ auf dem Teststand ist fertig für die Auslieferung. Die elektrochemische Reaktion im Innern des Zylinders liefert neben Strom auch Nutzwärme bei über 400 °C. Im Rechenzentrum der T-Systems in München soll die thermische Energie für den effektiven Betrieb einer Absorptionskältemaschine genutzt werden. (Bild: MTU CFC Solutions)
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Bild 2: Dauerläufer: Teile des Rechenzentrums im Euroindustriepark München werden bald mit „Permanent Premium Power“ bedient. Unterbrechungsfreie Energie liefert die Brennstoffzellenanlage „HotModule“ der MTU CFC Solutions in Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung. (Bild: MTU CFC Solutions)

Funktion des HotModules
Das HotModule ist eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC), die im Wesentlichen aus einem zylindrischen Stahlbehälter mit dem horizontal angeordneten Brennstoffzellen-Stapel, einer Starteinrichtung, dem katalytischem Brenner und der Mischkammer besteht. Dazu kommen die Medienversorgung mit Brennstoff- und Wasseraufbereitung sowie ein Wechselrichter, in dem der erzeugte Gleichstrom für die Einspeisung ins Wechselstromnetz aufbereitet wird. Ein weiterer Teil der Anlage ist für die Wärmeauskopplung zuständig.
Als Brennstoff können Gase wie Erd-, Bio- und Klärgas genutzt werden, also Gase mit einem hohen Methananteil, oder zum Beispiel Flüssigbrennstoffe wie Methanol. Wie bei allen Brennstoffzellen basiert der elektrochemische Prozess auf einer Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff, die Strom und Wärme freisetzt. Methan (beispielsweise Erdgas oder Biogas) und Wasserdampf werden der Anode zugeführt. Hieraus entsteht durch eine katalytische Reaktion Wasserstoff. Dieser reagiert anschließend mit den Karbonat-Ionen des Elektrolyten zu Wasser und Kohlendioxid. Dabei werden Elektronen auf der Anodenseite freigesetzt und fließen über einen Verbraucher (öffentliches Stromnetz) zur Kathode. Auf der Kathodenseite reagieren Kohlendioxid und Luftsauerstoff mit den aus der Anodenreaktion freigesetzten Elektronen zu Karbonat-Ionen. Diese wandern schließlich durch den Elektrolyten zur Anode. Damit schließt sich der elektrochemische Kreislauf.
Die Abluft der Brennstoffzelle beinhaltet lediglich Wasserdampf und Kohlendioxid. Die Schadstoffemissionen sind vernachlässigbar gering, insbesondere SO2 und NOx sind nicht nachweisbar.
Die Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle eignet sich für die dauerhafte Versorgung mit Strom und Wärme. Aufgrund der hohen Nutzwärmetemperatur ist auch ein ganzjährig effizienter Betrieb von Absorptionskältemaschinen möglich (Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung).
Technische Daten des HotModules
Leistung
Elektrische Nutzleistung	bis 245 kW
Thermische Leistung	ca. 170 kW
Ablufttemperatur	über 400 °C	
Wirkungsgrad
Max. Gesamtwirkungsgrad	bis 90 %
Elektrischer Wirkungsgrad Zellblock	ca. 55 %
Elektrischer Systemwirkungsgrad AC	bis 47 %	
Emissionen
Nach BlmSchG als Abluft klassifiziert
SO2	nicht nachweisbar
NOx	nicht nachweisbar
CO	< 9 ppm	
Abmessungen
Länge	8,0 m
Breite	2,5 m
Höhe	3,2 m	
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Weitere Informationen und Pressefotos zum Download finden Sie auf der Website unter www.mtu-cfc.de/de/pres/pres.htm