Reverion – Strukturplan und Komponenten­wirkungsgrade

Kennzeichnung der Datenqualität

Keine der 80-%-Angaben ist bisher durch eine unabhängige Messung belegt. Sie sind Herstellerangaben, die sich aber an den Massen- und Energiebilanzen des Datenblatts nachrechnen lassen (siehe Plausibilisierung).

Überblick · Reverion als reversibles Energie- und Methansystem

Dieselbe Zelle arbeitet in zwei Richtungen: Im Modus A erzeugt sie aus Methan Strom und Wärme (Brennstoffzelle), im Modus B speichert sie Überschussstrom als Wasserstoff bzw. – über eine nachgeschaltete Methanisierung – als Methan im Gasnetz (Elektrolyse). Damit verbindet sie Stromnetz und Gasnetz in beide Richtungen; die Fließbilder unten zeigen beide Modi im Detail. Farben wie in den GE-Folien: Strom blau, Methan grün, Wärme rot, Wirkungsgrade und technische Daten gelb.

Modus A · Gas-to-Power (SOFC)

Modus B · Power-to-Gas (SOEC)

Wirkungsgrade der Einzelkomponenten

Einordnung · Wirkungsgrade Verbrennung gegenüber Elektrifizierung

Die elektrische Variante nutzt die eingesetzte Energie in allen Anwendungen deutlich besser als die Verbrennung. Bei der Wärme stellt die Luft-Wärmepumpe durch Umweltwärme sogar ein Mehrfaches der eingesetzten Strommenge bereit. Beim Strom liegt Reverion (rSOC) mit bis zu 80 % über einem GuD-Kraftwerk.

Einordnung · Von Bioenergie über fossile zu elektrischer Energie

Jede Ecke des Dreiecks steht für eine Energieform: Bioenergie & andere (oben links), fossile Energie (unten), Strom (oben rechts). Ein Punkt zeigt die Anteile am Endenergieverbrauch eines Landes in einem Jahr. Seit 1900 sind die Länder zuerst in die fossile Ecke gewandert (Fossilierung); jetzt beginnt der Weg zum zunehmend erneuerbaren Strom (Defossilierung, Elektrifizierung). Mit Wirkungsgraden wie im Diagramm oben braucht ein elektrifiziertes Energiesystem deutlich weniger Endenergie.

Speicherpfade Strom → Gas → Strom

Warum der H₂-Pfad schlechter abschneidet

Die Methanisierung ist nicht der Grund. Sie kostet für sich genommen Wirkungsgrad (CO₂ + 4 H₂ → CH₄ + 2 H₂O, ≈ 17 % von Hᵤ werden Wärme). Der Unterschied entsteht an drei anderen Stellen.

Die SOFC setzt Methan grundsätzlich besser um als Wasserstoff

• Thermodynamische Grenze. Bei CH₄ + 2 O₂ ist ΔG ≈ ΔH, weil sich die Entropie kaum ändert. Die theoretische Grenze liegt deshalb nahe 100 %. Bei H₂ + ½ O₂ fällt T·ΔS zwingend als Wärme an. Bei 700 °C liegt die Grenze bei ΔG/Hᵤ ≈ 193/242 kJ/mol ≈ 80 %.
• Chemische Rekuperation. Bei Methan nimmt das endotherme interne Reforming (CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂) Abwärme aus dem Stack auf und wandelt sie in Brennstoffenergie um. Bei reinem H₂ entfällt dieser Wärmesenker. Die Abwärme muss über mehr Kathodenluft abgeführt werden, und das kostet Gebläseleistung.
• Die 80 % für den H₂-Pfad sind deshalb bewusst als theoretische Obergrenze eingesetzt und nicht als realistischer Wert.

Grenzen des Vergleichs

• Der Methanpfad hängt an zwei nicht unabhängig belegten Herstellerangaben: 80 % SOFC mit CH₄ und Wärmeintegration der Methanisierung. Ohne diese Wärmeintegration schlägt der Methanisierungsverlust voll durch: 0,80 × 0,83 × 0,98 × 0,80 ≈ 52 %. Der Vorsprung gegenüber dem H₂-Pfad wäre damit weitgehend weg.
• Der Methanpfad braucht eine CO₂-Quelle. Am Biogasstandort ist sie vorhanden, das abgeschiedene CO₂ geht zurück in den Kreislauf. An anderen Standorten fehlt sie.

Investition · Reverion-Anlage 100 kW

Grobe Größenordnung für eine Anlage der Baureihe M-100 mit CO₂-Speicher, Gas- und Stromanschluss. Die Spannweite ist groß, weil es noch keine Serienpreise gibt und Anschluss- und Genehmigungskosten stark vom Standort abhängen.

Plausibilisierung

• Massenbilanz SOFC stimmt. 25 Nm³/h Biogas mit 50 % CH₄ ergeben 12,5 Nm³ CH₄ (= 125 kW) plus 12,5 Nm³ CO₂. Nach der Oxidation fallen 25 Nm³ CO₂ ≈ 49 kg/h und 25 Nm³ H₂O ≈ 20 kg/h an. Das entspricht genau den Datenblattwerten 40–50 kg/h und 20 kg/h.
• 80 % SOFC sind thermodynamisch möglich, aber ambitioniert. Bei Methan ist ΔG ≈ ΔH, die theoretische Grenze liegt also nahe 100 %. Kommerzielle SOFC (z. B. Bloom) erreichen ≈ 53–65 %. Die 80 % liegen damit rund 15–25 Prozentpunkte über dem Marktstand.
• SNG-Wert setzt Wärmeintegration voraus. 20 Nm³ CH₄ brauchen stöchiometrisch 80 Nm³ H₂ ≈ 240 kW (Hᵤ). Im reinen H₂-Modus entstehen aus 250 kW aber nur 200 kW. Gleiche 80 % für beide Produkte gehen nur auf, wenn die Methanisierungswärme (≈ 40–50 kW) die Dampferzeugung im SOEC deckt. Physikalisch schlüssig: Die Verdampfungsenthalpie von Wasser (≈ 18 % von Hᵤ(H₂)) entspricht etwa dem Exothermieverlust der Methanisierung (≈ 17 %). Das ist meine Interpretation, Reverion erklärt es nicht.
• 75 % Round-Trip beim H₂-Pfad. Eine SOFC mit H₂ hat bei 700 °C ein theoretisches Maximum von ≈ 80 % (ΔG/Hᵤ ≈ 193/242 kJ/mol). Zusammen mit 80 % Elektrolyse ergibt das rein elektrisch höchstens ≈ 64 %. Mehr ist nur möglich, wenn Abwärme gespeichert und als Hochtemperaturwärme im SOEC-Modus genutzt wird (dann sinkt der Strombedarf der Elektrolyse). Ob Reverion so rechnet, ist nicht veröffentlicht.
• Lastverhältnis 2,5 : 1. Der Stack nimmt im Elektrolysemodus 2,5-mal so viel Leistung auf, wie er im SOFC-Modus abgibt (H-Serie: 3 : 1). Das ist typisch für rSOC, weil die Zellen bei Elektrolyse höhere Stromdichten vertragen.

Widersprüche und offene Punkte

• Website nennt für die M-100/250 einen Nenngasstrom von 32 Nm³/h, das Datenblatt 20–25 Nm³/h. 32 Nm³/h passen zu Magergas mit ≈ 39 % CH₄ bei gleicher Brennstoffleistung. Vermutlich ist das die Auslegungsgrenze.
• Gewicht M-500/1250: Datenblatt ≈ 40 t, Website ≈ 35 t.
• Heizwert- oder Brennwertbasis wird nicht genannt. Die Nachrechnung ergibt eindeutig Hᵤ.
• Ob die 80 % netto (AC, inklusive Wechselrichter, Gebläse und CO₂-Vakuumpumpen) oder brutto (DC am Stack) gelten, ist offen. Für die Bewertung ist das der wichtigste Punkt beim Hersteller.
• Degradation über die Stack-Lebensdauer und Teillastwirkungsgrade sind nicht veröffentlicht.
• Die Produktgasabgabe erfolgt mit 20–50 mbar(g). Für die Einspeisung in Hochdruckebenen ist ein externer Verdichter nötig. Er ist in den 80 % nicht enthalten.