Czysta energia na potrzeby budynków mieszkalnych
Systemy skojarzonego wytwarzania ciepła i energii (CHP) umożliwiają jednoczesną produkcję użytecznej energii cieplnej i energii elektrycznej z jednego źródła paliwa. Odzyskanie ciepła odpadowego podczas wytwarzania energii eliminuje zużycie paliwa, które byłoby wykorzystane do produkcji energii cieplnej. Systemy mikro-CHP do domów i budynków mieszkalnych zwykle wykorzystują w roli paliwa gaz ziemny spalany w silnikach spalania wewnętrznego. Ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem (SOFC) to obiecująca alternatywa, choć wciąż nierozwiązane pozostają problemy wysokich kosztów i niezawodności, głównie w związku z bardzo wysokimi temperaturami roboczymi. Badacze powołali do życia projekt LOTUS (Low temperature solid oxide fuel cells for micro-CHP applications), aby opracować technologię SOFC działającą w możliwie najniższej temperaturze i, tym samym, aby zoptymalizować korzyści. Dokładniej mówiąc, ogniwa zasilane przez anodę (ASC) zostały uznane za najbardziej obiecujący środek do uzyskania wyższej gęstości energetycznej. W pierwszej fazie projektu zespół LOTUS opracował system mikro-CHP działający w temperaturze 650°C w podejściu odwróconym. Ostateczne procesy odzysku cieplnego zostały zdefiniowane na podstawie wyników szczegółowych badań parametrów systemu oraz wyliczeń układu. Obliczenia modelu systemu wraz z wymogami technicznymi doprowadziły do podjęcia decyzji, aby przed wprowadzeniem do stosu ogniw paliwowych częściowo przekształcić doprowadzany gaz ziemny w bogaty w wodór produkt reformowania. Pozostała część podanego gazu zostałaby przekształcona wewnętrznie w celu zwiększenia ogólnej wydajności. W drugiej fazie projektu LOTUS wszystkie komponenty i podmoduły zostały opracowane zgodnie ze specyfikującą projektu systemu. Do podstawowego stosu SOFC wdrożono nowo opracowane ogniwa ASC. Kompaktowy moduł przetwarzania paliwa umożliwia kontrolowane przekształcenie wzmocnionej powietrzem pary z wnętrza stosu. Zaawansowana koncepcja przetwarzania paliwa jest obietnicą wysokiej sprawności elektrycznej oraz zmiennego współczynnika energii elektrycznej i ciepła, który można indywidualnie dostosować w zależności od mocy wyjściowej. Na koniec, naukowcy zintegrowali nowy wylotowy wentylator ssący o znacznie mniejszym poborze energii na wszystkich etapach operacyjnych. Zarówno nastawa i rozruch prototypu systemu LOTUS zostały poddane kompleksowym testom. Wyniki testów potwierdzają atrakcyjność nowych, udoskonalonych stosów SOFC używanych w systemach mikro-CHP. Stosowanie ogniw paliwowych w kogeneracji łączy bezemisyjną produkcję elektryczności ze skutecznym wychwytywaniem energii cieplnej do produkcji czystej energii na potrzeby budynków mieszkalnych.
Słowa kluczowe
Czysta energia, budynki, technologia ogniw paliwowych, energia cieplna, mikro-CHP, SOFC
