|
||||
O nás | Rozhovory-komentáře | Konference | Partneři | Kontakty |
||||
Palivočlánkové energetické jednotky FuelCell Energy využívající bioplyn: přes 20 MW po celém světě15.1.2020 Na konci roku 2019 vstoupila do plně komerčního provozu 2,8megawattová kogenerační jednotka (viz foto) v americkém městě Tulare, instalovaná v místní čističce odpadních vod a využívající jako vstupní médium bioplyn. Pro jejího dodavatele, americkou společnost FuelCell Energy, je to příležitost k ohlédnutí za padesátiletým vývojem v oblasti stacionárních palivočlánkových technologií včetně možností využívání bioplynu jako ekologického, avšak poněkud problematického média, při jejich provozu. Palivočlánkové jednotky typu MCFC Palivočlánkové jednotky od FuelCell Energy řady SureSource (viz foto), využívané jako zdroj pro palivočlánkové elektrárny a kogenerační stanice, používají palivové články typu MCFC. Jejich elektrolytem jsou tavené uhlíkaté sloučeniny – tedy tavená směs uhlíkatých solí rozpuštěná v porézní, chemicky inertní keramické matrici. Protože jde o vysokoteplotní palivový článek, pracující při teplotách 600 °C a vyšších, není nutno u jeho elektrod používat jako katalyzátor vzácné kovy, což významně snižuje jeho pořizovací náklady. Vstupním médiem je nejčastěji zemní plyn nebo právě bioplyn, jejichž energetickou složkou je již zmíněný metan. Z něho při endotermní reakci s vodní párou za vyšších teplot (tzv. reformováním) vzniká směs CO a vodíku, ze kterého se dále elektrochemickou reakcí vyrábí elektřina, podobně jako u palivových článků používajících jiné druhy elektrolytů. Energetická účinnost tohoto typu palivočlánkových energetických jednotek se pohybuje v rozmezí 43 – 47 %. Protože se zde elektřina vyrábí z plynu elektrochemickou cestou, nikoli spalováním v tepelných strojích (ať již jakýchkoliv), je takováto palivočlánková energetická jednotka prakticky bezemisní – kromě redukce skleníkových plynů neprodukuje téměř žádné oxidy síry, oxidy dusíku ani pevné částice. Problémy bioplynu Bioplyn je plyn produkovaný během anaerobní digesce organických materiálů. Anaerobní digescí rozumíme kontrolovanou mikrobiální přeměnu organických látek bez přístupu vzduchu za vzniku bioplynu a odpadního produktu – digestátu. Bioplyn vzniká v čističkách odpadních vod, při chovu hospodářských zvířat nebo zpracováním potravinářského odpadu. Jako takový je bioplyn řazen mezi důležité obnovitelné zdroje, resp. nosiče energie. Na rozdíl od zemního plynu je však bioplyn mnohem méně bohatý na metan, který je vlastním zdrojem energie – bioplyn obsahuje cca 60 % energie zemního plynu. Zároveň je plný kontaminantů. Bioplyn typicky obsahuje cca 65 % metanu a 35 % oxidu uhličitého. Kromě toho má příměs vodní páry a relativně významný podíl síry ve formě sirovodíku i dalších kontaminantů, zejména čpavku. Produkce bioplynu v daném konkrétním zařízení navíc nemusí být vždy rovnoměrná a odpovídat aktuální potřebě vyrobené energie. S těmito všemi problémy si musí poradit palivočlánková jednotka, má-li bioplyn efektivně využívat. Využívání bioplynu v palivových článcích Palivový článek typu MCFC si umí poradit s oxidem uhličitým díky elektrochemickému procesu, který zde probíhá. Je však třeba bioplyn na vstupu vysušit a zbavit síry. K tomuto účelu vyvinula FuelCell Energy vlastní přídavné systémy, které z bioplynu umějí odstranit síru a další kontaminanty a průběžně hlídají jeho kvalitu, zejména právě koncentraci síry. Takovýto systém je provozu mimo jiné ve zmíněném Tulare. Problém nerovnoměrné výroby bioplynu řeší připojení ke zdroji zemního plynu spolu s konstrukcí palivočlánkové jednotky, která umožňuje pracovat na vstupu s jakýmkoli poměrem zemního plynu a bioplynu. Tato konstrukce je nyní standardem u všech jednotek od FuelCell Energy určených pro použití bioplynu. Pro zajímavost: První takováto palivočlánková jednotka od FuelCell Energy o výkonu 250 kW byla instalována v roce 2003 v japonském pivovaru Kirin. Problém nerovnoměrné produkce bioplynu se zde řešil záložním zdrojem propanu. Série úspěšných aplikací Dnešní akciová společnost FuelCell Energy byla založena již v roce 1969 pod jménem Energy Research Corporation (ERC) – úvodní poznámka o padesátiletém vývoji tedy není omyl ani nadsázka. Jejími zakladateli byli tehdejší průkopníci palivočlánkových technologií, inženýři chemie Bernard Baker a Martin Klein. Jak patrno, v oblasti využití bioplynu pro palivočlánkové technologie pak trvalo více než třicet let, než byla uvedena do provozu „první vlaštovka“ ve výše zmíněném Kirinu. Od té doby instalovala společnost FuelCell Energy palivočlánkové systémy využívající bioplyn o úhrnném výkonu přesahujícím 20 MW. Jsou využívány v čističkách odpadních vod, zemědělských zařízeních a pivovarech v Kalifornii i jinde ve světě. Nejnovějším takovýmto projektem bude 1,4MW jednotka pro čističku odpadních vod v kalifornském městě San Bernardino, která je nyní v přípravě. redakce Smartcityvpraxi.cz Foto © FuelCell Energy ![]() FuelCell Energy: submegawattové stacionární palivočlánkové zdroje na zemní plyn a bioplyn také pro evropský trh
20MW palivočlánková kogenerace v Inčchonu má za sebou úspěšný rok provozu
Čistička odpadních vod v San Bernardinu bude používat palivočlánkovou kogenerační jednotku
FuelCell Energy uvedl do provozu energetickou jednotku s SOFC palivovými články
Vychází brožura „Příběhy chytrých pomocníků“
Jak si „srovnat svoje smart noty“: nabízíme interaktivní školení smart city pro města, obce a regiony
Smart city v praxi: první kniha českého autora o konceptu smart city a jeho zavádění v každodenním životě
Knihu je možné zakoupit v e-shopu vydavatelství Profi Press zde Cyklus odborných konferencí „Smart city v praxi“ a „Elektrické autobusy pro město“
Consulting
Services:
Naše odborné služby
Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services je konzultační firma v oblasti inovativních technologií pro dopravu a smart city (včetně energetiky a vodíkových technologií), která rovněž provozuje informační portály www.smartcityvpraxi.cz a www.proelektrotechniky.cz a organizuje odborné akce. V rámci našich odborných služeb Vám nabízíme vypracování strategie smart city, spolupráci na vytváření strategických dokumentů, vytváření a realizace projektů pro smart city, další odborné konzultační služby (studie, průzkumy, analýzy), vytváření a realizace dalších projektů s inovativními technologiemi (automatická vozidla, vodíkové technologie, elektromobilita aj.), specializované vzdělávací akce „na klíč“, prezentační a autorské služby (prezentace na konferencích, portálech). Celý článek zde |
||||
Copyright © 2012 – 2025 Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services |