Alternatรญvne zdroje energie na bรกze palivovรฝch ฤlรกnkov
V ฤlรกnku sa prezentujรบ vรฝsledky skรบmania vyuลพitia alternatรญvnych zdrojov energie na bรกze palivovรฝch ฤlรกnkov. Ide o tri, na trhu uลพ dostupnรฉ palivovรฉ ฤlรกnky โ palivovรฝ ฤlรกnok na zemnรฝ plyn s menovitรฝm elektrickรฝm vรฝkonom 1 400 kWe a palivovรฉ ฤlรกnky na vodรญk s menovitรฝmi elektrickรฝmi vรฝkonmi 30 a 60 kWe, vhodnรฉ aj na pohon dopravnรฝch prostriedkov.
Palivovรฝ ฤlรกnok je galvanickรฝ ฤlรกnok skladajรบci sa zย dvoch elektrรณd (anรณda aย katรณda), oddelenรฝch membrรกnou alebo elektrolytom. Kย anรณde sa privรกdza palivo, ku katรณde okysliฤovadlo. Na katรณde sa okysliฤovadlo (vรคฤลกinou kyslรญk) redukuje na aniรณny O2-, ktorรฉ potom reagujรบ sย iรณnmi H+ na vodu. Elektrรณdy palivovรฉho ฤlรกnku sรบ katalyticky aย reaktรญvne stabilnรฉ.
Palivovรฉ ฤlรกnky mรดลพu pracovaลฅ nepretrลพite, ak nie je preruลกenรฝ prรญvod paliva alebo okysliฤovadla kย elektrรณdam. Palivovรฝ ฤlรกnok je elektrochemickรฉ zariadenie, ktorรฉ priamo premieลa chemickรบ energiu paliva aย okysliฤovadla na elektrickรบ energiu. Pri premene elektrickej energie sa generuje aj teplo, ktorรฉ moลพno vyuลพiลฅ na vykurovanie, prรญpravu teplej vody (TV) alebo na pohon absorpฤnรฝch chladiacich zariadenรญ.
Vย sรบฤasnosti sรบ na trhu dostupnรฉ stabilnรฉ palivovรฉ ฤlรกnky sย pomerne veฤพkรฝm menovitรฝm vรฝkonom sย palivom zemnรฝ plyn aย kyslรญkovo-vodรญkovรฉ palivovรฉ ฤlรกnky pouลพรญvanรฉ na pohon automobilov. Vodรญk ako palivo sa mรดลพe zรญskaลฅ pomocou elektrolรฝzy vody. Potrebnรฝ kyslรญk pre palivovรฝ ฤlรกnok sa mรดลพe zรญskavaลฅ zย atmosfรฉry.
Palivovรฝ ฤlรกnok na zemnรฝ plyn
Skรบmanรฉ palivovรฉ ฤlรกnky na zemnรฝ plyn sรบ vhodnรฉ na nepretrลพitรบ prevรกdzku. Vzhฤพadom na to, ลพe spaliny odchรกdzajรบce zo zariadenia majรบ pomerne vysokรบ teplotu, sรบ vhodnรฉ aj na vรฝrobu pary.
Zรกkladnรฉ prevรกdzkovรฉ parametre palivovรฉho ฤlรกnku
Na obr. 1 sรบ uvedenรฉ zรกkladnรฉ prevรกdzkovรฉ parametre palivovรฉho ฤlรกnku typu Sure-Souce 1500. Vย prรญpade znรญลพenia teploty spalรญn pomocou vรฝmennรญka tepla na ohrev vody na vykurovanie do 120 ยฐC alebo na ohrev vody na vykurovanie aย prรญpravu TV do teploty 50 ยฐC sa dosiahne celkovรก รบฤinnosลฅ zariadenia 69, resp. 84 %. Na obr. 2 je znรกzornenรฝ Sankey diagram skรบmanรฉho palivovรฉho ฤlรกnku.
Prรญpustnรฉ investiฤnรฉ nรกklady na palivovรฝ ฤlรกnok
Prรญpustnรฉ investiฤnรฉ nรกklady na skรบmanรฝ palivovรฝ ฤlรกnok sme vypoฤรญtali pri predpoklade, ลพe ekonomickรก ลพivotnosลฅ zariadenia je pรคtnรกsลฅ rokov, minimรกlna prijateฤพnรก miera nรกvratnosti (MARR) je 5 % aย cena zemnรฉho plynu je 8 โฌ/GJ. ฤalej sme predpokladali, ลพe teplo zรญskanรฉ zo spalรญn sa bude predรกvaลฅ za tรบ istรบ cenu, ktorรบ by spotrebiteฤพ zaplatil za zemnรฝ plyn vย prรญpade, ลพe by teplo vyrรกbal vย kotle sย priemernou รบฤinnosลฅou 92 %.
Vyrรกbanรก elektrina bude kryลฅ vlastnรบ spotrebu. Vย analรฝze sme poฤรญtali sย cenou 0,1 โฌ/kWh. Predpokladanรฝ ฤas prevรกdzky je 8 000 h/rok. Za tรฝchto predpokladov bol roฤnรฝ prรญjem 1,09 miliรณna eur, kย tomu prislรบchajรบce investiฤnรฉ nรกklady P15yrs, 5 % predstavujรบ 11 miliรณnov eur (obr. 3). Ak bude prijateฤพnรก miera nรกvratnosti 10 %, prรญpustnรฉ investiฤnรฉ nรกklady budรบ niลพลกie, P15yrs, 10 % = 8 miliรณnov eur.
Palivovรฉ ฤlรกnky na vodรญk
Skรบmanรฉ palivovรฉ ฤlรกnky (Pฤ) na vodรญk (H2) sรบ vhodnรฉ na pohon automobilov, to znamenรก aj na premenlivรบ prevรกdzku. Vย nasledujรบcich odsekoch uvedieme prรญklad ich integrovania do sรบstavy vykurovania aย TV aย vรฝsledky analรฝzy vรฝroby elektriny zo slneฤnej energie na vรฝrobu vodรญka elektrolรฝzou aย vรฝroby elektriny vย palivovom ฤlรกnku.
Integrovanie Pฤ do sรบstavy vykurovania aย TV
Na obr. 4 je znรกzornenรฝ Sankey diagram palivovรฉho ฤlรกnku CELERITY, na obr. 5. typickรก aย odporรบฤanรก schรฉma zapojenia Pฤ do sรบstavy vykurovania aย prรญpravy TV.
Vรฝroba elektriny fotovoltickรฝmi panelmi
Vย tab. 1 je uvedenรก priemernรก dennรก aย mesaฤnรก vรฝroba elektriny fotovoltickรฝmi panelmi so ลกpiฤkovรฝm vรฝkonom pribliลพne 50 kWp, ktorรฉ boli predmetom skรบmania. Vย tab. 1 je uvedenรก aj dennรก aย mesaฤnรก vรฝroba vodรญka vย elektrolyzรฉri vody elektrickou energiou vyrobenou fotovoltickรฝmi panelmi aย vรฝroba elektrickej energie zย vodรญka pomocou Pฤ.
Na zรกklade roฤnรฝch รบdajov uvedenรฝchvย tab. 1 mรดลพeme konลกtatovaลฅ, ลพe zย 52,7 MWh elektriny vyrรกbanej zo slneฤnej energie moลพno vย elektrolyzรฉri vyrรกbaลฅ 10 755 Nm3 vodรญka aย nรกsledne pomocou Pฤ pribliลพne
17,7 MWh elektriny. รฤinnosลฅ vรฝroby elektriny touto cestou je tak pribliลพne 33,5 %.
Vย tab. 1 uvรกdzame aj predpokladanรฝ priemernรฝ mesaฤnรฝ aย roฤnรฝ prรญjem za elektrinu za predpokladu, ลพe sa elektrina bude vyrรกbaลฅ aย predรกvaลฅ vย ฤase ลกpiฤiek za cenu 0,16 โฌ/kWh. Mรดลพeme konลกtatovaลฅ, ลพe vzhฤพadom na to, ลพe roฤnรฝ prรญjem za elektrickรบ energiu vyrรกbanรบ takรฝmto spรดsobom je iba 2 820 eur, vybudovanie takรฉhoto systรฉmu nie je zย podnikateฤพskรฉho hฤพadiska rentabilnรฉ.
Zรกver
Palivovรฉ ฤlรกnky nie sรบ zย hฤพadiska nรกkladov efektรญvnejลกie ako konvenฤnรฉ zdroje na premenu energie, sรบ vลกak vhodnรฉ na:
- vyuลพรญvanie obnoviteฤพnรฝch zdrojov energie,
- efektรญvnu kombinovanรบ vรฝrobu elektriny aย tepla,
- vรฝrobu pary, TV, na vykurovanie aย zรกroveล mรดลพu slรบลพiลฅ ako zdroj energie na chladenie.
Zย tohto dรดvodu je dรดleลพitรฉ vedieลฅ, ako ich integrovaลฅ do priemyselnรฝch alebo komunรกlnych energetickรฝch systรฉmov aย sledovaลฅ ich vรฝvoj.
Autori pรดsobia v spoloฤnosti JOMUTI Kft. v Budapeลกti.
Obrรกzky: autori
Literatรบra
1. www.fuelcellenergy.com.
2. www.hydrogenics.com.
ฤlรกnok bol uverejnenรฝ v ฤasopise TZB Haustechnik 4/2018.