Ogniwa paliwowe SOFC jeszcze w tej dekadzie

Ekoportal.eu - ochrona środowiska ekologia ochrona przyrody recykling biopaliwa GMO odpady
Ogniwa paliwowe SOFC jeszcze w tej dekadzie
Departament Energetyki USA (DOE - U.S. Department of Energy) informuje, że Delphi Corp. wykonała kolejny krok
na drodze do wprowadzenia na rynek technologii ogniw paliwowych ze stałym utleniaczem (SOFC) jeszcze w tej
dekadzie. Prowadzony przez Delphi zespół we współpracy z Biurem Paliw Kopalnych (Office of Fossil Energy),
osiągnął cele I części programu SECA (Solid State Energy Conversion Alliance).
W kwietniu Delphi zakończyła testy pierwszego etapu programu, a w maju zatwierdził je Departament Energetyki
USA. Etap zakładał osiągnięcie czterech kluczowych celów w zakresie wydajności oraz kosztów i – jak stwierdził
Departament – ogniwo SOFC opracowane przez Delphi wszystkie je osiągnęło.
- Moc szczytowa – Demonstracyjny system Delphi wytwarzał moc szczytową 4,24 kW na zasilaniu metanem
(podstawowym składnikiem gazu ziemnego), osiągając założony cel mocy szczytowej w przedziale 3 – 10 kW.
- Sprawność szczytowa – System Delphi wykazał sprawność szczytową 37%, przekraczając wartość 35% założoną jako
konieczna do osiągnięcia w I etapie programu SECA.
- Spadek mocy – Demonstracyjny system Delphi spełnił wymaganie w zakresie trwałości, gdyż spadek mocy wyniósł
dla niego zaledwie 7 procent po 1500 godzinach pracy.
- Koszty wytwarzania – Ze swoim szacownym kosztem 770 USD na kW system Delphi również spełnił założone
wymagania maksimum 800 USD na kW łącznej mocy urządzenia przy masowej produkcji.
"Zespół Delphi zdał ważny test" - mówi Surdoval. Osiągając cele założone dla I etapu programu SECA Delphi
dostarczyła Państwowemu Laboratorium Technologii Energetycznych (National Energy Technologies Laboratory)
Departamentu Energetyki w pełni działający system demonstracyjny o zwartej konstrukcji, spełniający wymagania
przestrzenne narzucane przez liczne zastosowania ruchome i stacjonarne. Wiodące osiągnięcia na poziomie systemu
znacznie ułatwią zespołowi Delphi wprowadzenie na rynek w 2011 roku modułowego systemu zasilania na ogniwach
SOFC, mogącego znaleźć szerokie zastosowania.
W ramach programu SECA Delphi - wraz z naukowo-technologiczną firmą Battelle i jej północno-zachodnim
oddziałem Pacific Northwest Division, jak również z samym Departamentem Energetyki - prowadziła intensywne
prace nad zmniejszeniem kosztu systemu, jego masy i objętości, z jednoczesnym zwiększeniem sprawności i trwałości.
W opinii Departamentu Energetyki USA ogniwa paliwowe ze stałym utleniaczem (SOFC) stanowią jedną z najbardziej
obiecujących dróg rozwoju w dziedzinie urządzeń do sprawnego i czystego wytwarzania energii elektrycznej,
przeznaczonych do licznych zastosowań mobilnych i stacjonarnych. Rozpoczęty w 2001 roku i koordynowany przez
DOE program SECA obliczono na 10 lat i podzielono na trzy etapy. Jego ostatecznym celem jest opracowanie
technologii ogniw paliwowych SOFC, których masowe zastosowanie pozwoliłoby zmniejszyć uzależnienie USA od
importowanej ropy i złagodzić obciążenie środowiska naturalnego. Cele nakreślone dla I etapu programu wymagały od
najlepszych w branży zespołów badawczo-rozwojowych dokonania znaczącego postępu w zakresie redukcji kosztów
oraz zwiększenia sprawności i trwałości ogniw.
Główny problem stanowi technologia, trudna do opracowania ze względu na fakt, że bazuje na zupełnie nowej klasie
wielowarstwowych materiałów ceramicznych. Ponadto bateria ogniw paliwowych SOFC musi charakteryzować się
dużą mocą i małymi wymiarami umożliwiającymi praktyczne zastosowanie, trwałością zapewniającą wiele lat
bezawaryjnej pracy oraz opłacalnością zarówno dla producenta, jak i nabywcy.
"Jesteśmy dumni z postępu, jaki osiągnęliśmy przez ostatnie siedem lat w trakcie opracowywania tej technologii.
Pragniemy utrzymać wiodącą pozycję i naszą innowacyjną technologię SOFC wprowadzić na światowe rynki" - mówi
Guy Hachey, prezes Delphi Powertrain Systems. "Stajemy przed doskonałą szansą zbudowania czystszego i
wydajniejszego źródła energii elektrycznej nie tylko do pojazdów, ale i zastosowań stacjonarnych."
"Delphi i Departament Energetyki USA będą kontynuować współpracę w ramach programu SECA" – mówi Mary
Gustanski, dyrektor ds. technologicznych w Delphi Powertrain Systems. "Drugi etap realizacji programu rozpoczniemy
wspólnie z DOE" – dodaje Gustanski.
Będzie to trzyletni kontrakt między Delphi a DOE, z podziałem kosztów, a jego cele to zmniejszenie kosztów
produkcji systemów SOFC do poziomu poniżej 600 USD za kW, zwiększenie sprawności o co najmniej 40 procent i
dalsze zwiększenie gęstości mocy. Zespół Delphi będzie także pracował nad zwiększeniem trwałości, szczególnie w
aspekcie odporności na cykle temperaturowe.
Głównym i ostatecznym celem trzeciego, ostatniego etapu programu SECA jest uzyskanie systemu zasilania
pracującego na ogniwach SOFC o sprawności nie mniejszej niż 40 procent i kosztach wytwarzania maksimum 400
USD/kW. Takie parametry otworzą drogę do mobilnych i stacjonarnych zastosowań tej ultraczystej technologii
strona 1 / 2
Ekoportal.eu - ochrona środowiska ekologia ochrona przyrody recykling biopaliwa GMO odpady
Ogniwa paliwowe SOFC jeszcze w tej dekadzie
generacji energii elektrycznej – od niewielkich urządzeń zasilania pomocniczego o kilowatowych mocach do
samochodów ciężarowych i budynków mieszkalnych do dużych, przemysłowych i komunalnych generatorów SOFC o
mocach rzędu megawatów.
"Osiągnięcie celów aliansu SECA ma duże znaczenie dla USA w aspekcie ekonomicznym, środowiskowym oraz w
aspekcie bezpieczeństwa energetycznego" - mówi Surdoval z Departamentu Energetyki USA. Urządzenia i systemy na
wielopaliwowych ogniwach SOFC Delphi będą nie tylko czystymi i wydajnymi źródłami energii elektrycznej dla
wszystkich pojazdów – od najmniejszych do największych, ale ich modułowa budowa pozwoli też wykorzystać efekt
skali w produkcji większych, stacjonarnych generatorów energii elektrycznej o praktycznie zerowych emisjach
atmosferycznych, co jest głównym celem inicjatywy FutureGen.
Delphi pracuje nad urządzeniami SOFC od roku 1999. Po zademonstrowaniu w 2001 roku generatora SOFC pierwszej
generacji, Delphi w ramach programu SECA nawiązała współpracę z Battelle, ukierunkowaną na ulepszenie
technologii samych ogniw oraz technologii ich łączenia w stosy, podczas gdy sama nadal pracowała nad integracją
systemu, technologią montażu, wymiennikami ciepła, reaktorem do reformowania paliwa, układami kondycjonowania
energii, elektroniką sterującą oraz technologią innych podzespołów.
W porównaniu z systemem pierwszej generacji z 2001 roku prowadzony przez Delphi zespół zmniejszył objętość i
masę urządzenia o 75 procent. Już pod koniec 2004 roku zespół Delphi mógł zademonstrować Departamentowi
Energetyki USA testowe egzemplarze ogniw o gęstości mocy większej niż zakładana jako cel programu SECA do
osiągnięcia w 2011 roku.
"Najnowsze próby ponownie wykazały ponadprzeciętną wartość gęstości mocy ogniw, lecz tym razem w całych,
kompletnych stosach, zmontowanych i pracujących w niewielkich obudowach o wymiarach średniej walizki (2,3 stopy
sześciennej/65 litrów)" - mówi Mary Gustanski.
Poza niewielkimi wymiarami ogniwa SOFC mają jeszcze inną ważną zaletę – wysoką sprawność przetwarzania paliwa
na energię elektryczną, szczególnie gdy istnieje możliwość wykorzystania produktu ubocznego o wysokiej
temperaturze na równi z energią elektryczną, z dużą wydajnością produkowaną przez ogniwo. Ogniwa SOFC można na
przykład sprząc z turbinami napędzanymi wytwarzanym przez nie produktem ubocznym – wtedy potencjalnie można
wytwarzać energię ze sprawnością cieplną od 55 do 80 procent (w zależności od wielkości urządzenia i zastosowanego
paliwa). Jest to sprawność o wiele wyższa niż współczesnych typowych elektrowni opalanych węglem kamiennym,
osiągających sprawność cieplną 35 do 40 procent. Poprzez kogenerację energii wytwarzanej na miejscu – w zakładach
przemysłowych, firmach handlowych czy nawet budynkach mieszkalnych – wykorzystanie wysokiej jakości energii
cieplnej w skojarzeniu z ogniwami paliwowymi SOFC pozwala uzyskać sprawność CHP (skojarzonej energii
elektrycznej i cieplnej) na poziomie nawet 90%. Podobnie w wielkich samochodach ciężarowych, stosując pomocnicze
generatory SOFC jako źródła energii elektrycznej i cieplnej w czasie postoju pojazdu można zaoszczędzić 85 procent
paliwa, które obecnie spalają silniki tych pojazdów pracujące na biegu jałowym w czasie postoju, i w podobnym
stopniu zredukować emisję szkodliwych substancji do atmosfery.
Obecnie w skali całego kraju, silniki amerykańskich ciężarówek długo pracujące na biegu jałowym spalają rocznie
około miliarda galonów paliwa – a to już stanowi znaczny potencjał oszczędności paliw i zmniejszenia emisji
atmosferycznych.
O ile niewielkie rozmiary i sprawność mają duże znaczenie dla wielu potencjalnych zastosowań, być może
najważniejszą podstawową zaletą ogniw SOFC jest – wynikająca wprost z zasady ich działania - możliwość zasilania
paliwami różnego rodzaju. Po wprowadzeniu relatywnie niewielkich zmian generatory SOFC może zasilać każde
paliwo konwencjonalne i alternatywne – gaz ziemny, konwencjonalne paliwa ropopochodne (jak benzyna
niskosiarkowa, olej napędowy i propan), wysokosiarkowe paliwa wojskowe (w rodzaju JP-8 i paliwa do silników
odrzutowych), paliwa odnawialne z biomasy charakteryzujące się niską emisją CO2 (etanol, metanol i bio – olej
napędowy), syntetyczne paliwa płynne produkowane z węgla i gazu ziemnego oraz paliwa inne niż węglowodorowe –
np. wodór i amoniak.
Źródło: mojeauto.pl
strona 2 / 2