Brint - Elektrolyse i Danmark - Energinet.dk

More documents

Recommendations

Info

5. Udviklingspotentialet for teknologien AEC Den alkaliske teknologi anvendes i dag kommercielt udeluk- kende til produktion af brint til industriformål. Derudover er der et spirende marked for demonstrationsanlæg som H2Logic og GreenHydrogen.dk har leveret til i Danmark. Der er tilbage i tiden bygget anlæg på over 100 MW i forbindelse med kunstgødningsfabrikker. Hvis den del af den tilførte elektricitet, der ikke omsættes til brintproduktion, kan udnyttes til varme, kan den samlede energivirkningsgrad blive ganske høj, over 95 %. Også helt små anlæg på et par kW til on site forsyning af små CHP anlæg og optankning af lette køretøjer, kan af prismæssige årsager med fordel anvende alkalisk teknologi. Nye stakdesign især anvendeligt til små anlæg har potentiale for at reducere prisen på elektrolysestakken med 60–70 %. I Danmark er udviklingen af AEC især koncentreret hos HIRC, Risø DTU og GreenHydrogen.dk. PEMEC De eksisterende PEMEC anlæg demonstrerer allerede en del af potentialet i PEM teknologien i form af kompakte, simple og sikre anlæg, der producerer tryksat brint. Den slags enheder er f.eks. under demonstration i Nakskov i forbindelse med 1-2 kW PEMFC-kraftvarmeenheder. Overskudsvarmen fra sådanne PEMEC enheder vil umiddelbart kunne bruges sammen med varmen fra PEMFC-kraftvarmeenhederne. Der er et udviklingspotentiale, som aktørerne vurderer vil føre til en generel reduktion af fabrikationsomkostningerne og forøgelse af virkningsgraden. Udviklingen forventes dels drevet af den rivende udvikling på PEMFC-området, dels af et selvstændigt udviklingsspor. Lavere materialeomkostninger kan opnås ved brug af PEMFC resultater inden for nye elektrolytmembraner samt fra nye ikke-platin metalholdige katalysatormaterialer, der p.t. er under udvikling til lavtemperatur PEMEC. Øget virkningsgrad forventes bl.a. at kunne opnås ved øget driftstemperatur. De gode resultater med højtemperatur PEMFC lover godt for dette udviklingsspor. Det forventes ikke på kort sigt, at højtemperaturcellerne vil blive helt termoneutrale, som det er muligt med SOEC, men i kraft af, at overskudsvarmen produceres ved temperaturer mellem 150 og 200 ºC, vil den kunne anvendes til dampfremstilling eller sendes ud i fjernvarmenettet, hvorved den samlede virkningsgrad kan blive meget høj. Udvikling af regenerative brændselsceller, hvor elektrolyse og brændselscellefunktion foregår i samme celle, har ligeledes potentiale for reduktion af fabrikations- og driftsomkostninger. I Danmark er udviklingen af PEM elektrolyse især koncentreret hos DTU Kemi og IRD. En af aktiviteterne er at udvikle en højtemperatur PEMEC-celle med udgangspunkt i samme teknologi som for højtemperatur PEMFC. Det første trin er at vælge et passende bærermateriale til iltelektroden og vise, at det er stabilt i det relevante interval af temperatur og cellepotential. En anden af aktiviteterne er at udvikle lavtemperatur PEMECanlæg med udgangspunkt i erfaringerne fra PEMFC. I den forbindelse er der indledt samarbejde med ECN i Holland og canadiske firmaer, der regnes blandt de førende PEMEC-aktører. Der er etableret samarbejde indenlands i form af et forsknings- center (HyCycle) og internationalt i form af dansk deltagelse i et EU-projekt under 7. rammeprogram (WELTEMP). SOEC En af de specifikke fordele ved SOEC sammenlignet med konventionel elektrolyseteknologi er dens evne til at lave kombineret H2O- og CO2-elektrolyse og dermed muligheden for at lave billig syntetisk (ikke-fossilt) brændsel til f.eks. transportsektoren. Elektrolyseprocesssen er varmeforbrugende (endoterm). Dette og den høje driftstemperatur betyder, at der (stort set) ikke produceres spildvarme, hvilket giver en meget høj virkningsgrad – betydeligt højere end for lavtemperatur-elektrolyse. Den høje temperatur bevirker også, at der kan anvendes relativt billige elektrode- og elektrolytmaterialer (ingen ædelmetaller). Yderligere forøgelse af virkningsgraden og forbedring af økono- mien kan opnås ved at tryksætte SOEC. Tryksætningen kan opnås ved fordampning af højtryks fødevand (flydende) vha. lavkvalitetsvarme og forventes derfor at være billig sammenlignet med andre tryksætningsmetoder. Den høje driftstemperatur og et højt tryk gør det muligt at integrere den videre katalyse af syntesegassen til syntetisk brændsel i ét system. Det er vist at ”state-of-the-art” SOFC celler er reversible, og disse er således et godt udgangspunkt for udviklingen af SOEC-celler. For en dansk satsning inden for området er det således en fordel, at udviklingen kan bygge videre på den store kompetence, der findes i Danmark på SOFC-området. Her har der de seneste 20 år været satset kraftigt såvel inden for grundlæggende F&U som inden for udvikling af billige produktionsmetoder og moduludvikling, og der findes i Danmark egentlige anlæg til produktion af celler. Denne F&U-indsats – der i takt med, at teknologien nærmer sig det kommercielle marked, er øget betragteligt inden for de seneste 5 år – har i 2008 et omfang af 160 mandår/år (i Elektrolysestrategi 14
Danmark) fordelt på både forskningsinstitutioner (især Risø DTU) og virksomheder (især Topsoe Fuel Cell A/S). 5.1. Aktører Det danske miljø inden for elektrolyse har i løbet af det seneste par år udviklet sig til at bestå af særdeles lovende aktører målt i forhold til den internationale konkurrence. Risø og Topsoe Fuel Cell har haft succes med forskningen indenfor SOEC og har opnået den hidtil højeste ydelse ved høje virkningsgrader, GreenHydrogen.dk er blevet etableret som systemudvikler baseret på et yderst kompetent konsortium af virksomheder og enkeltpersoner, der er startet med at optimere alkalisk elektrolyse, IRD bygger udviklingen af PEM elektrolyse på mange års erfaring med PEM brændselsceller. DTU Kemi bygger udviklingen af HTPEM Figur 5.1 Delsystemer (værdikæde) for et elektrolysesystem Elektrolysesystemer Effekt elektronik DC/AC og eventuelt DC/DC Kølesystemer, evt. varmelager Vandbehandling Kompressor Tørrer System styring Kabinet/Chassis/Indpakning Udvikling og Produktion Elektrolysemodul(er) Elektrolysemodul Ventiler, sensorer, pumper m.v. Internt kølesystem Separator Oprensning Iltsystemer Simpel styring Udvikling og produktion Elektrolysestak(ke) Elektrolysestak Komplet stak PEMEC / SOEC / AEC med tilslutninger til modul komponenter Bipolære plader Forsegling Endeplader Øvrige stakkomponenter F&U på stakniveau Celler Celler og MEAer Elektrolyt Elektroder Katalysatorer F&U på materialeniveau elektrolyse på mange års erfaring med HT-PEM brændselsceller og på mange års grundlæggende forskning inden for katalysatormaterialer til brændsels- og elektrolyseceller. De danske aktører indenfor elektrolyse dækker samlet i store træk den komplette værdikæde for et elektrolysesystem. Samtidig har de danske aktører tilsammen kompetencer inden for alle teknologier og vil dermed kunne skabe konkurrencedygtige løsninger på grundlag af det aktuelle teknologiniveau, og de er i besiddelse af en meget lovende portefølje af nye teknologier og optimeringsmuligheder, som giver løfter om, at danske aktører kan erobre en central position inden for elektrolyse. I nedenstående figur 5.1 er delsystemerne (værdikæden) i et elektrolysesystem illustreret. Elektrolysestrategi 15
Page 1 and 2: Netbalancering med fleksibelt elfor
Page 3 and 4: Resume Strategien omfatter de tre e
Page 5 and 6: Sådan kan Topsoe Fuel Cells stakke
Page 7 and 8: 3. Teknologier til elektrisk transp
Page 9 and 10: Elektrolyse til transportbrændstof
Page 11 and 12: vurderes som begrænsede, da den et
Page 13: anen gør det sammen med de metalba
Page 17 and 18: hyldevarer. I Italien koncentrerer
Page 19 and 20: 6.1 Alkalisk elektrolyse (AEC) Mark
Page 21 and 22: 6.3 Solid Oxide Electrolysator Cell
Page 23 and 24: 7. Finansiering I det følgende afs
Page 25 and 26: Appendix A: Aktører inden for elek
Page 27: Appendix B: Virkningsgrader, øvre

Brint - Elektrolyse i Danmark - Energinet.dk

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?