Brint - Elektrolyse i Danmark - Energinet.dk

More documents

Recommendations

Info

A SOFC O2 O 2- H2O og/eller CO2 H2 og/eller CO Systemudvikling På billedet fremviser en medarbejder hos Topsoe Fuel Cell et eksempel på en SOEC-elektrolysator. + - Udviklingen af komplette elektrolysesystemer er en vigtig brik i at bringe konkurrencedygtig elektrolyse på markedet. Omkostningerne til systemet omkring elektrolysestakken udgør i mange tilfælde 50-70 % af prisen på det komplette anlæg. Systemudviklingen og systemopbygningen inden for de tre elek- trolyseteknologier har mange ligheder, og den kompetence, der over de kommende år bliver opbygget på de tidlige markeder, vil derfor komme alle teknologier til gode. Udviklingen af elektrolysesystemer har generelt ikke været højt prioriteret inden for forskning og udvikling i denne sektor, og der ses derfor i dag en lang række meget komplicerede systemer på markedet. Enkelte virksomheder og forskningsmiljøer har dog gjort meget ud af systemudviklingen, og der findes derfor en række interessante koncepter, som kan udnyttes og videreudvikles med store fordele. B SOEC O2 O 2- Foto: Topsoe Fuel Cell A/S Figur 6.1 Principskitse af Solid Oxide brændselscelle (A) og Solid Oxide elektrolysator (B) e - e - + - H2O og/eller CO2 H2 og/eller CO Principskitse af en reversibel Solid Oxide celle (SOC). En sådan elektrokemisk celle består af en tynd elektrolytbelægning (hvid) med elektroder på begge sider. Cellen kan enten opereres som en brændselscelle (SOFC -A), der producerer elektricitet på basis af H2 eller CO fra den negative elektrode og O2 fra den positive elektrode. Når den opereres i den modsatte tilstand som en elektrolysecelle (SOEC - B), bliver elektricitet brugt med H2 og CO som produkter på basis af H2O og CO2 fra den negative elektrode og O2 fra den positive elektrode. Illustration af Søren Højgaard Jensen/Risø DTU Indsatsen inden for systemudvikling går i dag imod at reducere energitabet ved kompression af brinten, at reducere omkostninger ved oprensning af procesvand og den producerede brint, at minimere antallet af pumper, sensorer og ventiler. Herudover er der fokus på udvikling af simpel og billig styring, modulariserede koncepter og genvinding af varme, hvor dette er relevant. Alle disse tiltag er rettet mod omkostningsreduktion, større pålidelighed og levetid samt højere virkningsgrad gennem bedst mulig udnyttelse af stakken i den enkelte anvendelse. Inden for AEC er målet at reducere stak-priser og volumen til omtrent det halve af nuværende status inden for de kommende to år. Inden for PEM er målet at udvikle de første testsystemer inden for de kommende et-to år. Inden for SOEC er målet at opbygge de første koncept testsystemer inden for de kommende tre år. Elektrolysestrategi 22
7. Finansiering I det følgende afsnit gives en tentativ opgørelse af behovet for yderligere forsknings-, udviklings- og demonstrationsaktiviteter målt i mio. DKK/år for årene 2009-2011. Der vil også i perioden efter 2011 være behov for støttede aktiviteter. Omfanget heraf vil afhænge af udfaldet af revisionen af elektrolysestrategien ultimo 2011. AEC Kontinuerlig forskning og udvikling i mere effektive elektroder, forbedret stakdesign med højere temperatur og driftstryk, modulær systemopbygning, samt transformatorløs kraftforsyning m.v. vil nødvendiggøre nedenstående offentlige støtte for i 2018 at kunne nå følgende mål: ❚ 90 % system virkningsgrad ved 400 mA/cm2 ❚ 100 Bar tryk ❚ 200 ˚C ❚ Halvering af prisen på elektrolysestak 2009-2011 Aktivitet udvikling, test, demo og fremstillingsmetoder Yderligere F&U støtte mio. DKK 3 i perioden PEM Udvikling af PEM elektrolyseteknologi vil drage fordel af de eksisterende aktiviteter inden for PEM-brændselsceller. PEM-elektrolyse aktiviteterne vil være fordelt over materiale og komponent F&U, celle og stakudvikling, systemudvikling og demonstration. Ved PEM elektrolyse forstås i udgangspunkt såvel LT-PEM som HT- PEM. Idet målene for HT-PEM ikke er kvantificeret i denne strategi bør kun en lille del af det ønskede beløb tilfalde området HT-PEM. ❚ Indsatsen kan gøre Danmark internationalt førende indenfor PEM-elektrolyse ❚ Danne grundlag for en produktion af elektrolyseceller, -stakke og -systemer ❚ Implementere PEM-elektrolyse i mikro-kraftvarmeanlæg ❚ Reducere elektrolyseanlægspriserne gennem masseproduktion 2009-2011 Aktivitet Udvikling af materialer og fremstillingsprocesser, test Yderligere F&U støtte mio. DKK 12,5 i perioden SOEC Det er visionen at skabe en elektrolyseteknologi, der omkostningseffektivt kan skaleres til industriel størrelse, så teknologien kan benyttes som en betydende og effektiv byggesten i omlægningen af den danske energisektor med indfasning af stadig større mængder fluktuerende produktion fra vedvarende energianlæg og med deraf følgende reduktion af CO2-emission. Denne omlægning forudsættes at kunne foregå inden for rammerne af den eksisterende infrastruktur. I perioden 2009-2011 forventer aktørerne at kunne løse aktuelle problemer omkring levetid, at have valgt velegnede materialer og fremstillingsmetoder samt fastlagt stakdesign, som giver en forventet pris, der er konkurrencedygtig for et kommercielt produkt. Demonstrationsfasen, hvor anlæg med acceptabel lav degraderingsrate er demonstreret henover en periode på et par år, vil følge efter 2011. Der er gode chancer for, at demonstrationsfasen for SOEC kan blive billigere og hurtigere end sædvanligt for den slags produkter, idet TOFC sandsynligvis råder over et kommercielt produktionsapparat til fremstilling af celler (SOEC og SOFC forventes at ligne hinanden). Der er således en god chance for, at ”first mover” i SOEC-feltet kan blive dansk. Som følge af den højere elvirkningsgrad og muligheden for at konvertere CO2 til syntesegas forventes SOEC at være særlig attraktiv til centrale og større decentrale anlæg fra i størrelsesordnen 100 kW og større. TOFC bruger pt et-to mandår/år på elektrolyse, hvilket skal ses i sammenhæng med den meget betydelige brændselscelleindsats. Den offentligt støttede indsats (primært hos Risø DTU) forventes i 2009 at ligge på knap 10 mandår/år (Se projektlisten side 24). Fremover vil indsatsen skulle intensiveres, både inden for mandskab og udstyr. Skulle elektrolyseindsatsen stå alene (og ikke lægge sig oven på den store indsats inden for SOFC) ville omkostningerne skulle være langt større. 2009-2011 Aktivitet Eksplorativ Yderligere F&U støtte mio. DKK 20 i perioden Elektrolysestrategi 23
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 and 14: anen gør det sammen med de metalba
Page 15 and 16: Danmark) fordelt på både forsknin
Page 17 and 18: hyldevarer. I Italien koncentrerer
Page 19 and 20: 6.1 Alkalisk elektrolyse (AEC) Mark
Page 21: 6.3 Solid Oxide Electrolysator Cell
Page 25 and 26: Appendix A: Aktører inden for elek
Page 27: Appendix B: Virkningsgrader, øvre

Brint - Elektrolyse i Danmark - Energinet.dk

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?