integration of solid oxide fuel cells and ... - Ea Energianalyse

Dansk resumé
Det vil blive undersøgt, om det er muligt at integrere en Solid
Oxide BrændselsCelle (SOFC) med et absorptionsairconditionanlæg
(ABS).
Først laves en markedsundersøgelse på baggrund af økonomiske
overslagsberegninger. Denne viser, at SOFC-ABS-systemet passer
godt til to markedssegmenter - Auxiliary Power Unit (APU) til
skibe og Distributed Generation (DG) til et hotel. Hotellet konkluderes
at være det mest egnede til SOFC-ABS-kombinationen, og
denne case danner derfor grundlag for resten af projektet.
En termodynamisk nul-dimensional steady state model af SOFC-
ABS-systemet udvikles for at beregne ydelsen af det integrerede
system. Den termodynamiske model er hovedsageligt baseret på
teori men også delvist på empirisk viden fra industrien.
Flere forskellige systemkonfigurationer modelleres. Det viser
sig, at dobbelteffekt absorptionskredsløbet giver den bedste ydelse.
I hvert fald hvis luften til brændselscellen forvarmes af den
spildvarme, der er tilbage i udstødningsgassen efter ABS-anlægget.
Et vådkøletårn er nødvendigt, hvis dobbelteffekt-ABS-anlægget
skal bruges i omgivelser med en temperatur på over 20 ◦ C - ellers
kommer desorbertemperaturen over de 150 ◦ C, der normalt anses
for at være den øvre grænse.
Systemet er simuleret med en standardparameterkonfiguration,
hvorefter en parameter ændres ad gangen for at fastlægge, hvordan
den influerer på systemets ydelse. Derudover laves en følsomhedsanalyse
for at vise, hvor følsomt systemet er over for den præcise
værdi af de skønnede parametre. Ud fra disse undersøgelser findes
en optimal parameterkonfiguration.
I et klima med en temperatur på 30 ◦ C og en relativ fugtighed
på 40%, vil det optimerede system, ved et brændselsinput (af
metan) på 100kW, give ca. 50kW elektricitet, 59kW køling og 3kW
vandopvarmning.
Tre cases med hoteller i forskellige egne viser, at SOFC-ABSsystemet
er passende til meget varme klimaer, der samtidigt har
lav luftfugtighed. Hvis der derimod er høj luftfugtighed, kan
absorptionsanlægget ikke køre ved høje omgivelsestemperaturerer.
Simuleringerne og beregningerne viser, at det er muligt at
integrere en SOFC-brændselscelle med et absorptionskøleanlæg og
tyder desuden på, at det også kunne være en økonomisk fordel.