Energikonvertering ved Solid Oxide Electrolyser Cells

More documents

Recommendations

Info

KAPITEL 1. INDLEDNING mulere flere dages varme, derfor lukkes en del af den decentrale produktion i sommermånederne. Dette sker f.eks. i Frederikshavn, hvor der både er et affaldskraftvarmeværk og et kraftvarmeværk, som bruger naturgas. Naturgaskraftvarmeværket startes kun i vinterperioden, for at dække varmebehovet. Det betyder samtidig, at det ikke leverer elektrisk energi om sommeren [Forsyningen, 2008]. Vindmøllerne producerer heller ikke elektrisk energi, da det er vindstille, hvilket betyder at en betydelig import af elektrisk energi må forekomme i Frederikshavn. Ses der på priserne i 2003 for elektrisk energihandel med Tyskland, blev der eksporteret 6,8 mio MWh til en gennemsnitspris på DKK 21,89 pr. MWh, mens der blev importeret 9,4 mio MWh til gennemsnitlig DKK 26,37 pr. MWh [Fich et al., 2007]. Dette giver økonomisk incitament til at beholde overproduktion af elektrisk energi nationalt. Et reelt alternativ til eksport og en måde at regulere vindmølleproduktionen er at lagre den elektriske energi. Et andet incitament til at beholde overproduktion af elektrisk energi nationalt er muligheden for at blive uafhængig af olie til transportsektoren ved at lave brændstof af overskydende elektrisk energi. At omlægge energibæreren i transportsektoren fra fossilt brændstof til f.eks. syntetisk brændstof produceret af Danmarks overproduktion af elektrisk energi, er en måde at løse to problematikker på. Incitamenter: • Beskyttelse mod nedbrud af elnet • Mere regulering giver mulighed for flere vindmøller i systemet • Økonomisk incitament i forhold til handel med nabolande • Mindre afhængighed af fossile brændstoffer • Dyre søkabler er unødvendige En løsning kan være at benytte elektrolyseteknologi som lagringsmetode. Den overskydende elektriske energi kan derved enten lagres som f.eks. brint, eller bruges til at skabe andre energibærere. 16
Kapitel 2 Problempræsentation Som udgangspunkt er Vestdanmark valgt i rapporten, da elnettet her indeholder mange vindmøller. Dette skyldes at den største vindkraftressource er tilgængelig her. Problematikken med mange vindmøller i elsystemet udløses af at vindmængden ikke følger elforbruget. Der er behov for reguleringsmetoder, som både kan beskytte elnettet for overbelastning ved kritisk eloverløb og eloverløb ved overproduktion. Der ses på en reguleringsmetode vha. lagring ved energikonvertering. 2.1 Problemformulering • Hvordan kan elektrolyseteknologi bruges som en lagringsmetode for overskydende elektrisk energi? • Med hvilken effektivitet kan flydende syntetiske brændstoffer produceres vha. elektrolyseteknologi, og hvad skal der til, for at det er økonomisk rentabelt? 2.2 Problemafgrænsning Temaet for dette semester er ‘Modellering og analyse af energitekniske systemer’. I den sammenhæng og på baggrund af den valgte problemstilling, konstrueres derfor en model til analyse af det vestdanske elforbrug og produktion, i samarbejde med en elektrolyseteknologi til energikonvertering. Der bruges i den forbindelse forsøgsdata fra Risø DTU til at validere modellen. Det er ikke muligt i denne rapport at beskrive alle aspekter af elektrolyseteknologier. Derfor angives følgende begrænsninger: • Der arbejdes med SOEC. • Modellen for elektrolysen i SOEC stakken er i steady state, hvor temperatur og tryk ikke ændres i drifttiden. • Der tages udgangspunkt i celle- og stakdesign fra Risø DTU og Topsøe Fuel Cells. • Stakken indeholder som udgangspunkt 500 celler. 17
Page 1: Energikonvertering ved Solid Oxide
Page 5: Forord Denne rapport er udarbejdet
Page 8 and 9: - forsat fra foregående side Symbo
Page 10 and 11: INDHOLDSFORTEGNELSE 7 Konklusion 79
Page 12 and 13: eguleres. Der er derfor lagrings- o
Page 14 and 15: KAPITEL 1. INDLEDNING kan indgå i
Page 19 and 20: Kapitel 3 SOEC-teknologi Som muligh
Page 21 and 22: 3.3. ELEKTROLYSE AF KULDIOXID OG VA
Page 27 and 28: 3.4. ELEKTRISK MODSTAND I CELLEN 3.
Page 29 and 30: 3.5. TERMODYNAMIK I SOEC Tabel 3.2:
Page 31 and 32: 3.5. TERMODYNAMIK I SOEC Da energio
Page 33 and 34: 3.6. VIRKNINGSGRADER kan distrueres
Page 35 and 36: 3.7. ANVENDELSE AF ELEKTROLYSEPRODU
Page 37 and 38: 3.7. ANVENDELSE AF ELEKTROLYSEPRODU
Page 39 and 40: Kapitel 4 SOEC-anlæg I dette afsni
Page 41 and 42: 4.1. OPBYGNING AF SOEC-ANLÆG Ved (
Page 43 and 44: 4.2. PRODUKTIONSPRIS FOR BRINT Figu
Page 45 and 46: 4.3. BEREGNING AF OPSTARTSTID • D
Page 47 and 48: 4.3. BEREGNING AF OPSTARTSTID Dette
Page 49 and 50: 4.3. BEREGNING AF OPSTARTSTID hvor
Page 51 and 52: 4.3. BEREGNING AF OPSTARTSTID 4.3.1
Page 53 and 54: 4.3. BEREGNING AF OPSTARTSTID Af fi
Page 55 and 56: 4.4. ELEKTRISK ENERGIKONVERTERING T
Page 57 and 58: 4.4. ELEKTRISK ENERGIKONVERTERING i
Page 59 and 60: Kapitel 5 Modellering af SOEC Dette
Page 61 and 62: 5.3. MODEL FOR ELNETTET 5.3 Model f
Page 63 and 64: 5.3. MODEL FOR ELNETTET I den førs
Page 65 and 66: 5.4. MODEL AF SOEC-ANLÆG 5.4.1 Opb
Page 67 and 68:
5.4. MODEL AF SOEC-ANLÆG Figur 5.8
Page 69 and 70:
5.4. MODEL AF SOEC-ANLÆG ved en ma
Page 71 and 72:
5.6. SYSTEMVIRKNINGSGRAD Det ses fr
Page 73 and 74:
Kapitel 6 Økonomisk betragtning Ø
Page 75 and 76:
6.2. INDTÆGTER fra 15 ◦C til 400
Page 77 and 78:
6.4. RESULTATDISKUSSION Ud fra form
Page 79 and 80:
Kapitel 7 Konklusion I rapportens i
Page 81 and 82:
Kapitel 8 Perspektivering I 1960’
Page 83:
8.2. PLACERING Tabel 8.1: Fordele o
Page 86 and 87:
Energistyrelsen 1 [2008]. Elprodukt
Page 88 and 89:
LITTERATUR Steele [2000]. Steele, B
Page 90 and 91:
v_stack = 0.0158 m^3 A.1.3 Densitet
Page 92 and 93:
A. APPENDIKS - BEREGNINGER %Effektt
Page 94 and 95:
A.2 Udregninger af ∆H i EES Figur
Page 97 and 98:
B Appendiks - Supplerende materiale
Page 99 and 100:
B.1. SOFC B.1.2 Cellernes reaktion
Page 101 and 102:
B.2. METANOLBRÆNDSELSCELLER B.2 Me
Page 103:
B.3. HÅNDTERING AF STOFFER B.3 Hå
show all

Energikonvertering ved Solid Oxide Electrolyser Cells

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

Delete template?

Save as template?