Energikonvertering ved Solid Oxide Electrolyser Cells
Energikonvertering ved Solid Oxide Electrolyser Cells Energikonvertering ved Solid Oxide Electrolyser Cells
KAPITEL 4. SOEC-ANLÆG vil den ændres under opvarmningen. Det estimeres, at materialernes gennemsnitlige varmekapacitet er stakkens samlede varmekapacitet. For den ideelle udregning af varmekapaciteten kan opstilles en differentialligning, hvori varmekapaciteten for forskellige temperaturer udtrykkes. Dette er imidlertidigt ikke gjort. På graf 4.5 ses ændringen i varmekapaciteten over en større temperaturændring (20 ◦ C - 850 ◦ C). Heraf ses, at den gennemsnitlige varmekapacitet er en god tilnærmelse. Figur 4.5: Ændring af de forskellige varmekapaciteter for materialerne i en SOFC-stak over en større temparaturstigning [Holtappels et al., 2005]. De anvendte varmekapaciteter på graf 4.5 danner grundlag for denne rapports varmekapaciteter. Værdierne på grafen er samlede værdier for en SOFC, der sammen med en brænder og en reformer, befinder sig i en hotbox, se figur 4.6. Figur 4.6: Skematisk illustrering af SOFC, brænder og reformer i en hotbox [Holtappels et al., 2005]. Varmekapaciteterne fra graf 4.5 bruges i disse udregninger, og er baseret på egenskaber for materialerne i de fire enheder på figur 4.6. Set i forhold til denne rapport, kan gyldigheden af værdierne diskuteres, da der ikke er modelleret hverken reformer eller hotbox med i rapportens udregningerne. 46
4.3. BEREGNING AF OPSTARTSTID Dette retfærdiggøres, da reformeren imidlertidig består af en stor del stål, ligesom der også er stål i SOEC-stakken. Det antages, at forskellen for varmekapaciteterne for SOFC-stakken i hotbox og SOECstakken ikke er betydelig. Derudover er katalysatormaterialet i metanolreaktoren næsten det samme som katalysatoren i SOFC’ens reformer [Nielsen 1, 2008]. Derfor antages de at være de samme for SOEC-stakken som for SOFC-stakken. Den gennemsnitlige varmekapacitet findes ved at integrere op over temperaturen, der følger grafen 4.5: cmi ddel = Tsl ut Tst ar t dT J kg K (4.1) Tsl ut − Tst ar t hvor Tst ar t og Tsl ut er henholdsvis start - og sluttemperaturen. Den beregnede middelvarmekapacitet: cmi ddel = 506,5 J kg K Tabel 4.3 og 4.4 er opstillet, for at give et overblik over de anvendte værdier til beregningerne. Nogle værdier er således beregnet længere henne i afsnittet, mens andre er antaget. Tabel 4.3: Anvendte værdier for beregningerne. Symbol Symbolbetydning Værdi As Overfladeareal 0,7872 m 2 Ac Celleareal 0,01 m 2 cmi ddel Gennemsnitlig varmekapacitet 506,5 J kg K ɛ Emissiviteten 0,2 h Varmetransmissionskoefficient 15 W K ·m 2 m Stakkens masse 118 kg nceller Antal celler 500 ˙Qti l f ør t Tilført effekt fra brænder 10000 W σ Stefan-Boltzman konstant 5.67 · 10 −8 W · m −2 · K −4 To Temperaturen på overfladen af stakken med isolering 50 ◦ C 323,15 K Ti Stakkens overflade temperatur ved start 15 ◦ C 288,15 K Tf Stakkens slut temperatur 850 ◦ C 1123,15 K Thotbox Stakkens temperatur i hotbox 400 ◦ C 673,15 K Tr Rumtemperatur 22 ◦ C 295,15 K Vst ak Stakkens volumen 0,0228 m 3 Tabel 4.4: Anvendte værdier for materialer [Holtappels et al., 2005]. Komponent Tykkelse [m] Densitet ρ Anode 0,001 6800 Katode 0,0001 5400 Elektrolyt 0,00002 5600 Interconnect 0,002 7900 Endestykke 0,01 7900 47 kg m 3
- 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 16 and 17: KAPITEL 1. INDLEDNING mulere flere
- Page 19 and 20: Kapitel 3 SOEC-teknologi Som muligh
- Page 21 and 22: 3.3. ELEKTROLYSE AF KULDIOXID OG VA
- Page 23 and 24: 3.3. ELEKTROLYSE AF KULDIOXID OG VA
- Page 25 and 26: 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: 4.3. BEREGNING AF OPSTARTSTID • D
- 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
KAPITEL 4. SOEC-ANLÆG<br />
vil den ændres under opvarmningen. Det estimeres, at materialernes gennemsnitlige varmekapacitet<br />
er stakkens samlede varmekapacitet.<br />
For den ideelle udregning af varmekapaciteten kan opstilles en differentialligning, hvori varmekapaciteten<br />
for forskellige temperaturer udtrykkes. Dette er imidlertidigt ikke gjort. På graf 4.5 ses ændringen<br />
i varmekapaciteten over en større temperaturændring (20 ◦ C - 850 ◦ C). Heraf ses, at den gennemsnitlige<br />
varmekapacitet er en god tilnærmelse.<br />
Figur 4.5: Ændring af de forskellige varmekapaciteter for materialerne i en SOFC-stak over en større<br />
temparaturstigning [Holtappels et al., 2005].<br />
De anvendte varmekapaciteter på graf 4.5 danner grundlag for denne rapports varmekapaciteter.<br />
Værdierne på grafen er samlede værdier for en SOFC, der sammen med en brænder og en reformer,<br />
befinder sig i en hotbox, se figur 4.6.<br />
Figur 4.6: Skematisk illustrering af SOFC, brænder og reformer i en hotbox [Holtappels et al., 2005].<br />
Varmekapaciteterne fra graf 4.5 bruges i disse udregninger, og er baseret på egenskaber for materialerne<br />
i de fire enheder på figur 4.6. Set i forhold til denne rapport, kan gyldigheden af værdierne<br />
diskuteres, da der ikke er modelleret hverken reformer eller hotbox med i rapportens udregningerne.<br />
46
Change language