Energikonvertering ved Solid Oxide Electrolyser Cells

Kapitel 7
Konklusion
I rapportens indledning beskrives de reguleringsmæssige udfordringer, der er i det danske elsystem.
Overproduktion fra bl.a. vindmøller bliver solgt til nabolandene med lav fortjeneste. Det giver incitament
til at forbedre reguleringen af elnettet i sammenspil med fremtidig implementering af f.eks.
flere vindmøller.
Der tages udgangspunkt i SOEC-teknologi som regulerings- og lagringsmiddel for overskudsel. Et
SOEC-anlæg kan producere syntetiske brændstoffer, med input af el, vand og kuldioxid.
SOEC-teknologien er endnu ikke kommercialiseret, da især levetiden, materialer og opstartstider på
SOEC-stakke skal optimeres, før teknologien for alvor kan vinde indpas i reguleringssammenhænge.
Ideelle opstarts- og nedkølingstider beregnes for en stak uden isolering. For en stak på 500 celler
er opstartstiden 42 minutter, med en tilført effekt på 10 kW fra en brænder. Brænderen opvarmer
stakken fra 15 ◦ C til 400 ◦ C, hvorefter elektrisk effekt, vha. stakkens indre modstand, opvarmer stakken
til driftstemperatur 850 ◦ C. Nedkølingstid fra driftstemperatur til 15 ◦ C tager 85 minutter, mens temperaturen
er faldet til 400 ◦ C efter 25 minutter.
Placeres stakken i en hotbox med 0,1 m isolering, hvori temperaturen holdes konstant på 600 ◦ C, skal
der tilføres en effekt på 71 W for at fastholde denne temperatur. Hvis stakken ikke er isoleret, skal der
tilføres 301 W for at fastholde samme temperatur. Det konkluderes, at isolering har en væsentlig betydning,
både til at gøre nedkølingstiden længere, samt til at holde temperaturen konstant i stakken.
I projektet er der lavet en model for et SOEC-anlæg, der med input af vand, kuldioxid og elektricitet
producerer ilt og syntesegas. Syntesegassen bruges til at fremstille syntetisk dielsel og metanol. Anlægget
er modelleret i MATLAB Simulink, der bliver forsynet med data fra Nord Pool. Modellen udregner
det totale masseflow pr. år af syntetisk diesel og metanol, samt antal producerede liter pr. år. Anlægget
producerer i alt 37.275 l metanol pr. år, med et masseflow på 29.484 kg pr. år. Tilsvarende kan
anlægget producere 14.783 l syntetisk diesel, hvor masseflowet er 12.566 kg pr. år.
Den termiske virkningsgrad for SOEC-stakken er beregnet til ca. 55 %. Systemvirkningsgraden for produktion
af metanol og syntetisk diesel ligger begge på ca. 40 %. Reelt set vil virkningsgraderne være en
smule mindre, idet der ikke er medregnet parasitiske tab. Virkningsgraderne for effektelektronikken
er udregnet til 84 % for ensretteren i transformeren vha. LTspice, mens transformerens virkningsgrad
er vurderet til 98 % ud fra tabelværdier.
Tilbagebetalingstiden for et SOEC-anlæg, der producerer metanol er beregnet til 5,4 år. For et SOEC-
79