Energikonvertering ved Solid Oxide Electrolyser Cells

Indholdsfortegnelse
Indholdsfortegnelse 9
1 Indledning 11
1.1 Det danske elnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2 Det danske elmarked . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3 Eloverløb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2 Problempræsentation 17
2.1 Problemformulering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 Problemafgrænsning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3 SOEC-teknologi 19
3.1 Opbygning af SOEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2 Elektrolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.3 Elektrolyse af kuldioxid og vand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4 Elektrisk modstand i cellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.5 Termodynamik i SOEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.6 Virkningsgrader . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.7 Anvendelse af elektrolyseprodukter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4 SOEC-anlæg 39
4.1 Opbygning af SOEC-anlæg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.2 Produktionspris for brint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.3 Beregning af opstartstid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.4 Elektrisk energikonvertering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5 Modellering af SOEC 59
5.1 Kravspecifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5.2 Modellernes opbygning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.3 Model for elnettet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5.4 Model af SOEC-anlæg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.5 Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.6 Systemvirkningsgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
6 Økonomisk betragtning 73
6.1 Udgifter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
6.2 Indtægter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
6.3 Rentabilitetsberegning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.4 Resultatdiskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
9