Gorivna ćelija: kogeneracijsko postrojenje za dom

Prototipovi za privatna domaćinstva koji su već u testnom radu

Izrada hrpa gorivnih ćelija na Fraunhofer Institutu za keramičke tehnologije i sustave. © Fraunhofer IKTS
čitati naglas

Čista energija u kući: Gorivne ćelije su učinkovit izvor energije, ali previše su složene i preskupe. Sada su njemački istraživači prvi put razvili sustav koji je pogodan kao mini elektrana za privatna domaćinstva. Prvi prototipi ovih sustava gorivnih ćelija već se testiraju u praksi u njemačkim i europskim zgradama.

Pretvaranje kemijske energije izravno u električnu energiju - to je snaga gorivnih ćelija. Umjesto da gorivo napaja motorom ili generatorom, stanice proizvode električnu energiju izravno iz oksidacije prirodnog plina. Time se gubi znatno manje energije nego u motorima s unutarnjim sagorijevanjem, pa je učinkovitost gorivne ćelije zato mnogo veća. Ovaj je princip poznat više od 175 godina.

Međutim, jedna goriva ćelija, veličine DVD-a, ne generira dovoljno napona da bi bila korisna. Stoga su više ćelija u snopu povezane zajedno da tvore sustav gorivnih ćelija. Međutim, da bi se zapravo prihvatilo prihvaćanje kao energenta na tržištu, takvi su sustavi do sada bili previše složeni.

Hladno izgaranje sa 850 stupnjeva

Znanstvenici koje predvodi Matthias Jahn iz Fraunhofer instituta za keramičke tehnologije i sustave (IKTS) u Dresdenu žele to promijeniti: razvili su novi sustav gorivnih ćelija koji je posebno prilagođen privatnim domaćinstvima. Kompaktni sustav povezan je s mrežom prirodnog plina poput plinskog grijača i grijač je i mini elektrana u jednom: Prvo, takozvani reformator pretvara prirodni plin u plinsku mješavinu bogatu vodikom. To reagira u "hladnom sagorijevanju" gorivnih ćelija s kisikom u zraku. To stvara električnu energiju i toplinu.

Pojedini uređaji stvaraju snagu od jednog kilovata i tako pokrivaju energetske potrebe kućanstva za četiri osobe. Električna energija proizvodi se izravno u kući, što ne rezultira gubicima u električnoj mreži. Potrošnja prirodnog plina gorivim ćelijama relativno je mala zbog visoke učinkovitosti. Dodatni plamenik također koristi neiskorišteni plin u gorivnim ćelijama. Izračunato na ukupnu potrošnju je manje ugljičnog dioksida od klasičnog grijanja i proizvodnje energije. prikaz

Iako se hladno izgaranje odvija bez požara, nije ništa drugo nego hladno: Upotrebljene gorivne ćelije s čvrstim oksidom dosežu temperaturu do 850 stupnjeva. Važne komponente, posebno takozvani elektroliti, stoga moraju biti otporne na toplinu. "Kao materijal za elektrolit posebno je prikladna keramika", kaže Jahn. "Ima željenu vodljivost i može podnijeti visoke temperature." No, visoke temperature omogućuju korištenje prirodnog plina umjesto čistog vodika kao goriva. "Kao rezultat, gorivne ćelije od čvrstog oksida mogu se graditi mnogo jednostavnije i isplativije", kaže Jahn.

Praktični test u privatnim domaćinstvima

U suradnji s proizvođačem grijanja Vaillantom, istraživači trenutno testiraju svoje prototipove u okviru projekta "Callux", koji financira Federalno ministarstvo prometa i digitalne infrastrukture. U domaćinstvima sudionika projekta sustavi gorivnih ćelija testiraju se na njihovu primjerenost za svakodnevnu uporabu: trebali bi biti jednostavni za upravljanje i održavanje. Testovi se odvijaju i izvan njemačkih granica: Europski pokazni projekt "ene.field" trenutno instalira 150 uređaja u ukupno dvanaest zemalja EU-a.

Paralelno s praktičnim testom, partneri već rade na novim modelima. "Sada je stvar u guranju troškova proizvodnje i povećanju životnog vijeka postrojenja", kaže Jahn. Potpuna zrelost tržišta još nije postignuta, ali je nadohvat ruke: „Za proboj na tržište, troškovi moraju i dalje znatno padati“.

(Fraunhofer Gesellschaft, 03.06.2014. - AKR)