Hydrogen-based fuel cells spur the transition to combined heat and power based on renewables

Centralno mesto glavnog plana vodonične infrastrukture je stacionarni sistem gorivnih ćelija HEE CHP koji koristi gas vodonik kao izvor energije.
Kritične komponente su Alfa Laval AlfaNova pločasti izmenjivač toplote spojen fuzijom za hlađenje dimnjaka gorivnih ćelija i Alfa Laval pločasti izmenjivač toplote gas-u-tečnost za rekuperaciju izduvne toplote.Testiran i verifikovan, sistem oslobađa samo vodenu paru i vazduh, ubrzavajući sutrašnju održivu ekonomiju vodonika.

Omogućavanje ekonomije vodonika

Osnovan 2018. godine, HEE ostvaruje svoju misiju da obezbedi budućnost čiste energije razvojem, validacijom i primenom bezbednih, pristupačnih i održivih energetskih rešenja zasnovanih na vodoniku.

„Brzi prelazak na sisteme obnovljive energije je hitan“, kaže Stefan Dač (Stephan Duch), generalni direktor HEE. „Vodonik će igrati vitalnu ulogu u pomaganju svetu da smanji svoju zavisnost od fosilnih goriva i da se pomeri ka neto nultim emisijama“.

Dobavljanje kritičnih komponenti za sistem gorivnih ćelija HEE CHP u početku se pokazalo izazovnim. Alfa Laval gas-u-tečnost i Alfa Laval AlfaNova pločasti izmenjivači toplote od 100% nerđajućeg čelika povezani fuzijom bili su jasan izbor za povrat toplote izduvnih gasova i hlađenje dimnjaka.

Pristupili smo Alfa Lavalu na osnovu njegove stručnosti, solidnog iskustva, dokazane tehnologije pločastih izmenjivača toplote, sposobnosti da se poveća proizvodnja u komercijalnim razmerama i zajedničke vizije za ubrzavanje prelaska na obnovljivu energiju“,

kaže gospodin Julius Jelden-Turm (Julius Jelden-Thurm), zamenik tehničkog službenika, HEE.

Veličina je bila presudan parametar za sistem gorivnih ćelija HEE CHP jer je njegov dizajn izveden iz sličnih sistema automobilske industrije. Pločasti izmenjivač toplote gas-tečnost se istakao kao solidan izbor kao jedinica za rekuperaciju izduvne toplote zbog svog ultrakompaktnog dizajna, visoke efikasnosti, izuzetno visokih performansi i superiorne otpornosti na termalni zamor.

Isto važi i za Alfa Laval AlfaNova od 100% nerđajućeg čelika za hlađenje dimnjaka, dok istovremeno obezbeđuje čistoću procesa.

Šematski dijagram generičkog sistema vodoničnih gorivnih ćelija

Vodonik teče u dimnjak, stvarajući električnu energiju. Alfa Laval pločasti izmenjivač toplote spojen fuzijom hladi dimnjak; Alfa Laval pločasti izmenjivač toplote gas-u-tečnost vraća toplotu iz toplog vazduha za ponovnu upotrebu. Oslobađaju se samo vodena para i vazduh.

Najbolji odnos cene i performansi

Mali otisak, izdržljivost i visoka termička efikasnost bili su primarni faktori pri odabiru Alfa Laval gas-u-tečnost i pločastih izmenjivača toplote sa fuzijom za sistem gorivnih ćelija HEE CHP. Odnosi cene i učinka bili su ubedljivi.

Alfa Laval pločasti izmenjivači toplote dali su solidne performanse po 20% nižim troškovima od uporedivih jedinica, pokazala je naša analiza“, kaže gospodin Jelden-Turm. „Tako da je odluka da se nastavi sa Alfa Lavalom bila laka. Osim toga, oba imaju jedinstvene karakteristike dizajna koje su se pokazale fundamentalnim za uspeh naših stacionarnih sistema gorivnih ćelija CHP”.

Ispunjavanje CHP zahteva sa pogonom na vodonik

Kompaktni i izdržljivi, Alfa Laval pločasti izmenjivači toplote gas-u-tečnost minimalizuju ukupni otisak i povezane troškove instalacije sistema gorivnih ćelija HEE CHP. Pločasti izmenjivači toplote imaju asimetrične kanale sa pločama sa udubljenjem na gasnoj strani kako bi se prilagodili velikom protoku gasa i visokoj efikasnosti prenosa toplote. Ovo se pokazalo kao najbolje sveukupno rešenje za ispunjavanje zahteva aplikacije. Materijal za lemljenje čvrsto drži ploče zajedno na kontaktnim tačkama, obezbeđujući optimalnu efikasnost prenosa toplote i otpornost na pritisak. Štaviše, otisak pločastog izmenjivača toplote gas-u-tečnost je 75% manji od uporedivih jedinica sa školjkom i cevima i mnogo manji od ostalih pločastih izmenjivača toplote koje HEE razmatra.

Održavanje dimnjaka gorivnih ćelija hladnim je najvažnije za bezbedan, pouzdan i efikasan rad. Čistoća procesa je još jedno ključno razmatranje. Alfa Laval AlfaNova rashladni dimnjak, napravljen od 100% nerđajućeg čelika, minimizira ispiranje jona i naknadnu koroziju i degradaciju sistema.

„AlfaNova pločasti izmenjivač toplote povezan fuzijom bio je očigledan izbor za hlađenje dimnjaka“, kaže gospodin Jelden-Turm. „Obezbeđuje da voda visoke čistoće, koja se koristi kao rashladna tečnost, ima nisku provodljivost, što je neophodno za sistem gorivnih ćelija”.

Patentirana Alfa Laval AlfaFusion tehnologija vezivanja obezbeđuje superiornu mehaničku čvrstoću i efikasan prenos toplote čak i kada je razlika u temperaturi između toplog i hladnog medija mala. Ovo rezultira uštedom u troškovima energije. Još jedan plus: može se u potpunosti reciklirati na kraju svog radnog veka.

Od predserijske do serijske proizvodnje

Validacija pilot HEE sistema vodoničnih gorivnih ćelija otvorila je put ka povećanju predserijske proizvodnje kroz zajedničko ulaganje sa gradom Guejang i lokalnim i regionalnim industrijskim partnerima. U toku je izgradnja proizvodnog pogona za sistem gorivnih ćelija HEE CHP. HEE je nedavno naručio dodatne Alfa Lavalove pločaste izmenjivače toplote za isporuku u svom proizvodnom pogonu u Guejangu i predviđa povećanje na serijsku proizvodnju za dve godine. Cilj je snabdevanje i povezivanje sistema gorivih ćelija sa mrežom daljinskog grejanja u stambenim zgradama kao deo rešenja za obnovljivu energiju u Guejangu.

„Trenutno koristimo vodonik koji je reformisan iz fosilnih goriva, ali planiramo da pređemo na vodonik koji se dobija iz gasifikacije mulja iz komunalnih otpadnih voda i elektrolize vode na bazi zelene energije kada se infrastruktura uspostavi“, kaže gospodin Jelden-Turm. „Međutim, iz naših sistema gorivnih ćelija nema lokalnih emisija jer je to zatvoreni sistem koji ispušta samo vodenu paru i vazduh.

Više od 100% ukupne efikasnosti sistema

Većina CHP sistema zasnovanih na fosilnim gorivima obično postiže ukupnu efikasnost od 65–80%, prema Američkoj agenciji za zaštitu životne sredine. HEE procenjuje da njegova vodonična gorivna ćelija ima maksimalnu električnu efikasnost od približno 55%.

„Sistem gorivnih ćelija HEE CHP može da dostigne ukupnu efikasnost sistema od 105% korišćenjem konvencionalnih metoda računanja,“ kaže gospodin Jelden-Turm. „Uzimajući u obzir dodatnih 30–40% efikasnosti zbog toplotne energije rekupljene od hlađenja dimnjaka i 15% rekuperacije izduvne toplote, Alfa Laval pločasti izmenjivači toplote su od vitalnog značaja za povećanje ukupne efikasnosti našeg sistema.“

Napomena: Proračuni u gornjem paragrafu zasnovani su na HEE-ovim predserijskim CHP jedinicama i moraju se verifikovati na duži rok. Stvarni električni i toplotni izlaz će varirati u zavisnosti od primene.

Saradnja za budućnost čiste energije

S obzirom na dosadašnji uspeh zajedničkog preduzeća u Guejangu, HEE je optimističan u pogledu budućnosti. Druge lokalne i regionalne vlasti širom Kine sa interesovanjem prate napredak.

„Očekujemo aktivno učešće u drugim sporazumima o zajedničkim ulaganjima u Kini i planiramo da repliciramo poslovni model Gueiang na drugim mestima“, kaže gospodin Dač. „Takođe se radujemo što ćemo podržati Nemačku u njenim naporima da postigne energetsku samodovoljnost iz obnovljivih izvora i odmakne se od oslanjanja na fosilna goriva”.

„Alfa Laval jedinica za rekuperaciju toplote izduvnih gasova i rashladni uređaj su kritične komponente u našem stacionarnom CHP sistemu gorivnih ćelija. Oni su fundamentalni za naš uspeh“, dodaje gospodin Jelden-Turm.

Došli smo da se oslonimo na Alfa Laval i verujemo da će se naša saradnja nastaviti i u budućnosti”.

Gospodin Julius Jelden-Turm (Julius Jelden-Thurm), zamenik tehničkog službenika, HEE.

Održiva rešenja za bolji svet

HEE i Alfa Laval rade na ispunjavanju sutrašnjih potreba za energijom i istovremeno smanjuju globalno oslanjanje na fosilna goriva. HEE CHP sistem gorivnih ćelija, sa Alfa Laval jedinicom za rekuperaciju toplote izduvnih gasova i pločastim izmenjivačem toplote spojenim fuzijom za hlađenje dimnjaka, promoviše upotrebu vodonika kao nosioca energije za komercijalno održivu obnovljivu energiju.

Alfa Laval unapređuje inovativna energetska rešenja, ubrzavajući prelazak na čistiju i održiviju budućnost. Ova rešenja pomažu u smanjenju emisija i poboljšanju energetske efikasnosti, dok promovišu odgovornije korišćenje prirodnih resursa. Kao i uvek, Alfa Laval je spreman da podrži industriju gorivnih ćelija kako bi zadovoljio rastuću globalnu potražnju.

Preuzmite priču o slučaju