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Ausstattung Profil: Biogas-Brennstoffzellen
Null-Emissions-, Grid-Unabhängigkeit und Brennstoff-Flexibilität sind die treibende Kraft Wachstum in der Biogas-Brennstoffzellen-Markt.
Von Chris Hanson | 1. Juli 2013
Im Labor: NREL Forscher Guido Bender arbeitet im Gasverteiler Korridor für die Zell-Tests in der Fuel Cell Test and Development Laboratory bei NREL.
Biogas-Brennstoffzellen ein großes Versprechen für ihre Fähigkeit, Abfallströme direkt in Elektrizität zu verwandeln, mit null Emissionen. Weit davon entfernt, neue Technologien, aus dem Jahr 1839 werden Brennstoffzellen zu einem der beliebtesten Methoden zur Erzeugung von sauberer Energie nicht nur für Autos, Raumschiffe, sondern auch für Wohn-, Gewerbe-und Industrieflächen. Heute sind Unternehmen wie AT & T, Coca-Cola Co., Apple und The Kroger Co. Verwendung Biogas-Brennstoffzellen, um Energie für Fernsehstudios, Daten-Hubs, Distributionszentren und Verwaltungsbüros zu generieren.
Tony Leo, Vizepräsident der Anwendungstechnik und Entwicklung neuer Technologien von FuelCell Energy, sagt der Top-Vorteil von Biogas-Brennstoffzellen ist die Fähigkeit, einen Abfallstrom direkt in Elektrizität zu verwandeln, um Netzbezüge ausgeglichen. Auch für Einrichtungen, Abfackeln Biogas für Strom oder Versorgung eines Verbrennungsmotor-Generator, Brennstoffzellen mehr Strom pro Einheit des Biogas mit null Emissionen, sagt er.
Zusätzlich zur Nutzung Abfall zur Energie, sagt Leo anderen Vorteilen gehören Wärmeerzeugung und Autarkie. Die Abgase einer Brennstoffzelle ist etwa 750 Grad Fahrenheit, und kann wieder in einem Kocher, um Wärme zu halten oder zu unterstützen schneller Zusammenbruch Material zugeführt werden. Darüber hinaus kann die Wärme für Warmwasser-Systeme, Absorption Kühlsysteme verwendet oder verkauft werden, zu benachbarten Einrichtungen. Brennstoffzellen ermöglichen eine Anlage zu werden energie-autark, sagt Leo. "Wir möchten dies als Aufbau einer eigenen Mikro-Raster, wo in Instanzen das Netz ausfällt, halten Sie Ihre Einrichtung operativen beschreiben kann."
Wie es funktioniert
Eine Brennstoffzelle ist im Grunde Elektrolytmaterial zwischen den positiven und negativen Elektroden angeordnet ist, die chemische Reaktionen statt Verbrennung nutzt, um Energie zu produzieren. Um Strom zu erzeugen, fließt Außenluft durch Rohrleitungen. Bei Kontakt mit einer negativ geladenen Kathode erwerben Sauerstoffatome zusätzliche Elektronen und so zu Ionen, die durch den Elektrolyten zu diffundieren. Die Sauerstoff-Ionen zu reisen, um die positiv geladenen Anode, wo sie reagieren mit dem Wasserstoff im Brennstoff, ein Verlust von zusätzlichen Elektronen, die aus reisen der Brennstoffzelle als Strom.
Um eine Vorstellung davon, wie viel gasförmiger Brennstoff in einem dieser Brennstoffzellen genutzt bieten, Leo, wenn seine DFC3000 Einheit voll ausgelastet ist, sagt, verbraucht die Brennstoffzelle rund 565 Kubikmeter Biogas pro Minute. Wird die Brennstoffzelle unter voller Auslastung 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche, wird es fast 300 Millionen Kubikmeter Biogas im Laufe eines Jahres zu nutzen.
Biogas Quellen
Da immer mehr Brennstoffzellen on line kommen, wird eine wachsende Nachfrage nach nachhaltigen Brennstoff Wachstum in Biogasnutzung zu stimulieren. Leo erklärt in der nahen Zukunft, Kläranlagen das größte Marktpotenzial in Biogas stellen, weil die Biogasanlagen bereits an vielen Standorten existieren. Ein solcher Biogas-Projekt ist in Fountain Valley, Kalifornien, wo eine Brennstoffzelle von Faulgas aus einer Kläranlage mit Strom versorgt wird. Dieses System erzeugt etwa 300 Kilowatt (kW) Strom und auch Rohre das Abgas durch einen Katalysator, der in einem Wasserstoffstrom, der Kraftstoff betriebene Fahrzeuge mit Wasserstoff Brennstoffzellen verwendet werden können, führt.
Auf lange Sicht wird jedoch Abwasser-Applikationen in der Minderheit sein. "Wenn man sich, wie viel von dieser Ressource verfügbar ist schauen, es ist eigentlich eine ziemlich geringe Menge pro Kopf", sagt Mike Penev, Senior Chemie-Ingenieur am National Renewable Energy Laboratory. In Anbetracht der Anzahl der Personen und der Höhe der Abwasser fließt in die Anlage, sagt er, "wie viel Energie erzeugt wird, ist eigentlich nicht eine sehr große Menge." Andere Quellen von Biogas haben reichlicher liefert, wie Milchviehbetriebe und Deponien, er fügt.
Deponien sind eine dritte Quelle von Biogas an die Macht Brennstoffzellen gereinigt werden kann. Penev erklärt das Methan in Deponiegas durch Entfernung von Schwefel, Schwefelwasserstoff und Siloxane Kraftstoff, der in einer Brennstoffzelle verwendet werden kann, produzieren kann gereinigt werden. "Ich weiß, es gibt einige Deponie-to-Energy-Projekte, obwohl ich glaube nicht, dass einer von ihnen laufen Brennstoffzellen", sagt Genevieve Saur, Ingenieur und Wasserstoff-Systeme Analyst von NREL. "Ich denke, sie sind in der Regel das Verbrennen des Deponiegas."
Eine weitere Quelle für die Biogasproduktion Kraftstoff kann in der Lebensmittel-und Getränkeindustrie verarbeitenden Industrie liegen. Leo zeigt die Lebensmittel-und Getränkeindustrie Verarbeitungsanlagen sind eine vielversprechende kurzfristigen Markt, aber nur in kleinem Maßstab. Statt Fütterung aus Biogas aus den Abfällen einer ganzen Stadt, erhalten diese Projekte ihre Biogas aus einer einzigen Fabrik, fügt er hinzu, aber die Kosten und Energie selbst sufficientcy Gewinne von diesen Fabriken haben sind wesentlich signifikante dem Strich.
Wachsender Markt
Brennstoffzellen-Implementierungen wurden stetig, vor allem in den USA und in Übersee, an Orten, wo die Verunreinigung der Luft und Kraftstoff-Zugang sind größere Bedenken, wie Los Angeles, sagt Penev. "Sie haben so viel Verschmutzung pro Kopf, dass sie nicht erlauben zusätzliche Stromerzeugung online zu stellen, es sei denn die Qualität des Abgases enthält grundsätzlich keine Verunreinigung." Er fügt hinzu, Brennstoffzellen, in der Regel haben praktisch Null Kriterien Schadstoffe wie Kohlenstoff Kohlenmonoxid und Partikeln. Dies hat Brennstoffzellen mehr populär in stark besiedelten Gebieten in Kalifornien und der Nordosten, wo mehr der nonattainment Bereiche existieren.
International, sagt Penev meisten der Brennstoffzelle, die Nutzung kennt er wird in Südkorea stattfindet. "Wie ich es verstehe, haben sie nicht eine native Erdgasversorgung und sie am Ende alle ihre importieren Erdgas", erklärt er. "Und für das Erdgas liefern sie in das Land, sie jeden letzten Btu aus ihm herausholen wollen." Um dies zu erreichen, fügt er hinzu, Südkorea hat in sehr effiziente Technologien, die Erdgas nutzen können, um Strom zu erzeugen investiert.
Zukünftige Möglichkeiten
In Bezug auf die Projektgröße, Multimegawattklasse Brennstoffzelle Projekte mit Erdgas betrieben wird derzeit das größte Wachstum Ort für stationäre Brennstoffzellen, Leo und fügt hinzu, dass die Biomasse-und Biogas-Märkte von diesen Arten von Projekten profitieren können, da die Produktion größerer Mengen von Kraftstoff Zellen werden weiterhin zur Senkung der Projektkosten von kleineren Anlagen.
Durch den Aufbau von Brücken mit Brennstoffzellen-Benutzer kann Biogas Produzenten zur Stärkung der Markt. Leo sagt, durch die Zusammenarbeit mit berufsständischen Organisationen wie der National Fuel Cell Research Center, Biogas Hersteller kann dabei helfen, die Beziehungen mit Brennstoffzellen-Anwender und Produzenten. Er empfiehlt interessierten Biogas Produzenten suchen und sprechen mit Einrichtungen, die derzeit arbeiten Brennstoffzellen.
Biogas Produzenten wollen sich vielleicht in den Kosten für den Ausbau der Biogas in Wasserstoff als Kraftstoff für Autos zu suchen. "Die meisten der großen Automobilhersteller kommen mit Wasserstoff-Brennstoffzellen in einem Zeitraum von 2015 bis 2017", erklärt Penev. "Es gibt eine mindestens ein halbes Dutzend Hersteller kommen mit Wasserstoff-Autos." Derzeit gibt es zwei Möglichkeiten, um Wasserstoff zu produzieren, sagt er, von denen einer aus Erdgas erreicht. Einige Staaten, wie Kalifornien, erfordern bestimmte Teile davon aus erneuerbaren Ressourcen gewonnen werden. Autor: Chris Hanson Staff Writer, Biomasse Magazin chanson@bbinternational.com 701-738-4970