State-of-the-art stationära bränsleceller i USA 2004/2005

Transkript

1 BRÄNSLECELLER 3/05 Elforsk projekt 2284 State-of-the-art stationära bränsleceller i USA 2004/2005 Markku Rissanen - ABB AB, Corporate Research Innehåll 1. SAMMANFATTNING FÖRKORTNINGAR BAKGRUND MÅL DE TRE PROGRAMMEN FCE:s DFC-PROGRAM Allmänt Besök Sheraton Edison PPL - installation och service FCE framtida projekt och satsningar LIPA/PLUG POWER, PEFC-SATSNING Allmänt Besök hos LIPA och fältinstallationer Plug Power information GM/DOW STORSKALIGA PEFC-TESTER Allmänt Samtal med GM/DOW SLUTSATSER FÖRSLAG PÅ FORTSÄTTNING REFERENSER... 34

2 1. SAMMANFATTNING Denna State-Of-The-Art studie inom programmet Stationära Bränsleceller är en fortsättning av den studie som genomfördes i etapp 1 inom bränslecellsprogrammet, vilket var en bred studie av den globala utvecklingen inom det stationära bränslecellområdet. I denna rapport beskrivs och studeras tre demonstrationsprogram som uppmärksammades i den bredare studien som intressanta för närmare detaljstudier. Dessa tre program/projekt är följande: FCE:s DFC-program/-satsningar i USA LIPA:s PEFC-satsningar på Long Island, New York och GM/DOW:s storskaliga PEFC-tester i Freeport, Texas. Målet med studien är att förse ELFORSK och dess finansiärer med detaljerad information kring dessa demonstrationsprojekt. Information om projekten har främst sammanställts genom besök och kontakter med leverantörer och slutanvändare samt litteraturstudier. Studien visar att alla projekten har ett stort antal installationer eller en kommande storskalighet på gång, vilket ger mycket erfarenhet och information för kommande designlösningar. Finansiellt finns statliga bidrag som grund medan för GM:s och DOW:s projekt finns en potentiell vinst för bägge parter om projektet går bra. De tre bränslecellsleverantörerna i projekten/programmen, FCE, Plug Power och GM, är mycket aktiva och framåt och satsar seriöst på området. Kunderna till dessa företag vill arbeta med och introducera miljövänlig teknik. Resultaten från installationerna är positiva och alla projekten/programmen fortsätter enligt plan med nya designlösningar på bränslecellssystem och nya installationer. För Sveriges del är programmen och projekten främst intressanta ur följande aspekter: FCE:s enheter är bränsleflexibla och exempelvis lämpade för biogas från ex. biomassa eller rötning. Då fokus bl.a. har lagts mot biomassa/biogas i den svenska energiforskningen blir DFC-enheterna speciellt intressanta. Detta pga. att enheterna är relativt okänsliga gentemot föroreningar i gasen vilket gör att biogasen från nedbrytningen av exempelvis biomassa kan användas utan att rena biogasen alltför mycket. Det finns också mycket biogas i Sverige där man skulle kunna använda FCE-enheten. Plug Power och LIPA har mycket driftserfarenhet och har många intressanta applikationer igång och det finns ideér för framtida applikationer. Testerna som GM och DOW genomför skulle också kunna genomföras vid kemisk industri i Sverige där vätgas finns tillgängligt. Med tanke på en fortsättning på denna studie, utifrån informationen i denna rapport denna studie skulle det vara intressant att studera lämpliga applikationer för FCE:s enheter i Sverige och förutsättningarna för att genomföra dessa. Exempelvis vilka bidrag som går att söka och infrastrukturen, främst av gas såsom t.ex. biogasproduktion och rörledningssystem runt en installationsplats. 1

3 Plug Power är intressant att följa vidare och bevaka då det känns som de är det företag som har kommit längst i kostnadsreduktionen för bränslecellssystem. Deras priser på systemen idag är de lägsta på marknaden. Nya designer och versioner är på gång som skall bli mindre och billigare. En tänkbar tillämpning i Sverige skulle kunna vara som alternativ till batteriback up i transformatorstationer. Testerna som GM och DOW genomför kommer att ge mycket erfarenhet och driftsdata av vätgasbaserade bränslecellssystem och om deras drift i stor skala. Rådet är att bevaka projektet speciellt vid övergången till nästa fas i slutet av I Sverige finns också förutsättningar för ett dylikt projekt, exempelvis i Stenungsund. 2

4 2. FÖRKORTNINGAR BOP BPU DFC DoD DOE DOW FCE GM IGCC LIPA MCFC MTU NUI PAFC PEFC PPL SOFC UTC Balance of Plant New Jersey Board of Public Utilities Direct Fuel Cell Department of Defense Department of Energy Dow Chemical Company Fuel Cell Energy General Motors Integrated Gasification Combined Cycle Long Island Power Authority Molten Carbonate Fuel Cell MTU CFC Solutions Gmbh NUI Elizabethtown Gas of Bedminster, New Jersey Phosphoric Acid Fuel Cell Polymer Electrolyte Fuel Cell PPL Corporation Solid Oxide Fuel Cell United Technologies Corporation 3

5 3. BAKGRUND En State-Of-The-Art studie inom Stationära Bränsleceller utfördes inom etapp 1 av bränslecellsprogrammet. Detta var en bred studie av den globala utvecklingen inom det stationära bränslecellområdet. Bland pågående projekt uppmärksammades främst tre demonstrationsprogram som intressanta för närmare detaljstudier. Förslaget i studie i etapp 1 var att fortsätta marknadsbevakningen genom närmare studier av de konkreta resultaten från dessa tre pågående demonstrationer. Inom etapp 2 föreslogs och beviljades senare medel att följa upp nedanstående program/projekt: FCE:s DFC-program/satsningar i USA LIPA:s PEFC-satsningar på Long Island, New York och GM/DOW:s storskaliga PEFC-tester i Freeport, Texas. Informationen om projekten har sammanställts genom litteraturstudier och kontakter med leverantörer och slutanvändare. Dessa har också besökt och intervjuats i anslutning till besök på testplatser. I samband med besöket på en FCE-anläggning utanför New York fördes diskussioner med FCE och PPL. Vid besöket på ett par av LIPA:s testplatser på Long Island hölls även ett möte med LIPA och Plug Power. GM:s och DOW:s tester har diskuterats över telefon med projektansvariga. 4. MÅL Denna fortsatta State-Of-The-Art rapport syftar till att tränga in mer i detalj i ovan tre projekt/program med målet är att förse ELFORSK och dess finansiärer med detaljerad information kring dessa demonstrationsprojekt såsom; tekniskt utförande, finansieringssätt, ekonomi, framgångsfaktorer etc. och hur man knyter an till framtiden. Detta för att få en bild av hur företagen i studien får ut sina bränslecellsmoduler ut i fält och hur detta finansieras. 5. DE TRE PROGRAMMEN I detta avsnitt beskrivs de tre programmen. Först ges en allmän beskrivning av företaget/företagen och därefter beskrivs projekten mer i detalj. 5.1 FCE:s DFC-PROGRAM Allmänt FCE, lokaliserat i Danbury, Connecticut har ca 380 anställda. De utvecklar bränslecellssystem för det stationära området med den patenterade så kallade DFC-tekniken tillsammans med US Department of Energy genom the National Energy Technology Laboratory. I grunden är det MCFC-teknologi (smältkarbonat bränsleceller). De brukar också benämna 4

6 sina bränslecellssystem för Carbonate Fuel Cells, då en del stör sig på ordet molten (smält). FCE har en fabrik i Torrington, Connecticut där de idag har en kapacitet att producera 50 MW bränslecellsmoduler per år. De har möjligheter att utöka kapaciteten till 150 MW i befintliga lokaler ifall marknaden tar fart. Om man skulle producera för fullt, 50 MW/år skulle inga bidrag behövas till FCE. Alla enheter testas hos FCE i deras egen testanläggning innan de skeppas iväg. FCE har fyra olika produkter som de marknadsför; DFC 300, deras system som ger 250 kw DFC 1500, ett 1 MW-system DFC 3000, ett 2 MW-system och ett system som de kallar multi-mw grid support FCE har allianser med MTU i Tyskland ett dotterbolag till DaimlerChrysler, Marubeni Corporation i Japan, Enbridge Inc. i Canada, Caterpillar, PPL Energy Plus, Chevron Energy Solutions, Alliance Power och LOGANEnergy i USA. FCE utvecklade DFC-tekniken tillsammans med DOE genom deras Office of Fossil Energy's National Energy Technology Laboratory. Deras sub-megawatt bränslecellsanläggning är ett samarbete där man använder DFC-teknologin från FCE och BOP från MTU:s Hot Module design. Förutom att utveckla DFC-tekniken för det stationära området utvecklar de även produkten för diesel drivna fartyg, kombinationen av DFC kopplad till turbiner och SOFC-system upp till 100 kw. FCE har ca 35 anläggningar ute i fält, främst av DFC 300 enheten, se fig. 1. Deras tyska samarbetspartner MTU har 8 anläggningar, Hot Module, 250 kw, se fig. 2, ute i fält i Tyskland och Spanien, varav en är hos Vattenfall/BeWag. Enheten hos Vattenfall går både på naturgas och metanol, s.k. dual-fuel operation och är unik av den anledningen. MTU har haft ytterligare fyra anläggningar ute i fält men de är tagna ur drift. En av dessa gick över timmar innan den stängdes ner. MTU planerar att börja serietillverka sina enheter år 2006 vilket skulle innebära att priset sänks avsevärt. På medium term har MTU som mål att nå prisnivån euro/kw. Figur 1: Modell av FCE:s enhet DFC300 som ger 250 kwe. 5

7 Fig. 2: MTU:s Hot Module enhet, på 250 kw. DFC-tekniken har setts/ses av många som en arvtagare till UTC:s PAFC, fosforsyraanläggningar. FCE:s huvudprodukt heter DFC 300 och är på 250 kw. Siffran 300 står för att systemdesignen (BOP) är gjord för 300 kw. Denna enhet är faktiskt något mindre i storlek än UTC:s 200 kw:s modul. Tidigare hade UTC sagt att de skulle sluta tillverka sina PAFC men i samband med Fuel Cell Seminar i november 2004 släppte de nyheten att de skulle fortsätta att tillverka dessa under produktnamnet PureCell 200 Power System. DFC 300 är den produkt som de har sålt klart mest av. Den första DFC 1500 enheten, vid King County vattenreningsverk utanför Seattle, sattes i drift i juli Först kördes denna på naturgas men sedan övergick man till biogasen från reningsverket. Ett DFC 3000 system finns sedan tidigare vid Wabash River IGCC anläggning i Indiana, se fig. 3. Denna kommer att bli det första bränslecellssystemet i industriell storlek som kommer att köras på syntesgas från kol. 6

8 Fig. 3: DFC 3000 system vid Wabash River IGCC anläggning. FCE är också en av de viktigare deltagarna inom programmet SECA (Solid State Energy Conversion Alliance). Deras huvuduppgift är att sänka driftstemperaturen för bränslecellssystemen (SOFC) från C till runt 700 C. De har sedan tidigare erfarenhet av materialfrågor kring denna temperatur då DFC-enheterna arbetar vid ca 650 C. Vidare är de en viktig utvecklare av bränslecells- och turbinhybrider för att nå DOE:s mål inom Advanced Power Plants. FCE kommer att ha en hybrid färdig år 2005 för DOE. På Fuel Cell Seminar i november 2004 berättade Jerry Leitman,VD på Fuel Cell Energy, allmänt om status för högtemperaturbränsleceller, MCFC och SOFC (visst material hade han fått från Ansaldo och Siemens-Westinghouse för presentationen). Enligt honom är MCFC redan idag kommersiellt tillgänglig. Han betonade fördelarna med tekniken såsom, se även fig. 4. Hög verkningsgrad Bränsleflexibla, kan ge låga bränslekostnader Intern reformering Tålighet mot CO, CO 2 m.m. Möjligheter att använda den producerade värmen Hybridanläggningar, högtemperaturbränsleceller och turbiner i samma process kan ge mycket höga verkningsgrader. 7

9 Fig. 4: Fördelar med DFC-tekniken. Bränsleflexibiliteten poängteras ofta som en av de stora fördelarna, de nämner allt från naturgas till olika typer av biogas och kol gas. Speciellt vattenreningsverk nämns som en nischmarknad där gasen inte behöver renas särskilt mycket. Det finns en stor marknad för storlekar mellan 100 kwe och 5 MWe speciellt för större byggnader och industrier enligt DOE och Onsite Sycom Energy Corp., se fig. 5, som FCE presenterade på Fuel Cell Seminar Offentliga och statligt ägda byggnader är en stor marknad. UPS (Uninterruptible Power Supply) för fängelser nämndes speciellt som en viktig nischmarknad. 8

10 Fig. 5: Tabell över CHP marknad i USA. MCFC har ett stort demonstrationsprogram i drift med drygt 30-talet anläggningar med olika bränslen och användningsområden, främst av DFC 300 enheten. Totalt har ca 50 GWhe producerats och den siffran kommer att mer än fördubblas under För den fortsatta utvecklingen av MCFC krävs: Fortsatt statligt stöd för FoU Fortsatt statligt stöd för demonstrationsanläggningar Lägre kostnader Kraftbolagen behöver incentives för att använda utrustning med högsta möjliga verkningsgrad för distribuerad generering. Jerry ville inte nämna några mål för prisnivåer eller datum för fullständig kommersialisering av bränslecellerna. Mer information om FCE finns på Besök Sheraton Edison Den FCE-installation som besöktes var den på Sheraton Hotel Raritan Center i Edison, New Jersey. Undertecknad bodde en natt på hotellet där bränslecellssystemet ger el och värme till hotellet. I hotellrummet välkomnas man av ett 1-sidigt välkomstbrev i vilket följande går att läsa; Did you know that you are staying in one of the only Hotels in the United States, and the first in New Jersey, that is being powered by our very own Fuel Cell? You are. About 25 % of the power in the building is being generated by our own Fuel Cell. In fact, the excess heat that is generated by the Fuel Cell is captured and used to heat your hot water., skrivet av hotellets VD. 9

11 Installationen som utfördes av ett dotterbolag till PPL, H.T. Lyons Inc. of Allentown, är i drift sedan augusti PPL äger, sköter driften och utför viss service på systemet. FCE tar hand om större serviceåtaganden. PPL, som har investerat i FCE, är en distributör av deras bränslecellssystem i USA. Företaget som äger hotellet, Starwood Hotels & Resorts, är en av världens största hotelloch rekreationsföretag med över 750 fastigheter i över 80 länder och anställda. Leveransen till Edison var en del av ett avtal mellan PPL och Starwood där avsikten är att installera fler bränsleceller i hotell som Starwood äger i USA. Bland annat finns ett liknande system på Sheraton hotell i Parsippany i New Jersey (installerat i september 2003). FCE-enheten är en DFC 300, på 250 kwe, som arbetar vid ca 650 C. Bränslecellsstacken innehåller ca 400 celler. Varje cell ger ca 750 mv vilket ger ca 300V för stacken. Måtten på enheten är 8.6 x 3.2 x 2.7 m med en area av 23.5 m 2, vikten är 45 ton. Denna lastas enkelt på ett långtradarsläp, se fig. 6. DFC 300-enheten är något mindre i volym än PureCell 200 Power System, UTC:s 200 kw PAFC. Detta har FCE haft fördel av då de har tagit många order där köparen initialt planerat att köpa in UTC:s 200 kw PAFC-system. Samtidigt som de har fått ett något kompaktare system så har de fått ca 50 kw mer i uteffekt. Elverkningsgraden för DFC 300 ligger runt 49 % medan den för UTC:s PAFC-enhet är ca 38 %. Fig. 6: En DFC 300 lastad på ett släp. Enheten på Sheraton, se fig. 7-9, svarar för ca 25 % av hotellets el- och varmvattenförbrukning. Som riktpris på enheten till Sheraton Edison nämndes summan 1 MUSD (dvs. ca USD/kW). 10

12 Fig. 7: DFC 300 enheten vid Sheraton Edison, hotellet syns till vänster. Fig. 8: DFC 300 enheten framifrån. Fig. 9: Enheten från sidan och ingång till hotell. Man har verkligen tänkt på helheten vid installationen, dvs. hur det ser ut runt omkring installationen. Det har blivit som en liten grön oas runt bränslecellssystemet med buskar, träd och ett grönt staket runt anläggningen. En informationstavla finns också placerad på staketet. Helhetsintrycket gör att man blir positivt inställd till installationen, det är inte bara en metallcontainer som har placerats ut. Detta är den klart stiligaste och välplanerade bränslecellsinstallation som undertecknad har besökt. Planeringen av installationen är något att ta fasta på för övriga inom branschen. Drivkraften för att installera bränslecellssystem för Starwood Hotel & Resorts är att de vill ha en profil av ett miljövänligt företag som arbetar med att införa effektiva elgenereringstekniker och samtidigt arbetar med att minska på utsläpp av skadliga föroreningar. De har fått pris för sina insatser, bl.a. ENERGY STAR Partner of the Year Award två år på raken i början av 2000-talet. Starwood säger att bränsleceller är en viktig teknik som hjälper dem att minska på utsläppen av skadliga föreningar samtidigt som den reducerar energikostnaderna för deras hotell. 11

13 Tekniskt om anläggningen Vid besöket beskrevs systemet av Joe Colella, (Operations Manager Distributed Generation), från PPL Energy Services och Steve Brown, (Manager, Field Operations), från Fuel- Cell Energy. Vid uppstart har man ett litet kvävgas-flöde (purge) för att ta bort fukt från stacken. Samtidigt använder man en kalibrergas, bestående av N 2 med 3 % H 2 och 0.75 % CO 2 för att inte oxidera anoden vid uppstartsproceduren. Enheten som är på 250 kwe ger också värme, ca BTU/h = 88 kw/h. Detta i form av varmvatten på mellan C som går in till hotellet. Som helhet har enheten gått bra och den har oftast levererat runt 225 kwe. Vid besöket låg produktionen på ca 40 kwe pga. problem med luftsystemet (en Air Flow Transmitter krånglade) vilket medförde att de körde vid den lägre effekten. Generellt har elverkningsgraden legat runt 44 % och den totala verkningsgraden runt 60 % (med värmeåtervinning). Som bäst har FCE nått 53 % elverkningsgrad med en DFC 300. Idealt drar enheten ca 14 kw för internt bruk i systemet. Som regel prioriterar FCE elgenerering framför värme men MTU har gjort vissa enheter där man prioriterar genereringen av värme (maximalt kan de nå ca 180 kw). Starwood i form av ett Green Company, som profilerar sig som ett miljövänligt företag, är en bra partner både för PPL och FCE. PPL vill också vara en vis energi medborgare genom att tänka på miljön och vara en miljövänlig elleverantör. Anledningen till att Starwood valde att installera ett bränslecellssystem var att de ville ha ett sådant, därav också valet av platsen för installation, då hotellet lämpade sig för en sådan installation. Finansieringen för installationen och hårdvara kommer främst från statliga bidrag. PPL:s gröna initiativ som fokuserar på ren och effektiv energi, i vilket bränslecellsinstallationerna ingår, fick USD från The New Jersey Clean Energy Program. Eftersom det rör sig om en typ av forskningsanläggning med mycket mera övervakningsutrustning är priset för enheten högt och de externa bidragen givmilda. Installationen är således främst finansierad med externa medel/statliga bidrag. Återbetalningstiden för installationen förväntas vara mellan 6-7 år. De kunde inte berätta hur denna tid hade räknats ut. Partners i installationen är följande företag; FCE, PPL, NUI (som levererar naturgasen), Starwood och BPU. Alla deltagande parter har sin logo på informationsplanschen vid installationen, se fig. 10. Planschen informerar hur en bränslecell fungerar, fördelarna med bränsleceller och beskriver DFC 300 enheten. 12

14 Fig. 10: Tavla över partners i bränslecellsinstallationen vid Sheraton Edison och information om bränslecellssystemet. I enheten på Sheraton Edison har de GE:s kontrollsystem, GE Fanuc Series 90-30, som tar hand om ca 210 signaler. Antalet signaler som de anser är kritiska är ca 75. Bland de viktigare parametrarna som skall kontrolleras i systemet är bränsleflödet. Denna flödeskontroller är en dyr komponent som man önskar förbättra. I denna enhet har de en hel del signaler ur studie- och utvecklingssyfte. Övervakning av enheten kan göras via satellit med ett Omni- Matrix -system. Via tele-ledning kan man också styra och köra systemet som om man var fysiskt på plats. Omriktaren i enheten är också från GE, det är en low voltage AC motor drive type. Värmen från omriktaren ventileras ut i omgivningen och används således inte i systemet eller för uppvärmning i hotellet. Man har ej heller för avsikt att göra detta vid denna installation. Dock är det en faktor som påverkar totalverkningsgraden varför man planerar att inkludera detta i kommande versioner av enheten. SATCON nämndes som en annan leverantör av omriktare till FCE:s enheter. På elsidan i enheten har de en 480V distributionspanel. Systemet är kopplat till nätet, 250V net. Man valde att koppla enheten till nätet pga. hotellets distributionsnät samt att hotellets elförbrukning ej är tillräckligt stabil för ödrift. Beträffande service så är var 3:e månad det minsta serviceintervallet då man tillför salt till enheten, för vattenreningen, samt att filter byts. Stacken är på sikt tänkt att bytas ut var 5:e år. Nu sker detta något tätare ca var 3-4:e år. Idag tar det ca 5 dagar att byta stacken, men med den nya designen av systemet som är på gång skall detta kunna göras på ca 1 dag. Enheten på Sheraton Edison installerades i mars 2002 och sedan dess har de bytt aktivt kol 2 gånger, dvs. ungefär var 9:e månad. 13

15 Stacken på 250 kw har 392 celler. Den första respektive sista cellen övervakas separat, sedan kontrolleras grupper av celler, först cell 2-6 och cell i grupp, därefter gruppvis om ca st. celler. I stacken har FCE nickelbaserade katalysatorer. I systemet finns även en för-reformer för att konvertera metan till vätgas annars sker reformeringen internt i stacken. Till enheten tillförs vanligt vatten som behandlas i ett internt vattenreningssytem ( XL EDI Electropure Reverse Osmosis ). I vissa av de tidiga enheterna, såsom denna i Edison, finns också ett avancerat system för uttag av gaser. En hel panel finns för detta ur kontroll- och utvecklingssyfte på framsidan av enheten. Detta system skall tas bort på den nya designen och skall ersättas med ett enklare gasprovtagningssystem. Värmeåtervinningssystemet, som installerades samtidigt med bränslecellen, ligger separat utanför bränslecellssystemet och kommer från Cannon Boiler Works Inc. ( Se fig. 8 där värmeåtervinningssystemet syns till vänster i bilden. Steve Brown från FCE, beskrev företagets utveckling, där de först gjorde 2 st. prototyper. Sedan gjorde de knappt 20 st. så kallade Phase 1 system. Nu är de inne i Phase 2 systemet av vilket de har gjort drygt 10 st. enheter. FCE jobbar som bäst med en ny design där hela enheten skall bestå av 3 st. delsystem/sektioner, som man skall kunna koppla ifrån varandra, och lyfta in och ut var för sig för att underlätta service och installation etc. De tre sektionerna är i huvudsak bränslecellsstacken, reformern och övrigt (bl.a. kontrollsystem, omriktare). Bränslet till enheten är naturgas vars tryck in är ca 0.5 bar (trycket i naturgas-ledningen till installationen är ca 3.4 bar). I huvudsak används naturgas i FCE:s enheter, där exempelvis svavel tas ner från 2 ppm till ca 50 ppb. Andra bränslen med >60 % metan fungerar också i FCE:s enheter. Systemet har ingen större känslighet mot andra föroreningar/komponenter i gasen. En hel del utländska komponenter finns i FCE:s system bl.a. från Japan och Tyskland. Detta beror troligen på samarbetet mellan FCE, MTU i Tyskland och Marubeni i Japan, vilka letar upp lämpliga komponenter på sina hemmamarknader. Saker att åtgärda/förbättra allmänt för DFC 300 enheten är bl.a: 1. Recycle blower, som sköter luftflödet från katodens utlopp till katodens inlopp, bl.a. är packningarna där ett problem. 2. I motor valve, har man ett elektriskt problem pga. ett smörjmedel som smälter. 3. En touch screen i enheten som krånglar ibland. 4. Vattenreningsanläggningen i systemet. 5. Värmeväxlare i enheten. Själva bränslecellsstacken har inte krånglat och är generellt inget problemområde PPL - installation och service PPL Corporation, med huvudkontor i Allentown, Pennsylvania, kontrollerar runt MW producerad el i USA. De säljer energi i vissa nyckelmarknader i USA och levererar el till kunder i Pennsylvania, Storbritannien och i Latin Amerika. 14

16 Installationen på Sheraton Hotel Edison var PPL:s fjärde egna installation av en DFC 300 från FCE. Samtidigt var det FCE:s första applikation på ett hotell. Den andra blev installationen på Sheraton hotellet i Parsippany några månader efter. Totalt har PPL 7 st. DFC 300 enheter ute i fält. Dessa är följande; 1 på US Coast Guard Air Station, Bourne, Massachusetts. 2 st. på Zoot Enterprises, Bozeman, Montana. De två enheterna skall användas paralellt med traditionella diesel generatorer och nätet för att möta de elektriska pålitlighetskraven för Zoot:s byggnad och för att stödja framtida utveckling på området. 1 DFC 300 på Ocean College i Toms River, New Jersey, förser campus-området med el och värme. 3 st. på olika Starwood hotell och 1 ny på Manhattan i New York, Sheraton Hotel and Towers. Den nya enheten på Sheraton på Manhattan, som också äga av Starwood, och som installerades i november 2004, skall gå att köra oberoende av nätet och skall försörja 10 % av hotellets elförbrukning exempelvis av belysning m.m. som har en låg stabil last. PPL fick för detta projekt ett bidrag på USD från New York State Energy Research and Development Authority. PPL kan tänka sig fler bränslecellsprojekt framöver, bara de kan få bidrag för det. PPL har bl.a. signerat ett financial assistance agreement med Connecticut Clean Energy Fund för ett bränslecellsprojekt vid en industriell anläggning i Bloomfield, Connecticut FCE framtida projekt och satsningar Det känns som att det är bra fart i affärerna för FCE, det är bl.a. många nya installationer på gång. FCE har följande nya projekt på gång: Installation av en DFC 300, 250 kw, tillsammans med deras japanska partner Marubeni i Tokyo. Denna skall köras på biogas/rötgas (Anaerobic Digester Gas) från rötning av matrester vid Tokyo s Super Eco Town. Bioenergy Co. i Japan skall äga och köra systemet som ger både el och värme. Leverans är planerad till första halvåret Projektet finansieras till viss del av det Japanska ministeriets Biomass Nippon program. En studie gjord 2002, av Energy Conservation Center med titeln, "Bioenergy - Effective Utilization of Ecosystem Resources and Waste," beräknade att det finns en potential på mer än MW av kraft från bränslecellssystem från anaeroba rötgaser från vattenreningsverk i Japan. Tre enheter skall levereras till Korea i samband med en strategisk allians med företaget POSCO (Pohang Iron & Steel Co.) i Korea. Detta sker också via Marubeni i Japan. Den första enheten skall installeras vid universitetet i Pohang. POSCO kommer att arbeta tillsammans med FCE och Marubeni för att designa och tillverka olika komponenter till enheterna. Detta för att möta kraven från den asiatiska marknaden. POSCO har tills nu byggt kraftverk av konventionell typ som motsvarar ca MW, vilket är ca 3,7 % av den nationella kapaciteten i Korea. Finansiering kommer delvis från det Koreanska energiministeriet. FCE har sålt en 1 MW anläggning, DFC 1500, tillsammans med Chevron Energy Solutions till Alameda County för användning i Santa Rita fängelset i Kalifornien. Enheten kommer att leverera ca 90 % av baslasten till fängelset. Chevron kommer att ha projekt- 15

17 ansvaret, vara integratör, göra design och uppföra systemet. Sedan tidigare har fängelset 1,18 MW solceller installerade. Alameda County får ca 1,4 MUSD i finansiering från California Public Utilities Commission's Self Generation Incentive Program, och ca 1 MUSD i bidrag från the U.S. Department of Defense 2003 Climate Change Fuel Cell Program. Chevron Energy Solutions ett dotterbolag till ChevronTexaco, meddelade i december 2004, att de har köpt en 250-kW DFCsom skall installeras hos US Postal Service i San Francisco. Chevron Energy Solutions skall utveckla, designa och konstruera projektet det närmaste året och leverera en nyckelfärdig kraftlösning till postterminalen som är på ca m 2. FCE skall leverera en DFC 300A enhet, teknisk support och driftsättning av systemet. DFC300A enheten skall leverera en del av baslasten av el och värme tillsammans med ett separat 285 kw system med solceller. US Postal Service i San Francisco förväntar sig att få bidrag på upp till USD från California's Self Generation Incentive Program och ca USD från DoD s Climate Change Fuel Cell Program. FCE:s allians med Starwood stärktes i februari 2005 då de meddelade att de tillsammans med Alliance Power har bildat ett joint venture under namnet Alliance Star Energy LLC. Detta bolag skall göra processen enklare mellan Starwood och Alliance Star Energy att utveckla affärsmöjligheter. Fokus kommer att ligga på Kalifornien men är öppet för alla Starwood s fastigheter. Det första projektet under denna konstellation blir en 1 MW anläggning till Sheraton San Diego Hotel & Marina där 4 st. 250 kw DFC-system skall installeras. De fyra enheterna skall leverera baslasten av el till hotellet som har rum. Värmen från systemet kommer att användas till hotellets poolområde. Förväntad leverans är i slutet av Detta blir samtidigt det 4:e hotellet som installerar en enhet från FCE. Finansiering erhålls bl.a. från The San Diego Regional Energy Office som har reserverat 2,5 MUSD till alliansen. I mars 2005 meddelade FCE att de har sålt en DFC 300 tillsammans med deras distributionspartner PPL EnergyPlus, ett dotterbolag till PPL. Enheten skall gå till Pepperidge Farm bakeriet i Bloomfield, Connecticut. Projektet stöds av the Connecticut Clean Energy Fund (CCEF). DFC 300 skall leverera ca 20 % av baslasten och restvärmen skall användas för att ge ånga till bakeriet. Leverans förväntas till tredje kvartalet år Framtiden ser onekligen god ut för FCE med alla kommade installationer. FCE hänvisar ofta till en studie från 2002 gjord av Federal Energy Management Program för DOE, där de säger att marknaden för CHP applikationer för federala regeringsbyggnader i USA uppgår till MW. Detta kan vara ett nytt nischområde i stil med de hotellinstallationer som FCE har gjort. Förutom den stationära sidan har FCE även projekt på transportsidan där de tittar på att placera DFC enheter ombord på fartyg, bl.a. arbetar de med ett 625 kw drivsystem tillsammans med US Navy. Drivsystemet är baserat på två stackar. Det skall köras på ett högsvavelbränsle (upp till 1 % svavel), hela systemet skall testas under Vidare arbetar de med utveckling av ett DFC/Turbin koncept. De har bl.a. gjort tester upp till timmar, där de har kopplat ihop en DFC 300 på 250 kw med en något modifierad Capstone mikroturbin på 60 kw kopplad till nätet. En första design har avslutats och demonstrerats. Samtidigt arbetar de med design och kostnadsanalyser för en 40 MW anläggning. Med ett DFC/T system är det möjligt att nå verkningsgrader på runt 75 %. Med DFC- 16

18 bränslecellssystemet har de idag nått 53 % elverkningsgrad. Temperaturen på gasen från bränslecellssystemet till mikroturbinen ligger runt 640 C och trycket är ca 2.9 bar. En efterbrännare används för att värma upp gasen ytterligare till 750 C. En multi-mw DFC/Turbin anläggning skall testas under hösten 2005, där bränslecellsenheterna är arrangerade i ett kluster. De största designerna som de har gjort idag är på 14 MW. I FCE:s allians med Caterpillar arbetar företagen tillsammans för att distribuera och utveckla bränslecellssystem med ultra-låga emissionsnivåer. De tänkta marknaderna är industriella och kommersiella applikationer. Systemen skall utvecklas under namnet Caterpillar och ha en uteffekt mellan 250 kw till 3 MW. Systemet skall innehålla FCE:s bränslecellsmodul. Förutom DFC-tekniken arbetar FCE även med SOFC, med applikationer upp till 10 kw, genom tillverkning av stackar, intern reformering i stacken och med metalliska kopplingsmaterial. År 2003 köptes Global Thermoelectric Inc. av FCE samt att de investerade i Versa Power Systems för att stärka deras SOFC-satsningar. FCE studerar även högtemperatur- PEFC. De visade bl.a. en poster på Fuel Cell Seminar år 2004 där en del resultat från tester som de hade gjort. Med alla projekt som de genomfört, kommande projekt, arbete inom olika områden och en framåtanda så har FCE blivit utsedd till en av Connecticut s snabbast växande teknologiföretag av Deloitte & Touche LLP. Rankingen baseras på den procentuella ökning i intäkter över 5 år, FCE hade en ökning på 69 % i intäkter. 5.2 LIPA/PLUG POWER, PEFC-SATSNING Nästa program som presenteras är LIPA:s PEFC-satsningar på Long Island utanför New York, där man har ett starkt samarbete med Plug Power Allmänt LIPA arbetar tillsammans med Plug Power för att testa och införa bränslecellssystem på marknaden. Denna PEFC-satsning på Long Island finansieras främst av LIPA genom ett Clean Energy Initiative (CEI), 355 MUSD på 10 år. LIPA är ett icke vinstdrivande myndighet, som bara arbetar inom sitt område alltså Long Island. Där levererar de el till närmare 1,1 miljoner kunder, både privatpersoner och företag. LIPA äger elnätet på Long Island i delstaten New York och skapades av staten New York för att stänga ner kärnkraftsverket vid Shoreham, och för att implementera en plan för att sänka elpriset på Long Island. Nedstängningen av kärnkraftverket avslutades i oktober 1994, före tänkt tidplan och med en totalkostnad som låg under den budgeterade. LIPA har sedan också lyckats att sänka elpriserna med ca 20 % sedan 1998 och de har betalat tillbaka avgifter till sina drygt 1 miljon kunder. Sedan 1998 har LIPA investerat mer än 1 MUSD för att förbättra transmissions- och ditributionssystemet på Long Island. LIPA, med ca 80 anställda, låter sina kunder att låta dem välja sin elleverantör i en ökande avregulerad marknad och fortsätter att implementera nya energiformer och effektiva program Besök hos LIPA och fältinstallationer Ett besök gjordes hos LIPA tillsammans med Dave Hamilton (Market Engagement Manager) från Plug Power. Dave som bor på Long Island, jobbar mycket tillsammans med LIPA, och har hand om regionen, mycket av arbetet gör han hemifrån. Vid mötet fick man nästan känslan av att Dave arbetade på LIPA. Från LIPA deltog Daniel Zaweski (Director of Energy Efficiency & Distributed Generation Programs) och Mark Dougherty (Clean Energy Project 17

19 Manager). I samband med besöket hos LIPA gjordes även besök vid ett par installationsplatser tillsammans med Dave och Mark. Det finns tre områden i USA som satsar stort på bränsleceller och renewables /grön energi, dessa är Kalifornien, Texas och New York och speciellt Long Island. På Long Island finns fler bränslecellssystem installerade än i hela USA främst pga. bränslecellsfarmen med 75 enheter som LIPA och Plug Power driver. I New York området finns också många andra stationära bränslecellssystem installerade. Kalifornien kan sägas vara drivande och störst inom transportsidan medan New York är ledande inom installationer av stationära bränslecellssystem. LIPA har ett Clean Energy Initiative, där bl.a. ett Energy Efficient Program ingår. I detta finns ett Clean/Green Generation projekt där man tittar på bränsleceller. Detta program startades Man tittade då på några av de ledande bränslecells-tillverkarna bl.a. UTC, Ballard etc. Man valde att jobba med Plug Power för att de kändes som ett bra alternativ för den stationära sidan samt att de låg rätt nära New York. LIPA tyckte att Ballard var för inriktade på transport-sidan, dvs. bilar, medan UTC bara hade prototyper som kostade mycket. De har också testat en H Power enhet, men de gick inte vidare med dem, exempelvis ansåg de att reformern då var gigantiskt stor. LIPA och Plug Power körde igång samarbetet år 2000 då de placerade bränsleceller på 11 olika platser. GenSys-enheterna, som alla var placerade inomhus, testades i 3 månader med naturgas. Testerna som bekostades av LIPA gick på 1,5 MUSD. Några av enheterna var placerade på tekniska universitet där man hade viss hjälp från universitetets personal. Annars stod LIPA och Plug Power för drift och service. Detta var en bra läroperiod för både LIPA och Plug Power. De arbetade också vid denna tidpunkt med UL (Underwriters Laboratories) för att standardisera enheterna. UL gör också all elektrisk testning för Plug Power. LIPA var oförstående till varför exempelvis Sulzer endast har CE-märkt sitt system och varför de inte har UL-registrerat sitt system. Det är UL som gäller för LIPA och i USA. LIPA gav inte mycket för CE-märkning. Testerna med GenSys-enheterna, se fig , har fortsatt tillsammans med Plug Power. LIPA:s program är på 10 år och pågår således till år 2009 (april). 18

20 Fig. 11: GenSys enhet på 5 kw från Plug Power. Fig. 12: GenSys data. Stacken i Plug Power:s GenSys är på 5 kw och består av 88 celler. LIPA:s samtliga enheter från Plug Power har kommunikationsmöjligheter och kan fjärrstyras och övervakas via telelina. GenSys är ett system innehållande en reformer (ATR) som kan köras på naturgas eller LPG. Denna ger upp till 5 kw el och 9 kw värme (restvärme vid 65 C). Den största installationen som LIPA och Plug Power har gjort hittills är installationen av 3x25 st. GenSys (5 kw) enheter, totalt 75 st. vid vad de kallar bränslecellsfarmen. Denna provplats, West Babylon på Long Island, figur 13-14, har varit mycket bra för parterna och har gett mycket data. Faktum är att med alla dessa enheter inkopplade och övriga installationer på ön så hade man på Long Island fler bränslecellssystem, i antal, i drift än i hela USA. För installationerna får de viss finansiering via Energy Funds, däribland DOE, men de räknar aldrig med att enheterna på något vis skall betala sig tillbaka. 19